创造性思维与大脑半球间结构及功能连接的关系研究

发布时间：2020-07-05 16:24

【摘要】：创造力又称创造性,是人类独有的高级认知功能,通常指代个体创造新颖有用的产品的能力,其中以发散思维为核心的创造性思维是创造性最重要的成分。对大脑左右半球功能与创造力之间的关系的猜想由来已久,早期研究者根据裂脑范式,将创造力归结于大脑单一半球,但随着认知神经科学的发展,大量实证研究表明创造力并不是由单一脑区、单一半球产生,而是涉及两侧半球多个神经网络之间的协调与配合。在这些证据影响下,越来越多的研究者开始认为,两半球间灵活有效的信息交流对创造力起着重要的作用,并提出了一些创造力的半球交互理论,但这些理论很大程度上还停留在假说和行为研究层面,关于半球间信息交流对创造力的影响的系统性神经科学研究还比较少,且采用范式不够统一,因此目前关于半球信息交流与创造力的关系问题,学界尚缺乏统一结论。本研究关注大脑左右半球间的信息交流对个体创造性思维水平的影响,从结构与脑功能两个层面进行考察,并尝试在统一框架内做出解释。研究一采用大样本多模态脑影像数据(n=449),从半球间信息交流的神经结构基础——胼胝体入手,综合考察了胼胝体的各项神经特征与不同领域创造力的关系,尝试对多领域创造性与胼胝体的关系作出全面刻画。结果表明:言语创造性思维与胼胝体膝部及体部的白质体积、白质结构完整性及白质纤维长度存在稳健而显著的正相关,这种相关关系在体部最为显著;而对于图画创造性思维,这种相关效应则减弱乃至消失。这种效应说明,言语创造性思维可能需要两侧半球间有效的交流,而图画创造性思维可能侧重于依赖单侧半球。纤维追踪分析证明,胼胝体膝部主要负责两侧内侧前额叶的信息沟通,而胼胝体体部主要负责连通两侧半球背侧额叶、感知运动区域及部分顶叶,胼胝体所影响范围内的白质属性与创造性思维均存在正向效应。研究二旨在考察在从事创造性活动时,大脑半球间的信息交流是否对创造性思维具有促进作用。为了实现这一目标,我们要求被试在核磁共振中完成经典的发散思维测试——新颖用途任务(AUT),并记录他们在构思新颖想法时的大脑活动,并使用基于任务态的功能连接方法构建了两种衡量半球间信息交流的指标——镜像同伦连接(MHC)与半球间整合。研究结果发现,被试在进行创造性思考时,除视觉网络外所有半球间MHC与个体的发散思维洞察任务(IT)中的独创性分数存在显著相关,其中边缘系统与腹侧注意网络的相关最高且最稳定。半球间整合指标则呈现出更加平均的结果,所有功能网络内的半球整合与IT独创性均存在显著关联。研究二进一步证实了研究假设,并对研究一的结论进行了深化,结合两项研究的结论可以表明,半球间的信息交流对创造性认知加工存在促进作用,这种作用并不单局限于个别功能网络,而是涉及到两侧半球多个功能网络间的高效互动。本研究利用多模态脑影像数据,在脑结构与脑功能层面上考察了个体创造性水平与大脑半球间信息交流水平的相关关系。综合研究结果,我们可以得出以下结论:(1)胼胝体膝部与体部的白质属性与言语创造性思维有关,这种相关具有模态特异性:体部的体积越大、白质纤维完整性越高、纤维越长,个体的言语创造性思维能力越高,这种相关可能是由胼胝体纤维髓鞘化程度主导的;胼胝体膝部体积越大,言语创造性思维能力越高,这种相关可能受到纤维髓鞘化程度、低髓鞘化纤维数量、纤维交叉等因素共同影响。(2)不同领域的创造力与胼胝体的关系不同。胼胝体与言语创造性思维关系紧密,而与图画创造性思维关系较弱。(3)在执行创造性活动时,半球间除视觉网络外所有功能网络的活动同步性与所有网络的半球间整合程度与个体创造性思维水平存在正相关,其中两侧边缘系统和腹侧注意网络的同步性作用最为稳定。我们的研究弥补了以往研究的一些不足,在多个层面证明了半球间信息交流与创造性思维的关联,为未来基于半球信息交流来干预与提升个体创造力的尝试提供了一定参考。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：B804.4
【图文】：

白质,纤维,微结构分析,覆盖区域

为考察与创造性相关的胼胝体分区分别连接的是两侧半球的哪些区域，本研究基于上文提到的胼胝体分区进行了确定性纤维追踪，追踪使用 TrackVis 工具包，角度阈值设为 45°，对经过各个胼胝体分区的纤维数目、平均纤维长度进行了收集，每个被试共 2 种模态×5 个分区=10 个特征。另外，本研究基于组水平的白质纤维束生成了每个胼胝体分区的纤维 mask(95%的被试在该体素上被胼胝体纤维覆盖，则保留该体素)，并提取了胼胝体纤维束 mask 内的白质体积及白质微结构指标，每个被试共(1 + 3)种模态×5 个分区=20 个特征。3.2.7 创造性思维能力与胼胝体的关联分析为了控制协变量影响，本研究采用皮尔逊偏相关对创造性思维得分与胼胝体间的联系进行分析。研究控制变量主要包括评分者效应、性别、年龄、年龄的二次方及白质体积。为了保证分析不被个别异常被试影响，增加结果的稳健性，本研究采用了 Bootstrap 重采样的方法，每次对被试集进行有放回采样，重复进行偏相关分析 5000 次，形成 5000 个与原样本相同大小的重采样样本，以此构建偏相关系数 r 值的经验 t 分布。本研究采用的显著性水平为|t|>2.33或 1.96，只有同时满足 p<0.05 与|t|>2.33 或 1.96 的结果会被作为显著结果报告。本研究整体数据处理流程如图 3-2 所示。

胼胝体,创造性思维,白质,体积

图 3-3 胼胝体白质体积与创造性思维的相关。左图为指标在胼胝体各分区上的分布，右矩阵，其中*表示 1.96<|t|<2.33，**表示|t|>2.33。AUT:一物多用测验；UST：不可能场验；FIG：TTCT 图画创造性思维测验。flu：流畅性；ori：独创性；whole：整体评分。

【参考文献】