人類腦創(chuàng)造性思維的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制藝術(shù)設(shè)計(jì)中創(chuàng)造性思維的fMRI研究一項(xiàng)基于智能CAD的探索_第1頁
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人類腦創(chuàng)造性思維的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制藝術(shù)設(shè)計(jì)中創(chuàng)造性思維的fMRI研究一項(xiàng)基于智能CAD的探索

1音樂創(chuàng)作中創(chuàng)造性思維的研究196年,聯(lián)合學(xué)派的梅倫格爾(mendic)認(rèn)為,在創(chuàng)造性過程中,大腦中存在的思想是通過不同的、創(chuàng)新的和有用的組合來聯(lián)系的。我們已有的每一個(gè)映像或概念與其它映像或概念聯(lián)系在一起?!比祟愔阅軌蜻M(jìn)行創(chuàng)造,是因?yàn)槭挛镏g能夠基于一定的聯(lián)系進(jìn)行相互的結(jié)合與重組。一個(gè)事物變成另一個(gè)事物,是因?yàn)榻Y(jié)合了其它事物,如果一個(gè)事物不與其它任何事物結(jié)合,就永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生變化,創(chuàng)造也不可能發(fā)生。客觀世界為人類提供了進(jìn)行創(chuàng)造的前提和條件,提取客觀世界中的任何一個(gè)事物,它的全部屬性都可以歸屬到這個(gè)高維空間中的某些維度上,而該屬性所具備的值都可以定位到這一維度的某個(gè)點(diǎn)上,正是這樣的一些坐標(biāo)點(diǎn)組成了人們所看到的具備不同屬性不同特征的各種事物。這就為不同事物之間建立聯(lián)系和進(jìn)行組合提供了可能,高維空間中的這些不同的維度就是不同事物之間進(jìn)行彼此聯(lián)系的中介。通過對處于不同維度上的事物的不同屬性的值進(jìn)行各種變化與重組,即可不斷地生成新事物。創(chuàng)造性思維的本質(zhì)就是客觀世界的高維空間里,人們以事物不同的屬性所屬的維度作為中介,進(jìn)行交叉、重組與綜合,進(jìn)而產(chǎn)生新穎性的一種認(rèn)識(shí)活動(dòng)。近年來,隨著功能磁共振技術(shù)等神經(jīng)科學(xué)研究手段的不斷發(fā)展與成熟,針對創(chuàng)造性思維中發(fā)散性思維、頓悟這幾個(gè)研究領(lǐng)域的神經(jīng)機(jī)制的探索逐漸多了起來,但是對于藝術(shù)設(shè)計(jì)及創(chuàng)作的研究不多。Solso(2001)是較早采用神經(jīng)成像手段研究藝術(shù)家創(chuàng)作過程的科學(xué)家之一。實(shí)驗(yàn)要求專業(yè)畫家和普通被試創(chuàng)作一系列的臉部畫像并記錄其腦激活情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),無論是專業(yè)畫家還是普通人,在任務(wù)進(jìn)行中右后側(cè)頂葉腦區(qū)都呈現(xiàn)血流量的增加,而這個(gè)區(qū)域通常與面部識(shí)別處理有關(guān)。但也發(fā)現(xiàn)專業(yè)畫家對應(yīng)腦區(qū)的激活程度比普通人低。此外,專業(yè)畫家的右前側(cè)腦區(qū)激活程度要高于普通人,Solso(2001)認(rèn)為這是由于藝術(shù)家通常采用“高級指令”認(rèn)知功能來觀察和創(chuàng)作臉部畫像的緣故。Bengtsson,Csíkszentmihályi和Ullén(2007)通過即興鋼琴演奏任務(wù)考察了音樂創(chuàng)作中的腦活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)要求鋼琴家在一段簡單8拍旋律樂譜的基礎(chǔ)上進(jìn)行即興變奏創(chuàng)作,然后憑記憶對自己創(chuàng)作的旋律進(jìn)行復(fù)彈。實(shí)驗(yàn)將即興變奏、回憶復(fù)彈以及靜息態(tài)分別作了對比,發(fā)現(xiàn)在包含創(chuàng)造過程的即興演奏中,激活腦區(qū)包括右背外側(cè)前額葉,前運(yùn)動(dòng)輔助區(qū),前運(yùn)動(dòng)皮層的背側(cè)喙部以及顳上回的左后側(cè),并且即興變奏越為復(fù)雜,前運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)的激活程度也就越高。Bengtsson等(2007)認(rèn)為這些區(qū)域在音樂創(chuàng)作中構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)系,彼此影響。同樣采用了鋼琴即興演奏任務(wù),Limb和Braun(2008)讓6名爵士樂演奏家彈奏簡單的普通旋律和復(fù)雜的爵士旋律,然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行即興創(chuàng)作。結(jié)果發(fā)現(xiàn)背外側(cè)前額葉的廣泛抑制,激活主要集中在內(nèi)側(cè)前額葉皮層,這與之前Bengtsson等(2007)的研究結(jié)果存在一定出入。Limb和Braun(2008)認(rèn)為腦區(qū)呈現(xiàn)的這種激活-抑制模式反映了即興創(chuàng)作中自我監(jiān)控系統(tǒng)受到了抑制,從而使得內(nèi)部激發(fā)的行為得到了更為自然流暢地展現(xiàn)。此外,在即興演奏的過程中也觀察到了執(zhí)行音樂演奏行為的感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)廣泛的激活。Kowatari等人(2009)采用功能成像手段,引入了物品設(shè)計(jì)的新穎范式來研究創(chuàng)造性思維。實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)專業(yè)和其它專業(yè)的40名被試進(jìn)行鋼筆設(shè)計(jì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)專業(yè)組激活的腦區(qū)更為有限,相關(guān)專業(yè)訓(xùn)練會(huì)在藝術(shù)創(chuàng)作時(shí)對大腦左側(cè)頂葉產(chǎn)生抑制,這種抑制通過胼胝體等其它聯(lián)結(jié)擴(kuò)散到右頂葉和左側(cè)前額葉,大范圍的抑制在右側(cè)前額葉形成了一個(gè)優(yōu)勢中心。Kowatari等(2009)認(rèn)為廣泛的抑制實(shí)際上是對無關(guān)記憶信息干擾的抑制,通過優(yōu)勢集中誘發(fā)對相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的提取、重構(gòu)、整合,完成藝術(shù)創(chuàng)作的整個(gè)過程。Bechtereva等(2004)采用PET技術(shù)對被試的言語創(chuàng)造力進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)中給定被試16個(gè)單詞,要求被試將這16個(gè)單詞按照自己的邏輯聯(lián)系起來,編成一個(gè)故事。結(jié)果發(fā)現(xiàn)頂顳區(qū)與言語創(chuàng)造有密切關(guān)系。近期Gilbert,Zamenopoulos,Alexiou和Johnson(2010)的一項(xiàng)研究把設(shè)計(jì)創(chuàng)造力的探討引入到更為復(fù)雜綜合的實(shí)際層面。實(shí)驗(yàn)通過調(diào)整指導(dǎo)語讓18名有相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的被試進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)布置,一種條件下有著對設(shè)計(jì)結(jié)果的諸多明確要求,另一種條件下則更為開放自由。通過腦激活數(shù)據(jù)的比對,觀察到了自由設(shè)計(jì)與限定條件相比右背側(cè)前額葉的顯著激活,但這種差異只在任務(wù)初期對任務(wù)的學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟階段出現(xiàn),在正式操作階段未觀察到這種差異。綜合各種研究,發(fā)現(xiàn)前額葉對于藝術(shù)創(chuàng)作起到不可或缺的作用,但藝術(shù)創(chuàng)作是通過前額葉與其它腦區(qū)的廣泛聯(lián)結(jié)協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)的,后頂葉、頂顳區(qū)、邊緣系統(tǒng)等可能也都參與進(jìn)藝術(shù)創(chuàng)作的過程。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,在藝術(shù)創(chuàng)作活動(dòng)時(shí)不方便進(jìn)行腦成像掃描,因此,這類實(shí)驗(yàn)?zāi)壳敖?jīng)常采取的形式是在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中被試只需要想象自己將如何創(chuàng)作,同時(shí)儀器對腦活動(dòng)進(jìn)行掃描和記錄,待掃描結(jié)束后被試再將剛才想到的結(jié)果畫下來或?qū)懗鰜?。這種方式解決了腦成像實(shí)驗(yàn)儀器內(nèi)無法進(jìn)行創(chuàng)作活動(dòng)的問題,也排除了因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)等不相關(guān)變量而可能產(chǎn)生的干擾。但是,掃描過程所記錄腦圖像并非真正創(chuàng)作狀態(tài)下的,而且與實(shí)際創(chuàng)作過程的差異不得而知。其次這些實(shí)驗(yàn)任務(wù)都缺乏一個(gè)目標(biāo)明確的模型,只是一個(gè)傳統(tǒng)的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)套用磁共振影像學(xué)方法,進(jìn)行傳統(tǒng)行為學(xué)方法研究的一個(gè)延伸。因此,如果能在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上,建立一個(gè)定量化可計(jì)算模型,并在這個(gè)模型上開發(fā)一個(gè)與腦成像設(shè)備兼容的心理實(shí)驗(yàn)任務(wù)平臺(tái),使得被試能夠在掃描過程中完成創(chuàng)作任務(wù),并實(shí)時(shí)記錄創(chuàng)作過程中的腦活動(dòng)數(shù)據(jù),從而進(jìn)行定量化的創(chuàng)造性思維研究。人類的設(shè)計(jì)過程,最集中地體現(xiàn)了人類的創(chuàng)造性能力。在計(jì)算機(jī)日益廣泛應(yīng)用的今天,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)被稱為“設(shè)計(jì)師的助手”。但是大部分的CAD系統(tǒng),僅僅只是人類創(chuàng)造工作的一個(gè)被動(dòng)助手,所有的創(chuàng)造性工作是人類設(shè)計(jì)師完成的。比如,Word處理軟件只是替代紙張和筆墨,但是寫作的內(nèi)容是人類完成的;Photoshop替代了顏料和畫板并不能生成圖片的內(nèi)容。因此,智能CAD就是要讓CAD系統(tǒng)具有真正的智能,讓計(jì)算機(jī)軟件不僅僅是替代性工具,而且是創(chuàng)造性工具。類比推理是這種創(chuàng)造性的方法之一。常規(guī)的類比推理是從已知的一個(gè)事物的因果推廣到另外一個(gè)部分未知的對象上,取得原先不知道的結(jié)論。類比學(xué)習(xí)和類比推理對人類歷史的發(fā)展起到了重要作用,將已有的知識(shí)擴(kuò)展到多個(gè)未知領(lǐng)域,并產(chǎn)生出知識(shí)。多源類比生成的概念和模型(Xu&Pan,1995)和綜合推理模型(潘云鶴,1996)是對類比推理的推廣并建立的一個(gè)可計(jì)算智能模型。在這個(gè)模型中,首先需要從個(gè)體(源)提取多方面的屬性,這些屬性構(gòu)成了在高維空間中的單個(gè)屬性維度。于是,這個(gè)高維空間內(nèi)或者外的任何一點(diǎn),都是這些屬性的變化和組合所對應(yīng)的一個(gè)嶄新對象,即潛在的創(chuàng)新。該模型正是利用這種原理在不同的個(gè)體間建立聯(lián)系從而完成進(jìn)一步的生成,這反映了本研究對于創(chuàng)造性思維本質(zhì)的推測。同時(shí),這個(gè)模型借助于抽象思維的符號推理方式,由類比源定義出推理的基準(zhǔn)空間,成功地將形象思維的因素轉(zhuǎn)化到可計(jì)算的模型中去,第一次實(shí)現(xiàn)了形象思維的可計(jì)算化。泛化上述模型,當(dāng)這個(gè)空間維度很高,超出人類想象能力的時(shí)候,這樣的生成物就是潛在的創(chuàng)造。潛在創(chuàng)造產(chǎn)品的數(shù)目呈組合爆炸,但是并非每個(gè)潛在結(jié)果都是可用的,因此人類世界的真實(shí)發(fā)明創(chuàng)造,就是在潛在結(jié)果上加了一定篩選標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果。在這樣的意義上,高維空間內(nèi)的有意義發(fā)現(xiàn)就意味著創(chuàng)造。因此,多源類比推理模型,可以說是一個(gè)對創(chuàng)造性過程的抽象和簡化。但此類關(guān)于創(chuàng)造性思維的研究,更多的是從人工智能及其在創(chuàng)造性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的角度出發(fā)的,并沒有從基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)角度去揭示人類大腦的創(chuàng)造性思維本質(zhì)。這個(gè)可計(jì)算的模型使得CAD進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)成為可能。根據(jù)這個(gè)可計(jì)算的智能CAD理論模型,本研究開發(fā)了一個(gè)人臉臉譜設(shè)計(jì)的智能CAD系統(tǒng),其中包括兩種任務(wù),一種是無限制的自由人臉創(chuàng)作,另一種則是帶有限制條件的設(shè)計(jì)(范曉芳,2012)。同時(shí)開發(fā)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)磁共振兼容的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),讓被試參與進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)過程,同時(shí)使用磁共振掃描儀對被試的腦功能圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集。通過分離實(shí)驗(yàn)過程中與創(chuàng)造性相關(guān)的活動(dòng)片斷并關(guān)聯(lián)與之對應(yīng)的腦圖像數(shù)據(jù),定位相關(guān)的激活或抑制腦區(qū),分析和建立創(chuàng)造性思維腦活動(dòng)的神經(jīng)回路模型。這樣的嘗試將是方法學(xué)上的一個(gè)創(chuàng)新,可能為創(chuàng)造性思維的神經(jīng)成像研究開辟一個(gè)新的領(lǐng)域和方向,使得創(chuàng)造性思維的神經(jīng)成像研究獲得一個(gè)新的途徑,填補(bǔ)該領(lǐng)域研究的部分空白。根據(jù)以往的研究,自由創(chuàng)作設(shè)計(jì)與限定條件的設(shè)計(jì)相比(Limb&Braun,2008;Gilbertetal.,2010),更加顯著地激活了前額葉,因此本研究假設(shè):人臉設(shè)計(jì)中,自由創(chuàng)作會(huì)更多地激活前額葉。此外,先前研究也發(fā)現(xiàn),藝術(shù)創(chuàng)作中顳頂區(qū),邊緣系統(tǒng)等腦區(qū)也會(huì)參與,因此本研究假設(shè):人臉設(shè)計(jì)自由創(chuàng)作中,顳葉與創(chuàng)造性思維有著密切聯(lián)系,可能會(huì)不斷產(chǎn)生新穎觀點(diǎn);邊緣系統(tǒng)可能會(huì)使被試產(chǎn)生強(qiáng)烈的創(chuàng)作欲望。2學(xué)習(xí)方法2.1創(chuàng)造性環(huán)境的任務(wù)模式第一部分:建立人臉圖片數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)選用大量的真實(shí)照片,在照片上對五官,臉型等要素進(jìn)行特征點(diǎn)標(biāo)注,進(jìn)而生成一張二維線框圖,作為實(shí)驗(yàn)素材在實(shí)驗(yàn)中呈現(xiàn)給被試,是生成結(jié)果的類比源。這部分工作由主試在實(shí)驗(yàn)前提前完成(圖1)。第二部分:三源類比人臉生成。選取圖片庫中的3張人臉圖片,以這3張圖片作為類比源,這些類比源都具有不同的臉型,長短不一的頭發(fā),粗細(xì)不同的眉毛,大小不一的眼睛,高挺不同的鼻子,厚薄大小均不同的嘴巴,分別對構(gòu)成人臉的五官等屬性的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和組合,生成一張新的人臉(圖2)。通過改造,成功搭建了適用于本實(shí)驗(yàn)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(圖3),使得刺激程序可以在掃描室外的一臺(tái)筆記本電腦上運(yùn)行,信號同步到掃描儀內(nèi)的顯示器上,呈現(xiàn)給被試,被試的反應(yīng)則通過自制的簡易小鍵盤進(jìn)行收集。整個(gè)過程主試可以通過掃描室外的電腦全程監(jiān)控被試的操作過程,行為數(shù)據(jù)也將被記錄在這臺(tái)電腦上。以往對創(chuàng)造性思維神經(jīng)機(jī)制的研究中,基于任務(wù)模式的研究通常會(huì)采用將創(chuàng)造性任務(wù)與一般認(rèn)知任務(wù)進(jìn)行對比的范式。Gilbert等(2010)在Goel和Grafman(2000)對腦損傷病人的研究基礎(chǔ)上對范式提出了進(jìn)一步的發(fā)展,對同一任務(wù)的完成要求進(jìn)行兩種不同的變式,分別成為“problem-solvingtask”和“ill-structuredesigntask”。具體而言,任務(wù)均為對一個(gè)房間進(jìn)行布置,“problem-solvingtask”中設(shè)定了各種限制條件,如“長的桌子要和大屏幕平行;房間中入座的每個(gè)人要能看得到對方;所有的家具都必須被使用上”等這樣的指導(dǎo)語,要求設(shè)計(jì)方案滿足這些條件;“ill-structuretask”則不進(jìn)行具體限定,只給定一些諸如“房間要寬敞;房間可以用來集會(huì)、討論”等模糊的指導(dǎo)語,要求被試自由發(fā)揮制定設(shè)計(jì)方案。這種范式從更多的維度上保證了兩種任務(wù)的同質(zhì)性,更加單純地分離出了即興創(chuàng)作和設(shè)計(jì)的成分。據(jù)此范式,結(jié)合本研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了兩種不同的實(shí)驗(yàn)任務(wù):(1)基于open-ends的創(chuàng)造型人臉生成任務(wù)(DesignTask):在創(chuàng)造型人臉生成任務(wù)中,被試的任務(wù)即是根據(jù)界面中給出的三幅類比源圖片,完全根據(jù)自己的審美即興發(fā)揮,進(jìn)行自由調(diào)節(jié)和組合,生成一張新的人臉圖片。(2)基于problemsolving的條件型人臉生成任務(wù)(ControlTask):在條件型人臉生成任務(wù)中,主試將事先使用多組圖片進(jìn)行調(diào)節(jié)、組合,生成新圖片,主試生成好的圖片會(huì)在實(shí)驗(yàn)中呈現(xiàn)給被試,被試的任務(wù)就是讓自己生成的圖片與給定的圖片盡量匹配和吻合。任務(wù)界面見圖4。2.2實(shí)驗(yàn)2.2.1針對相對位置偏差的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)采集了86張2寸彩色正面證件照,男女各半,通過對這些照片進(jìn)行特征點(diǎn)提取,建立人臉圖片庫,從中剔除五官相對位置偏差過大的圖片,最后保留了60張圖片。使用這個(gè)圖片庫生成了45組designtask和45組controltask。召集41名被試參與了預(yù)實(shí)驗(yàn),通過測量其任務(wù)完成時(shí)間對任務(wù)難度進(jìn)行匹配,選定12組designtask和12組controltask。實(shí)驗(yàn)過程中各組任務(wù)的圖片不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。2.2.2材料的數(shù)據(jù)處理23名(17女,6男)在校大學(xué)生作為有償被試參加了實(shí)驗(yàn),其中15人的數(shù)據(jù)最終有效。其余8組數(shù)據(jù)因?yàn)轭^動(dòng)過大被剔除。被試均為右利手,雙眼視力或矯正視力正常,無精神病或神經(jīng)系統(tǒng)疾病史。所有被試均事先簽署知情同意書。本研究得到了華東師范大學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。2.2.3刺激呈現(xiàn)流程本研究采用的是組塊式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(blockdesign)。刺激呈現(xiàn)流程如圖5所示。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),要?jiǎng)?chuàng)作出一幅自己滿意的人臉,被試至少需要120s。為了讓被試在給定任務(wù)下,一直處于思考和創(chuàng)作狀態(tài),每個(gè)任務(wù)的時(shí)間設(shè)定為120s。2.2.4實(shí)驗(yàn)1:正式掃描第一階段:任務(wù)學(xué)習(xí)階段。被試在正式掃描開始前將先在準(zhǔn)備室里對實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。主試向被試講解任務(wù)以及程序的操作方法等,練習(xí)用程序與正式掃描所用程序是相同的,但圖片不同,任務(wù)數(shù)量不同。練習(xí)時(shí)圖5的過程會(huì)重復(fù)2次,每次之間會(huì)有30s的休息時(shí)間。被試需分別熟悉這兩種任務(wù)和整個(gè)實(shí)驗(yàn)的流程,以確保在進(jìn)入正式掃描之前已完全明確任務(wù)的內(nèi)容。第二階段:正式掃描階段。被試在練習(xí)結(jié)束后將進(jìn)入掃描室進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)。正式實(shí)驗(yàn)時(shí)圖5的過程會(huì)重復(fù)4次,每次之間有30s的休息時(shí)間。整個(gè)調(diào)節(jié)過程中的數(shù)據(jù)以及最后生成的圖片都將被記錄在掃描室外的電腦內(nèi)。全程共35.5min。2.3數(shù)據(jù)收集和采集2.3.1采集矩陣、背景矩陣圖像數(shù)據(jù)通過西門子3.0T磁共振掃描儀采集獲得。結(jié)構(gòu)圖像3D-T1MPRAGE序列,主要參數(shù)如下,層數(shù):矢狀面192層,層厚:1mm,層間距:0.5mm,重復(fù)時(shí)間2530ms,回波時(shí)間:2.34ms,視野大小:256mm×256mm,采集矩陣:256×256,采集時(shí)間:6.03min。fMRI采用T2*加權(quán)的平面回波EPI序列,主要參數(shù)如下,層數(shù):橫斷面33層,層厚:4mm,層間距:0.8mm,采集矩陣:64×64,重復(fù)時(shí)間:2000ms,回波時(shí)間:30mm,傾倒角:90°,視野大小:230mm×230mm,采集時(shí)間:35.5min。2.3.2glm模型數(shù)據(jù)采集(1)預(yù)處理:基本步驟按先后順序如下:(a)層間時(shí)間校正,為了校正大腦不同層采集時(shí)間的延遲;(b)頭動(dòng)校正,用來校正掃描過程中大腦的剛體運(yùn)動(dòng),任意方向平動(dòng)大于2.5mm或者轉(zhuǎn)動(dòng)大于2.5°被定義為頭動(dòng)過大;(c)空間標(biāo)準(zhǔn)化,把頭動(dòng)校正后的功能像歸一化到MontrealNeurologicalInstitute(MNI)標(biāo)準(zhǔn)空間;(d)空間平滑,采用半高寬為6mm的各項(xiàng)同性平滑核。(2)統(tǒng)計(jì)分析:個(gè)體分析:首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和預(yù)處理后的fMRI數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣設(shè)計(jì),然后根據(jù)GLM模型對此矩陣進(jìn)行參數(shù)估計(jì),再通過設(shè)計(jì)對比度(contrast)(designtask>controltask)和t-test得到相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖(對比度圖和t值圖),最后對個(gè)體的t值圖設(shè)置閾值(如p<0.001,clustersize=10)從而得到在該對比條件下個(gè)體的激活圖。組分析:利用每個(gè)個(gè)體的對比度圖進(jìn)行組分析,采用的是雙尾單樣本t檢驗(yàn),閾值為p<0.01且激活團(tuán)塊大于40個(gè)體素(經(jīng)過AlphaSim校正p<0.05,平滑核FWHM=6mm,采用全腦mask),其中AlphaSim校正是聯(lián)合單體素的概率閾值(p值)和最小團(tuán)塊(體素個(gè)數(shù)),采用蒙特卡羅(MonteCarlo)模擬的方法來確定聯(lián)合閾值(/pub/dist/doc/manual/AlphaSim.pdf)。從而得到在該對比條件下的組激活圖。3模型腦區(qū)的激活進(jìn)行全腦分析發(fā)現(xiàn),與controltask相比,designtask更顯著地激活了如下腦區(qū):內(nèi)側(cè)前額葉、右側(cè)額上回、右側(cè)顳上回、左側(cè)前扣帶回、雙側(cè)海馬、左側(cè)楔前葉、右側(cè)尾狀核等腦區(qū)(見表1,圖6);4創(chuàng)造性思維與其他腦區(qū)通過這兩種任務(wù)的比較,本研究希望分離出創(chuàng)造性思維中與即興創(chuàng)作相關(guān)的腦區(qū),從而探索與創(chuàng)造力相關(guān)的神經(jīng)機(jī)制。研究結(jié)果顯示,與一般任務(wù)相比,即興發(fā)揮的創(chuàng)作任務(wù)更多地激活了包括內(nèi)側(cè)前額葉、顳上回、前扣帶回、海馬、楔前葉、尾狀核等這些腦區(qū),提示創(chuàng)造性思維可能與額葉、顳葉、包括扣帶回和海馬等在內(nèi)的邊緣系統(tǒng)等多個(gè)腦區(qū)的活動(dòng)有關(guān),這一結(jié)果與以往的研究報(bào)道相一致(Bhattacharya&Petche,2005;Flaherty,2005;Miller,1998,2004,2007)。本研究結(jié)果與Flaherty(2005)基于多例腦損傷病人研究報(bào)告以及部分神經(jīng)影像學(xué)研究報(bào)告所提出的創(chuàng)造力三因素模型完全吻合。該模型認(rèn)為創(chuàng)造力是由額葉、顳葉和邊緣系統(tǒng)三個(gè)腦區(qū)所形成的網(wǎng)絡(luò)彼此之間功能聯(lián)結(jié)的結(jié)果。4.1mpfc與創(chuàng)造力本實(shí)驗(yàn)中使用即興發(fā)揮的自由創(chuàng)作任務(wù)與明確了限定條件的任務(wù)相比,分離出了所謂皮層中線結(jié)構(gòu)(corticalmidlinestructure,CMS)中的核心區(qū)域——內(nèi)側(cè)前額葉皮層(medialprefrontalcortex,簡稱MPFC;BA9)的顯著激活。這一結(jié)果與Limb和Braun(2008)針對音樂家所進(jìn)行的爵士樂即興創(chuàng)作的研究結(jié)果十分吻合。該研究使用音樂的即興創(chuàng)作和過度學(xué)習(xí)兩種任務(wù),同樣分離出了內(nèi)側(cè)前額葉在即興創(chuàng)作條件下的顯著激活。本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果在某種程度上支持了他們的推論,MPFC在即興創(chuàng)作任務(wù)中表現(xiàn)為明顯激活,可能與即興創(chuàng)作高度相關(guān)。盡管與Limb和Braun(2008)的研究結(jié)果出現(xiàn)了如此驚人的相似,但由于缺乏與更多成果的比較,對于MPFC在即興創(chuàng)作活動(dòng)中的作用機(jī)制尚不能定論。但新近已經(jīng)開始出現(xiàn)了關(guān)于默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)(defaultmodenetwork,DMN)與創(chuàng)造性思維關(guān)系的研究,主要是來自日本的Takeuchi等(2012)針對DMN與創(chuàng)造力之間的關(guān)系進(jìn)行的研究,研究并非基于任務(wù)模式,而是直接測量了發(fā)散性思維能力的高低與DMN網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系,結(jié)果顯示可能存在高度相關(guān)。亦有一些其它有關(guān)創(chuàng)造性思維的研究證實(shí)DMN可能在創(chuàng)造力中扮演重要角色(Fink,Grabner,etal.,2009;Fink,Graif,&Neubauer,2009;Finketal.,2010,2012)。盡管目前對于DMN網(wǎng)絡(luò)的功能尚無定論,但有不少學(xué)者認(rèn)為其與內(nèi)省思維(introspectivethought)、自我意識(shí)密切相關(guān)(Buckner,Andrews-Hanna,&Schacter,2008;Gusnard,Akbudak,Shulman,&Raichle,2001)。DMN與前文述及的皮層中線結(jié)構(gòu)部分重合,且MPFC同樣是DMN中的核心結(jié)構(gòu),因此本研究認(rèn)為MPFC與對內(nèi)在信息的加工與表征有關(guān),在即興創(chuàng)作活動(dòng)中其作用表現(xiàn)為使得個(gè)體更多地傾向于對內(nèi)在信息的提取與加工,較少地依賴外界的刺激,而較多依靠來自內(nèi)部的進(jìn)行自我表達(dá)的驅(qū)動(dòng),是一種自上而下的加工過程。4.2不同創(chuàng)傷者的認(rèn)知模型學(xué)研究本研究還觀察到了右側(cè)顳葉在兩種任務(wù)中激活模式的顯著性差異。這與以往的研究認(rèn)為顳葉與創(chuàng)造性思維尤其是藝術(shù)創(chuàng)造力有密切關(guān)系相一致(Flaherty,2005;沈汪兵,劉昌,王永娟,2010)。對于顳葉與創(chuàng)造性思維之間關(guān)系的研究,最早始于一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病例報(bào)告。如梵高、陀思妥耶夫斯基都曾患有的“多寫癥”(Flaherty,2005),Rankin等(2007)報(bào)告的語義癡呆癥患者非言語創(chuàng)造力也受到了損害,在藝術(shù)創(chuàng)造力上表現(xiàn)也很差,都提示顳葉可能與創(chuàng)造性思維有某種必然的內(nèi)在聯(lián)系。后期的神經(jīng)影像學(xué)研究報(bào)告中,創(chuàng)造性思維的藝術(shù)創(chuàng)造力、頓悟、發(fā)散性思維等方面的相關(guān)研究都曾提到過顳葉的功能。Bhattacharya和Petsche(2005)對畫家和非畫家進(jìn)行的藝術(shù)畫創(chuàng)作實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了顳葉的激活;Fink,Graif和Neubauer(2009)針對舞蹈家進(jìn)行的舞蹈創(chuàng)作研究中亦發(fā)現(xiàn)了顳葉的激活;羅勁(Luo,2004;Luo&Zhang,2006;Luo&Niki,2003;Luo,Niki,&Phillips,2004;Mai,Luo,Wu,&Luo,2004)等人的團(tuán)隊(duì)通過對謎語的研究提出了頓悟的神經(jīng)機(jī)制模型,其中包括了顳葉。Jung-Beeman等人(2004)通過對頓悟的研究發(fā)現(xiàn),在問題的開始階段和最后頓悟發(fā)生前的0.3s,在右側(cè)顳葉都觀察到了明顯的激活。他們據(jù)此推測右側(cè)顳葉負(fù)責(zé)在原本不相關(guān)的信息間建立聯(lián)系。以發(fā)散性思維作為任務(wù)的研究中同樣報(bào)告了顳葉與高發(fā)散性思維任務(wù)得分的相關(guān)(Fink,Grabner,etal.,2009;Chávez-Eakle,Graff-Guerrero,García-Reyna,Vaugier,&Cruz-Fuentes,2007)。因此本研究推測顳葉主要與創(chuàng)造性活動(dòng)中在原本不相關(guān)的信息間建立聯(lián)系,不斷地生成新的觀點(diǎn)有關(guān)。以往研究證明,顳葉中回涉及言語工作記憶,任務(wù)切換,想象和幻想(Bechterevaetal.,2004)。想象和幻想都是有利于大腦不斷生成新觀點(diǎn)的,而任務(wù)切換則可能與頓悟中顳葉的作用有關(guān)。據(jù)此,可推測顳葉提供了創(chuàng)造性思維過程中所必需的認(rèn)知靈活性,負(fù)責(zé)不斷生成新穎性的觀點(diǎn)并增強(qiáng)新穎性觀點(diǎn)的品質(zhì)。這與Flaherty(2005)所提出的創(chuàng)造力三因素解剖模型中對于顳葉在創(chuàng)造性思維中功能的表述也基本一致。本研究中出現(xiàn)的顳葉在創(chuàng)作活動(dòng)中的右腦單側(cè)化優(yōu)勢,這里套用沈汪兵等(2010)的“大腦兩半球相互作用說”(Jung-Beeman,2005)對其進(jìn)行解釋?!按竽X兩半球相互作用說”認(rèn)為藝術(shù)創(chuàng)作力表現(xiàn)出更多的右側(cè)優(yōu)勢可能是由于大腦右側(cè)存在大面積的語義網(wǎng)絡(luò),而左側(cè)只存在一些零散的語義網(wǎng)絡(luò),同時(shí)該理論還認(rèn)為右半球較左半球具有更高的互相連通性(interconnectivity),可能也是右半球在創(chuàng)造力中發(fā)揮優(yōu)勢作用的原因之一。4.3創(chuàng)造性活動(dòng)神經(jīng)機(jī)制的創(chuàng)

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