心理科学进展 2010, Vol. 18, No. 9, 1420–1429 Advances in Psychological Science 创造力的脑结构与脑功能基础 沈汪兵 刘 昌 陈晶晶 (南京师范大学教科院暨认知神经科学实验室, 南京 210097) 摘 要 从脑结构和脑功能两方面对创造力的脑神经基础进行了评述。就创造力的脑结构而言, 尸体脑解剖研究表明创造力可能与顶叶与角回有关; 活体脑结构成像研究则显示, 创造力主要与额叶、扣带回以及皮下白质或灰质浓度有关。就创造力的脑功能而言, 任务取向研究表明创造力任务主要激活了额叶和顶叶及少数其他皮层区域; 而个体差异取向研究则表明创造力被试激活了右侧额叶、大脑皮层以及小脑的某些区域。未来研究需在加强脑结构影像研究基础上, 注重从被试抽样和筛选等方面细化任务模式和个体差异模式的创造力研究, 以获得更一致的结果。 关键词 创造力; 认知神经科学; 神经基础; 领域特异; 脑成像 分类号 B842; B845 创造力(creativity)又称创造性, 是指个体产反映其存在的客观反映物。以反应时和正确率为生新颖奇特且有实用价值的观点或产品的能力行为指标的认知心理学虽可在时间模式上解释(Sternberg & Lubart, 1996)。作为人类能力和智慧创造力的存在, 但其仍无法清楚地将创造力这项的最高表现, 早在古希腊时期它就得到了人们的高级的意识和/或思维活动的客观物质基础从众关注。当时的百姓认为创造力是缪斯女神的恩赐, 多客观物质中剥离出来。新兴的认知神经科学技亚里士多德和柏拉图等哲学家则将其视为产生术, 主要包括高时间精度脑生理电技术(如EEG, 前所未有事物的非理性能力。但限于当时的研究ERP)和高空间精度的神经影像技术(如fMRI, 水平和认识视野, 创造力一直被认为是神秘的, PET), 则能以“可见”的形式揭示创造力所赖以存难以知晓本质的。至19 世纪中叶, 高尔顿首先在的客观物质基础——脑生理解剖基础或神经相摆脱了创造力神秘观念的左右, 开创了创造力的关物。而这些客观“可见”的生物或物质依据能很科学研究。随后, 吉尔福特在美国心理协会主席好地避免创造力研究和人们对创造力认识过程就职演讲上的报告进一步将创造力研究推向高中所遇到的‘意识模糊’、‘人兽不分’和‘心生混淆’潮。随之涌现出了一系列成果, 如创造力的探索三大疴疾(刘昌, 2003)。 —生成加工理论, 四阶段模型等(周丹, 施建农, 随着近年来认知神经科学的高度发展, 涌现2005)。遗憾的是, 这些研究多以理论和行为探讨出了许多借助新兴的技术手段来探索创造力神 为主, 仍不足以阐明创造力的本质。 经基础的研究。其中, 脑成像技术凭借其较高的创造力是一项高级心理活动。而心理是脑的空间分辨率和无损伤性特点而备受研究者青睐。产物, 脑是心理的物质载体, 那么脑自然是创造总体上看, 创造力脑神经基础的研究主要从结构力的物质载体。用哲学的话来说, 心理是意识活性脑成像和功能性脑成像两个侧面展开, 前者包动, 意识是对主体对客观事物的反映, 同时又反含尸体脑生理解剖和活体脑结构影像研究两个作用于客观事物。即是说主体的意识活动离不开方面, 分别探讨高创造力被试尸体脑(如, 爱因斯物质基础, 并反映于客观实践或客观事物之上。坦脑)与一般尸体脑结构的差异以及活体脑结构所以创造力也并不是纯粹“不可见”的意识, 其还(主要是脑体积、白质和灰质)与创造力之间的关应存在所赖以存在的、“可见”的客观物质基础和系; 而后者则主要从任务模式和个体差异模式两 个方面分别讨论创造性与常规任务以及高创造收稿日期: 2010-03-08 力者与一般个体的脑功能差异。本文将围绕这四通讯作者: 刘昌, E-mail: cglew@ 1420
第18卷第9期 创造力的脑结构与脑功能基础 -1421- 方面来对创造力的相关研究进行梳理和总结因斯坦单个神经细胞所获得的神经胶质细胞单, 并在此基础上提出一些自己的观点。位数比正常人多。研究者结合相关研究, 认为这 就是高创造力的原因。具体而言, 神经胶质细胞1 创造力与脑结构 之所以增多, 乃是因为高质量的创造性活动需消 尸体脑解剖研究——以爱因斯坦脑的研究 耗大量能量, 导致神经细胞“新陈代谢”增强, 从为例 而需更多神经胶质细胞供能(Diamond, et al, 1985; 脑是心理的器官, 包括认知活动在内的一切Witelson et al., 1999; Colombo et al., 2006)。后来心理活动都源于脑。这导致脑与心理活动关系的有人提出质疑, 认为该研究中控制组和实验组被研究成为心理学研究的一贯传统。该传统最早可试的年龄不对等——最年轻的脑只有47岁, 可能溯及加尔和斯柏兹姆的“颅相说”, 不过, 这种纯导致了神经细胞与胶质细胞比值的不同(Hines, 粹现象的描述并不科学, 对人脑结构与心理活动1998; Colombo et al., 2006)。由于9区位于前额叶, 的关系进行科学研究的是法国医生布洛卡。他通且主要负责制定计划、注意力与记忆等重要认知过对两名有语言障碍患者尸体脑结构的解剖, 发功能, 于是随后关于爱因斯坦脑的第二篇研究报现了运动性失语症的脑中枢——布洛卡区告——Anderson和Harvey (1996) 也对该区域进(Broca)。后来也有研究者进一步从这种尸体脑解行了研究, 结果发现爱因斯坦大脑的总重并不及剖取向来探讨心理活动与脑结构的关系, 如神经成年男性脑的平均重量, 大脑9区的皮质厚度明心理学创始人——前苏联的鲁利亚等。然而, 关显比对照组薄, 然而神经细胞密度较高, 这在一于创造力和脑关系的研究则相对较晚, 且主要集定程度上验证了先前Diamond等的结果。需指出中于对爱因斯坦脑的解剖研究(Galaburda,1999; 的是, 该研究较好地排除了干扰因素, 研究控制Chakravarty,2009; Anderson & Harvey, 1996; 了对照组与实验组的年龄效应, 将爱因斯坦的脑Witelson, Kigar, & Harvey, 1999; Hines, 1998; 与正常死亡尸体脑(平均年龄78岁)进行比较。综Falk, 2009; Colombo, Reisin, Miguel-Hidalgo, & 合上述两篇研究的发现, 大脑皮层的神经细胞分Rajkowska, 2006; Wang,2000; Diamond, Scheibel, 布密度可能跟创造力有关。 Murphy, & Harvey, 1985)。 第三篇爱因斯坦脑的研究则来自加拿大爱因斯坦(~)被誉为人类Witelson的团队。她和她的同事(1999)对爱因斯历史上最具创造才华的科学家之一, 也是20世坦与正常人(35名男性, 56名女性)脑差异的研究纪最伟大的科学家。他逝世之后, 普林斯顿医院发现, 爱因斯坦脑的顶叶显著大于控制组; 且其的医生Harve在征得他长子的同意下, 将他的大外侧裂(sylvian fissure)有一个不同于常人的后升脑取出, 并用福尔马林对其进行清洗, 然后照相支(posterior ascending branch), 但并未观测到爱和切片, 最后将爱因斯坦的大脑(除小脑和少数因斯坦脑的顶岛盖(parietal operculum, 多位于缘3大脑皮层外)切成了240块10cm大小的标本片。上回前部)。根据先前研究, 外侧裂与其周边脑回后来, Harve将一部分脑切片寄送给各国的著名路有两种关系: 外侧裂要么是终止于(terminate)科学家进行研究, 其中中国科学家也获得了部分中央后回沟; 要么是在中央后沟后遇顶岛盖时一切片, 另一部分保存起来以供今后研究。此举导分为二。与此不同, 爱因斯坦脑左右两半球外侧致, 在纪念爱因斯坦逝世30周年之际, 美国加州裂的后升支竟与中央后沟汇合了, 还不存在顶岛大学Diamond的团队呈现了第一篇关于爱因斯坦盖。他们还发现爱因斯坦脑两半球的顶叶比控制大脑研究的报告。她们(1985)将爱因斯坦大脑两组要宽15%, 其中外侧裂后端宽度最大(Witelson 半球左右前额叶上段和顶叶下段与11名对照被et al., 1999)。研究者认为这些独特特征即是爱因试的脑进行比较, 发现爱因斯坦大脑左右半球9斯坦高创造力的神经解剖学原因, 爱因斯坦后顶区和39区神经细胞与神经胶质细胞的比值要比叶过早开发制约了外侧裂后部和顶岛盖的发展, 正常人(11名平均年龄为64岁的正常人)低, 不过从而使顶叶有足够的发展空间。认知神经科学研只有左半球39区的差异具有统计学意义。即在究也表明该区域对数学思维和视觉等有重要作有相等神经胶质细胞的条件下, 爱因斯坦脑左半用(Witelson et al., 1999; Colombo et al., 2006; 球39区的神经细胞数比正常人少。也就是说爱
-1422- 心理科学进展 2010年 Galaburda, 1999)。也就是说, 爱因斯坦大脑顶叶具体脑区的体积至少部分地反映了神经元的大的特异性产生了他的高创造力。其他数学家小和数量, 因此较大体积可能意味其具有更高的(如, Ga工作效率。就此来测量脑体积的方法有两种, 一uss)和物理学家(如, Osler)的脑解剖研究也支持顶叶特异性和创造力关联的结论种是从头皮外来测量, 即头的外部尺寸, 如头的(Chakravarty, 周长, 该法早期使用较多。此法虽可准确测得头2009; Colombo et al., 2006; Witelson et al., 1999)。 的大小, 但其对脑的测量却很不准确, 头的大小从上述研究可看出, 脑生理解剖研究对揭示虽与脑的体积有一定关系, 但并非完全对应关系, 创造力与脑结构的关系有重要作用, 它们能揭示它还受头盖骨大小、厚度等影响。此外组成大脑出高创造力者脑结构与正常人的差异以及创造的物质也不尽相同, 从大的类别可分成: 灰质(由力可能涉及的大体脑区, 比如爱因斯坦创造力与神经元细胞体组成)、白质(由神经元发出的树突其下顶叶和顶岛盖等部分的关系, 但这类研究所或者轴突构成)及脑脊液等。因此这种测量所得结得结果仍不明确。这一方面可能受到了测量技术果并不精确, 只能算为一种粗略的现象描述; 第(主要是光电显微镜下的测量)的限制; 另一方面二种方法即近年用得较多脑结构影像测量, 其采可能与无法排除控制组与实验组不对等所产生用先进的仪器设备, 尤其是无损的核磁共振技术的误差有关。在这类研究中, 实验组往往是单个来测量人类脑内体积(vivo brain volume)。较之与被试, 而单个被试与一组被试的平均水平的比较法一, 该法所得结果更精确和科学, 不仅可较准通常都不准确, 同时也无法排除年龄等发展因素确测得大脑的整体体积, 还可测得大脑不同区域所引起的脑结构差异的影响。也就是说, 单凭物内多种物质和生理结构的体积, 如脑内灰质和白理测量数据, 如神经细胞数目和大小, 脑皮层部质的总体体积及前额灰质体积等。因此, 当前研分沟回的长度或宽度等, 是很难清楚地阐明创造究多喜欢使用该法来检测创造力的脑结构基础。 力与脑结构关系的。例如Witelson等(1999)在研质子磁共振波谱技术(Proton Magnetic 究中将爱因斯坦脑顶岛盖缺失的特征视为爱因斯坦高创造力的重要特征, 而Resonance Spectroscopy)就是一种测量人类脑内Falk (2009)结合爱因斯坦的成长史进行研究后, 发现该区可能不是体积的方法, 它依据核磁共振现象和化学位移作爱因斯坦高创造力的独特特征, 而是其语言障碍用来对一系列特定原子核及其化合物进行分析。的原因不仅能对活体脑内的神经化学物质的变化进行(Chakravarty, 2009; Falk, 2009; Yuan, 2009)。尸体脑解剖研究存在诸多不足无损伤性研究, 还能揭示这些化学物质独特的代, 仍难以单独胜任揭开创造力本质的使命, 因为它有妄断结谢过程和方式。最近, Jung等(2009)就运用此技术1论之嫌(实验中为氢质子磁共振波谱术H-MRS)考察了(Galaburda, 1999; Falk, 2009), 也难以彻底排除利手、年龄和疾病等干扰因素的影响56名被试脑结构和创造力之间的关系。在实验中, , 而且高创造力脑又十分罕见, 进行尸体解剖研究更他们要求被试完成三种条件下的发散思维任务是难以广泛展开。正是这些缺点致使许多研究借(含创作新颖性测试、词汇流畅性测试和非常用途助尖端仪器来进行活体脑结构影像研究。比较而测验), 并进行影像检测。结果发现, 较低的右前言脑灰质NNA(N–Acetylaspartate, NNA, 即N-乙酰, 活体脑结构影像研究则可在一定程度上弥补尸体脑解剖研究的不足, 不仅可适当地避免妄断天门冬氨酸, 乃是脑内白质和灰质的指标)和较结论之嫌高的左前脑灰质NNA可预测创造性指标, 同时, 而且还可普遍地开展研究和验证。 活体脑结构成像研究发现较低的右前脑灰质NNA预测反应的流畅性。 且这种影响在智力低于116这一智力和创造力阈相比尸体脑的解剖, 活体脑研究由于不能直限时更明显, 而在智力高于116时, 则是较低的接对脑进行物理观察和测量, 故需在兼顾无创伤右前脑灰质NNA和较高的左前脑灰质NNA一起性基础上考虑如何获取脑内结构的信息和指标以探讨活体脑结构与创造力的关系。关于此, 常预测创造力。研究者认为各脑区与创造力关系的见的解决方案是通过测量大脑体积, 然后计算大差异可能与脑区自身发展程度及在技能发展中脑体积与创造力指标间相关的作用有关, 即不同脑区神经元联结的可塑性(Gong et al., 2005)来实现。其基本逻辑是: 对于一个健康大脑(plasticity)和效能性(effeciency)不同。因为有研究 , 某一
第18卷第9期 创造力的脑结构与脑功能基础 -1423- 揭示, 年龄较大被试的背侧和喙部额叶(Dorsal 仍存在显著相关, 且创造力总分与两侧顶下小叶and Rostral Frontal Cortex)的皮质厚度与功能激(Inferior Parietal Lobe, IPL; 尤其是缘上回)和右活成负相关侧枕叶白质浓度关系也显著。这进一步表明创造, 但年龄较小儿童这两个区域的皮质厚度与智力成正相关力涉及以脑前部结构为主的广泛的大脑区域, 是(Fink & Neubauer, 2006; 大脑某些区域显著作用与全脑功能共同影响的Jung et al., 2009)。而Sowell, Thompson, Homles, 结果。 Jermigan和Toga (1999) 发现, 成年人的额叶皮通过对上述采用不同脑结构影像技术所进质都较薄。即该研究从总体上揭示了创造力与脑行交叉印证研究的分析可知, 脑总的体积与创造前部(多是左侧额叶和下顶叶及右侧后扣带回)的力有明显的正相关, 且其与额叶这类脑前部结构关系。 的相关关系较为明确, 其他特定脑区体积与创造随后, Jung等人又用结构成像技术(Structural 力的相关则仍存在一些争议。这些不一致的结果Magnetic Resonance Imaging, sMRI)开展了进一可能与实验被试样本差异、图像分析技术的不同步研究(Jung, Segall, Bockholt, Chavez, Flores, & 及测量误差等因素有关。同时关联创造力特定脑Haier, 2010)。结果更细致地发现低创造力被试更区的变异性也可能与脑的可塑性和神经效能有多激活了左半球舌回(lingual gyrus)、右半球梭状关。而这可通过“大脑两半球相互作用说” (Jung- 回(fusiform)、楔状回(cuneus)、角回(angular gyrus)Beeman, 2005)和/或“神经效能理论”(Fink & 和顶上小叶(superior parietal)与顶下小叶(inferior Neubauer, 2006; Jung et al., 2009)来解释。“大脑两parietal)等区域, 而高创造力被试的右脑的后扣半球相互作用说”认为右半球较左半球具有更高带回(right posterior cingulate)激活十分明显。另对的相互连通性(interconnectivity), 而创造力过程创造性成就(CAQ)与皮下皮质厚度的分析发现, 中大语义网络又可通过增强皮下白质的连通性较低的左侧眶额区皮质厚度与高创造性成就相来易化, 因此右半球脑区与创造力的关系的变异关, 较高的右侧角回皮质厚度与高创造性成就相性更大。该过程中, 两半球大量的重叠区域则主关。以上Jung等的两项研究主要探讨的是言语创要负责引发较弱信号来易化某些潜在的独特关造力与脑结构的关系, Moore等(2009)认为言语联(unique combinations)。即低智力者创造力指标创造力较图像创造力更易受智力和教育水平等CCI(Composite Creativity Index)和NNA间较强的影响, 于是其通过结构影像技术考察了21名成负相关意味着右侧大量语义网络的中枢去抑制年人脑结构与图像创造力的关系。结果发现胼胝(central disinhibitin)。而高智力者CCI与NNA间体与白质总量的比值——CC/WMV值(corpus 较弱的正相关, 可能反映了通达左侧各零散语义callosum/total white matter volume)与托伦斯创造网络的中枢易化(central facilitation)。“神经效能性思维测验TTCT得分成中等程度负相关, 即理论”认为神经效能在创造力过程中起着重要作CC/WMV比例越小, TTCT得分越高, 进一步分用, 其可通过限制信息加工自上而下的控制来对析发现此主要为TTCT得分与“早熟闭合”量表得创造性观点生成过程中的皮下资源进行分配。即分(premature closure subscore)关联所致。与此类是说, 高言语智力者可能会有效地分配资源, 从似, 新近Takeuchi等(2010)也考察了创造力和脑而导致其CCI与NNA间具有较强的联系, 而低内白质成分的关系。不同的是, 他们所用的是弥言语智力者可能无法有效分配资源, 从而致使其散张量成像技术(diffusion tensor imaging)。通过CCI与NNA的关联较弱, 但这两种理论解释还有对55名被试的考察, 发现创造力总分(实验中为待今后研究的进一步验证。 原创性指标与精致性指标的原始得分之和)与个总之, 结合上述研究不难看出创造力虽离不体白质纤维细胞结构角度和纤维束结构整体性开全脑机能的协同, 但其并不是定位于全脑, 大的指标FA(fractional anisotropy)有显著正相关。多数研究倾向于支持其主要定位于额叶和扣带相关的区域涉及额叶、两侧前扣带回、胼胝体、回及颞顶联合皮层等区域。Flaherty (2005)总结了两侧纹状体和两侧颞顶联合皮层, 以及从额叶弓数十项脑损伤和脑影像研究, 提出了三因素脑解状束到右侧颞顶联合皮层的广大区域。在剔除一剖模型(three-factor anatomical model)来解释创造般智力(瑞文推理成绩)的影响后, 发现以上区域
-1424- 心理科学进展 2010年 力的脑结构基础。该模型认为创造力是颞叶、额力的本质。这与创造力领域特殊/异性和领域普遍叶和边缘系统所成网络联结功能的结果。其中, 性的争论有关, 当前部分学者认为创造力是领域颞叶主要负责生成新颖性观点以及增强其品质; 特殊的, 而另一部分人则认为是领域普遍的, 于额叶则是负责观点远距性(remote)和新颖性的接是导致了两种观点的争论。但随着研究的深入, 通众多研究者愈发地认识到创造力兼具这两种特, 该区域损伤则会引起观点新颖性和远距性判断的僵化, 从而导致所生成观点质量降低性, 只不过不同性质体现在其不同评估方式上。; 边缘系统则负责新颖性寻求具体来说, 他们认为任务模式遵循的是领域普遍(novelty-seeking)和提供创造性驱力观, 个体差异模式遵循的则是领域特殊观。于是(creative drive), 后者以中脑多巴胺系统的功能为主。然而该模型还只是基于脑损伤若我们将这两种模式分开讨论的话, 就能避免两数据和少数脑成像研究的初步结果, 其有效性还模式间研究比较导致的误差, 更好地理解创造力的本质及其神经基础。也正是基于此, 我们在下有待于今后研究结合更精确的高端技术与巧妙文就将这两者分开来论述。 的实验设计来检验。另需指出的是, 目前关于创造力脑结构影像的研究并不多, 可能与目前主要 任务模式——基于任务比较的创造性脑功能是认知科学家在探讨此领域有关。因此, 在未来, 研究 心理学者和认知神经科学家还需加强与临床神任务模式遵循的传统认知取向, 认为同一批经科学家和其他研究者的交流和合作, 共同来对被试创造性任务和常规任务间的差异反映了创这一复杂的心理活动进行探讨。 造力。拓展到脑成像研究的话, 该取向是将被试进行创造性任务与其进行常规任务时脑激活区2 创造力与脑功能 域的差异视为负责创造力的脑区。一般而言, 该尽管依据脑结构成像可获得创造力与脑结取向所持的是领域普遍观, 即认为创造力是一种构的关系, 甚至还可在一定程度上揭示创造力与高级认知, 是所有被试都可习得或具有的, 只是大脑功能的关系。然而, 结构与功能之间并不存需表现在具体任务上。于是研究中常会涉及两种在简单的对应关系, 脑结构只是脑功能的基础不同任务的比较。需指出的是, 有些研究(如, (刘昌, 2003)。创造力作为一种心理加工活动, 相Yasuyuki等(2009)和Gibson, Folley和Park (2009)比其与脑结构关系, 心理学研究者对可能参与创的研究)并未设置常规任务, 而是通过依据通俗造力活动的脑功能区更感兴趣。目前也已有大量观念中创造力标准所设计的创造性任务(如, 歌研究对此进行了探讨(Seger, Desmond, Glover & 曲创作或艺术方案设计)来考察创造力的脑神经Gabrieli, 2000; Gibson, Folley & Park, 2009; Fink 基础。 et al.,2009; Chávez-Eakle et al., 2007; 刘春雷, 王较早从该取向来对创造力与脑功能关系进敏, 张庆林, 2009)。但若对这些研究进行仔细分行探讨的是Seger等人(Seger, Desmond, Glover, 析就会发现它们主要存在两种取向, 一种是任务& Gabrieli, 2010)。他们让被试进行一项词语创造模式取向, 即探讨创造性任务与非创造性任务的力任务, 具体包括两个系列的启动实验, 一个是脑功能差异; 另一种是个体差异模式取向, 即探让被试对两种名词(重复出现的或新颖的)产生一讨高创造力与低创造力个体间的脑功能差异。相个单词(主要是一个寻常的动词, 创造性程度较对来说, 前者多是基于创造性认知的观点, 后者低), 另一个是让被试对新颖的名词产生两种动更主要是基于创造性人格的观点, 但逐渐也有少词(寻常或不寻常的)。结果发现, 在前一种情况下, 数研究开始运用交叉模式, 考察不同创造性被试寻常动词产生时更多激活了左下前额叶皮层和进行创造性思维任务与常规任务的差异(如, 右半球; 当产生不寻常动词时, 左下前额皮层并Chávez-Eakle et al., 2007)。 没有更多的激活, 但在右侧额中回、顶部额中回以往研究(刘春雷等, 2009; Silvia, Kaufman 和左侧额中回激活的程度更大, 意味着右半球更& Pretz, 2009; Reiter-Palmon, Illies, Cross, 多地参与了远距离联想加工(Seger et al., 2010)。Buboltz & Nimps, 2009)表明, 从任务模式和个体后来, Howard-Jones等深化了此实验, 在此基础差异模式来对创造力进行研究有助于阐明创造上考察被试生成复杂故事的创造性加工。他们要
第18卷第9期 创造力的脑结构与脑功能基础 -1425- 求8名被试根据指导语完成不同故事生成任务。差异不显著, 但专家组生成的钢笔方案原创性显每次向被试呈现3个线索词(有语义关联或无语著高于新手被试, 且在钢笔方案生成数量和原创义关联), 被试需用所给线索词编一个故事(有创性的综合指标——个体创造性指数上, 专家组得造性或无创造性), 最终实验任务构成了2(关联: 分要显著高于新手被试。脑成像结果则显示, 专有, 无)×2(创造性: 有, 无)的四种分析条件。结果家组的三项创造性指标均与右脑前额叶皮层的显示, 无联系但有创造性条件下被试成绩最好, 激活和左脑前额叶皮层的激活相关显著, 而新手而有联系又无创造性条件下被试成绩最差; 脑成则无此关联; 相反, 新手被试的右脑额叶和左脑像显示, 较无创造性条件, 创造性条件更多激活额叶的血氧依赖水平信号变化与创造力指标成了包括两侧额叶中央和左侧扣带回的前额叶区负相关, 但专家组被试并未检测到负向关联。为域, 表明复杂创造性任务更多表现为右半球优势进一步分离出专家与新手训练效应和创造力的(Howard-Jones, Blakemore, Samuel, Summers, & 脑功能区, 研究者用结构方程技术对相关脑区Claxton, 2005)。Bechtereva, Korotkov, Pakhomov, (如, 左侧梭状回和左侧海马等)进行建模, 发现Roudas和Starchenko (2004)进一步对这种难度效左侧顶叶主要与创造性的训练效应有关, 右侧前应进行了研究。实验设计了复杂和简单两种条件, 额叶则与创造力关系十分密切。然而, Gibson, 复杂条件下被试需根据所给的16个词语(其中8Folley和Park (2009) 对音乐家和非音乐家创造个名词, 8个不定式, 所有词以矩阵形式呈现90s)力与脑功能区的研究却发现音乐家更多激活了编一个故事, 故事中要合理用到这些词, 且这些两侧前额皮层, 非音乐家更多激活了左侧前额皮词语境独立(如,“to begin, to want, glass, roof, 层。两者所得结果似乎存在一定差异, 前者更支mountain, to keep silence, book, to leave, sea, night, 持左脑与创造力训练的关系, 后者则更支持右to open, cow, to throw, to notice, to disappear, 脑。我们认为这可能与右脑在音乐活动中的作用mushroom”); 而简单条件虽也是根据所给词语编有关, 同时可能与研究中因素的控制有关。因为故事, 但所给词语实际相当于故事中一个句子, 在Gibson的研究中, 他们给予的是近红外光谱扫各词语不存在独立语境(如, “school, to understand, 描, 且对人格(如精神质等)和智力的影响进行了task, to learn, lesson, answer, to get, to write, mark, 较严格的控制, 即在一定程度上排除了创造性人to ask, class, to answer, question, to solve, to listen, 格对创造性认知的影响。此外可能与样本大小也teacher.”)。脑成像结果显示, 复杂任务较简单任有关, 因为Gibson研究中接受近红外光谱扫描的务更多激活了左侧颞中回(left middle temporal 被试仅15人(8名音乐家和7名非音乐家)。关于gyrus, 主要是BA 39)。研究者结合以往研究认为, 此更为明确的结论还有待今后研究的深入。 该区域的激活可能与词语工作记忆、转换加工及除了这种采用单一脑成像技术展开的研究, 灵活性等多种加工的保持有关。通过以上研究的也有研究者将高时间分辨率的生理电技术和高比较, 可看出创造性活动主要与大脑两半球两侧空间分辨率的成像技术结合起来探讨创造力任的额叶有关。虽然较简单创造性任务, 复杂创造务的时空模式。Jung–Beeman等(2004)就结合 性任务还激活了扣带回与颞叶部分, 但就整体而fMRI和EEG 技术考察了人们创造性问题解决的言, 简单(言语)创造性任务更多表现为左半球优神经基础。不同于上述研究, 研究者为保证创造势, 而复杂(言语)创造性任务则出现了右半球功性评估的客观性, 并未让被试根据线索自由生成, 能的增强。该结果在一定程度上支持“两半球相互而是要求被试根据所给三个远距离联想词来生作用理论”, 即简单(言语)创造性任务与右半球语成一个与这三个词有关的词语。结果发现带顿悟言, 尤其是语义网络的联结性有关。 性质的创造性问题解决主要激活了右半球前颞Yasuyuki等(2009)突破了单一言语创造力的上回(anterior superior temporal gyrus, aSTG), 且考察模式, 探讨了新手与专家组被试进行图形创EEG检测到在顿悟前秒处有一个突然发生的造力任务的脑功能差异。其让20名新手被试和高频γ波源起于右侧颞上回, 就此Jung–Beeman20名专家被试创造性地设计出新钢笔方案。结果等认为右侧前额区负责原本无关事物联系的建发现, 专家组与新手生成创造性钢笔方案的数目立, 即远距离联想的激活。随即, Bechtereva等
-1426- 心理科学进展 2010年 (2004)对这种顿悟式远距离联想与渐进式远距离 个体差异模式——基于个体比较的创造性脑联想的脑机制进行比较, 发现前者主要激活左侧功能研究 缘上回(supramarginal gyrus), 后者主要激活左侧个体差异模式遵循的是人格取向, 倾向于颞中回(middle temporal gyrus), 并认为这两个区将创造力视为一种人格特质。与任务模式所遵循域提供了创造性思维过程必须的认知灵活性和的领域普遍观相比, 个体差异模式遵循的是领域想象与幻想。 特异观, 认为创造力并非是每个个体所有的, 而除了对单一创造性任务的考察, 也有研究者是极少数个体才具有的。但由于此取向下个体创同时比较了两种或多种创造性任务的脑功能差造力的高低还有赖于测量工具的评估, 即纯粹的异。Fink等(2009)就考察了客体和语言创造力两领域特异观受到了测量工具的调节。若不同创造类任务与相应常规任务的差异。其运用EEG和力者的分类是通过创造性问题解决实现的——通fMRI技术对两类客体创造性任务和两类语言创过问题解决模式(如多用测验)来鉴别被试创造力造性任务进行检测, 其中, 客体创造性任务为替的高低, 由于问题解决模式遵循的是领域普遍观, 代用途测验(Alternative Uses, AU)和客体特征任那么此时个体差异模式所持的并不是纯粹领域务(Object Characteristics, OC), 语言创造性为名特异观, 如上述Yasuyuki等(2009)和Gibson, 称创造任务(Name Invention, NI)和单词结尾任务Folley和Park (2009) 的研究; 但若高低创造力被(Word Ends, WE), 发现AU与OC这类客体任务试并不是通过问题解决模式鉴别的, 而是用特质比较中, 创造力多表现为左侧角回激活; 而NI与量表鉴别的, 则倾向支持纯粹领域特异观。 WE这类词汇任务比较中, 创造力多激活了右侧从个体差异模式进行创造力脑功能成像研枕下回。EEG显示, 额叶(含前额叶、额叶中央等)究也是近年才开始的。Carlsson, Wendt和Risberg 在前一情况下出现了明显的高频γ波; 在后一情(2000)首先用注射示踪技术考察了24名不同创造况下, 则是右侧后顶叶(含顶枕联合皮层、颞顶联力的男性在发散思维任务与流畅性任务上的差合皮层等)出现高频γ波; 高创造力被试较低创造异。其中, 流畅性任务是让被试自发地说出尽可力被试更多激活了右半球, 而低创造力被试两半能多的以某字母开头的单词; 而发散性思维任务球差异不显著。研究者认为该结果反映被试在进则是不寻常用途测验——让被试尽可能多地说出行非常规用途任务过程中为实现远距离新颖联砖块的用途。结果发现, 高创造力者在双侧前额结的接通, 主动“切断”(switch–off)了额叶的监控叶前部、前颞叶和额叶的顶部有显著激活, 右半和优势联结, 后顶叶等的激活则意味着创造力过球激活更明显; 而低创造力者在进行这些任务时, 程中需较多注意与视觉加工, 特别是在视觉呈现除左侧前额叶的前部的血流量未变化外, 与高创的言语创造力评估中。 造力者所对应的几个激活脑区血流量均明显降从创造力任务模式的众多研究中可看出, 要低了。这就表明高创造力者较低创造力者在发散定位出创造力的具体脑区仍属不易。但这些研究思维任务中更多的是两半球的共同作用。对不同也得到了一些有意义的结论, 即创造力主要与大创造力被试静息和任务状态的脑活动的进一步脑半球的额叶和顶叶有关, 可能还与其他大脑皮比较, 还发现创造力高的被试大脑在休息时要比层的若干区域有关。但大脑前额叶在创造力过程任务操作时更活跃, 低创造力者实验和休息时的中新颖和远距离观点联结的重要作用得到较一模式却与高创造力者相反。对高创造力者焦虑水致的认同, 而后顶叶在创造力过程中的作用因创平的测查, 发现高创造力者比平常人更焦虑, 且造性任务的差异略有不同。此外言语脑区的激活在生理上表现出更高唤醒。Chávez-Eakle 等人也与创造力的任务有关。未来研究还需在进一步(2004)则采用不同的成像技术考察了高创造性个整合多种技术和分离不同干扰效应(如, 创造性体的脑血流变化。用单光子发射计算机断层显像人格特质对创造性认知的影响, 新手与专家效应(single photon emission computerized tomography, 的影响等)的基础上来探讨不同类型的创造力(如SPECT)对12名高创造性个体的研究发现, 在托言语创造力和图像创造力)和不同难度的创造性伦斯创造性思维测验(TTCT)图画和言语创造性任务与脑功能区的关系。 任务上得分高的被试右中央前回(right precentral
第18卷第9期 创造力的脑结构与脑功能基础 -1427- gyrus)激活显著。此外, 图画创造性任务得分高的涉及的这类脑区并不一致, 这种变异性可能受被被试还出现了右前小脑(right anterior cerebellum)试抽样方法、实验范式和观测仪器等影响。未来的显著激活; 言语创造性任务得分高的被试还激研究则需着重考察这些效应的影响, 以获得创造活了右中央后回(right postcentral gyrus)、左额中力脑功能基础更一致的结论。 回(left middle frontal gyrus)、右额叶肠回(right 3 总结与展望 rectal gyrus)、右下顶叶(right inferior parietal 综上所述, 已有创造力脑神经基础的研究lobule)和右海马旁回(right parahippocampal gyrus)主要从脑结构和脑功能两方面进行。创造力与脑等区域。有研究者认为, 被试激活模式的差异可结构的关系主要从尸体脑的生理解剖和活体脑能与被试的筛选方式有关, 因为自编测验和传统结构成像两方面展开; 创造力与脑功能的关系则测验可能考察的是创造力的不同维度, 同时还难主要从任务取向和个体差异取向展开。任务取向以避免被试抽样代表性的偏差。就此有研究指出主要比较了创造性任务与非创造性或常规任务应尽可能采用创造力的社会评估, 不仅具有较高的脑成像差异, 个体差异取向则细致分析了高创的生态效度, 且一致性系数较高, 测量方式还更造力个体与低创造力个体或一般人的脑功能差为内隐。 异。虽然各具体研究因受任务、被试筛选及检测随后, Chávez-Eakle等(2007)改进了被试筛工具等影响, 在创造力的脑神经基础方面存在一选方式, 探讨了社会公认的高创造力被试, 即被定差异。例如, 在任务取向研究中与实验任务对社会公认的对其所在领域做出巨大创造性贡献照的基线任务的不同可能导致所得创造力的神的科学家或艺术家, 与低创造性被试在物体不寻经基础有差异, 并且这种差异在个体差异模式中常用途任务上的脑血流变化。单光子发射计算机很可能进一步放大——个体差异模式一般不会设断层显像(single photon emission computerized 置对照的基线任务。但是这四种取向的研究已大tomography, SPECT)扫描显示, 高创造性被试比体揭示创造力与脑额叶和顶叶以及少数其他皮低创造性被试的脑血流显著增加的区域有: 右中层区的关系较密切。未来研究可在进一步宏观把央前回(right precentral gyrus), 右嘴峰(right 握自身研究模式的基础上, 增强自身研究模式及culmen), 双侧额叶中回(left and right middle 其实验设计与其他模式的沟通性和可比性, 以求frontal gyrus), 右额叶肠回(right frontal rectal 获得关于创造力神经基础更为一致的结论。具体gyrus), 左额叶眶回(left frontal orbital gyrus), 左而言, 针对今后的研究, 我们认为除了刘春雷等颞下回(left inferior gyrus)和右小脑(right 人(2009)所提及的, 开展损伤脑研究以及在创造cerebellum)。通过创造性任务与激活脑区关系的力研究中增设基线任务外, 还可尝试从如下方面分析则进一步发现, 流畅性主要与右侧中央前深入: 回、左侧缘上回、右侧额中回、右侧肠回(right (1)对被试的筛选等作更周密的考虑。一方rectal gyrus)、右侧顶下小叶和左侧额下回关系密面需对被试创造力评估方式作区分, 即区分究竟切; 原创性与右侧肠回、右侧小脑、两侧额中回、采用创造性问题解决还是人格特质的评估方式, 左侧颞上回的激活有关; 灵活性与左侧额下回、以便肃清创造力领域特异与领域普遍两种观点右侧额中回和右侧肠回的激活有关。对上述脑区的争论; 另一方面加强对公众所认同高创造力群的进一步分析, 发现创造性个体进行高创造性任体的研究, 在保证内部效度的基础上, 提升研究务时, 更多激活了大脑两半球的若干脑区, 主要的生态效度和外部效度。 集中于前额叶、尤其是两侧前额叶的额中回(主要(2)加强研究的深度和力度, 细致地探讨具是BA10)、两侧额叶肠回(多为BA11)和两侧眶额体脑区与创造力的关系, 突破当前创造力激活脑回与额下回(主要为BA47)等区域。 区的考察模式, 对若干具体的脑区进行较细致和以上研究表明, 高创造力被试较低创造力被深入的分析, 以大体上探明创造力脑神经网络的试更多激活了右侧脑区, 且这些脑区主要定位于重要联结点。具体可从人工神经网络模拟和神经额叶, 多是额中回和额肠回等。另外涉及大脑皮网络联结(neural connectivity)建模两方面展开。人层其他几个叶及小脑的部分脑区, 但不同研究所工神经网络可通过路径概率分析不同路径生成
-1428- 心理科学进展 2010年 Chavez, R. A., Graff-Guerrero, A., Garcia-Reyna, J. C., 多层方案的最终模式和可行性。这不仅有助于借Vaugier, V., & Cruz-Fuentes, C. (2004). Neurobiology of 鉴人工智能和脑–机接口领域相关技术来揭开创creativity: prelimary results from a brain activation study. 造力的本质, 而且还有助于推动创造力研究成果Salud Mental, 27(3), 38–46. 向人工智能(artificial intelligence)和脑–机接口Chavez-Eakle, R. A., Graff-Guerrero, A., Garcia-Reyna, J. C., (brain-computer interface)领域应用的转化。神经Vaugier, V., & Cruz-Fuentes, C. (2007). Cerebral blood 网络联结研究则可从两方面展开, 一方面可借助flow associated with creative performance: A comparative study. Neuroimage, 38(3), 519–528. 结构方程技术对已有脑成像结果进行结构分析, Chakravarty, A. (2009). The creative brain–Revisiting 如同Yasuyuki等人(2009)一样, 以明确创造力更concepts. Medical Hypotheses, doi: 为具体的脑结构和功能基础; 另一方面可通过建. 模技术对创造力各个脑区的神经联结强度和密Colombo, J. A., Reisin, H. D., Miguel-Hidalgo, J. J. & 度进行分析, 以深入揭示创造力与神经效能的 Rajkowska, G. (2006). Cerebral cortex astroglia and the 关系。 brain of a genius: A propos of A. Einstein's. Brain Research Review, 52, 257–263. (3)强化创造力与脑结构关系的研究。目前Diamond, M. C., Scheibel, A. B., Murphy, G. M., Jr. & 多是认知神经科学家在开展创造力的研究, 临床Harvey, T. (1985). On the brain of a scientist: Albert 神经科学家和其他领域对此关注极少, 导致功能Einstein, Experimental Neurology, 88, 198–204. 成像研究较多, 而结构影像研究较少。未来研究Flaherty, A. W. (2005). Frontotemporal and dopaminergic 则需在队伍上与其他领域研究者进行交流与合control of idea generation and creative drive. Journal of 作, 并多用脑结构影像技术来探讨创造力与脑结Comparative Neurology, 493 (1), 147–153. Falk, D. (2009). New information about Albert Einstein’s 构的关系。 brain. Frontiers in Evolutionary Neuroscience, 1, 1–6. (4)注重多种技术的整合, 着力加强对超常Fink, A., Grabner, R. H., Benedek, M., Reishofer, G., 脑和损伤脑的探索。目前对创造力研究主要关注Hauswirth, V., Fally, M., Neuper, C., Ebner, F., & 于正常脑, 对超常脑和损伤脑的研究很少。未来Neubauer, A. C. (2009). The creative brain: Investigation 研究可借助计算机模拟等技术以及脑成像技术, of brain activity during creative problem solving by means 并在整合高时间精度生理电技术和高空间精度of EEG and fMRI. Human Brain Mapping, 30, 734–748. Fink, A., & Neubauer, A. C. (2006). EEG alpha oscillations 成像技术基础上, 对创造力开展更详实的探讨。during the performance of verbal creativity tasks: 同时, 也可整合其他的行为技术(如, 眼动技术等)differential effects of sex and verbal intelligence. 来揭示创造力的本质。 International Journal of Psychophysiology, 62, 46–53. Galaburda, A. M. (1999). Albert Einstein’s brain. The Lancet, 参考文献 354(20), 1821. 刘昌. (2003). 认知神经科学: 其特点及对心理科学的影响. Gibson, C. G., Folley, B. S., & Park, S.(2009). Enhanced 心理科学, 26(6), 1106–1107. divergent thinking and creativity in musicians: A 刘春雷, 王敏, 张庆林. (2009). 创造性思维的脑机制. 心behavioral and near-infrared spectroscopy study. Brain 理科学进展, 17(1), 106–111. and Cognition, 69, 162–169. 周丹, 施建农. (2005). 从信息加工的角度看创造力过程. Gong, Q. Y., Sluming, V., Mayes, A., Keller, S., Barrick, T., 心理科学进展, 13(6), 721–727. Cezayirli, E., & Roberts, N. (2005). Voxel-based Anderson, B., & Harvey, T. (1996). Alterations in cortical morphometry and stereology provide convergent evidence thickness and neuronal density in the frontal cortex of of the importance of medial prefrontal cortex for fluid Albert Einstein. Neuroscience Letters, 210, 161–164. intelligence in healthy adults. NeruoImage, 25(4), Bechtereva, N. P., Korotkov, A. D., Pakhomov, S. V., Roudas, 1175–1186. M. S., & Starchenko, M. G. (2004). PET study of brain Hines, T. (1998). Further on Einstein’s Brain. Experimental maintenance of verbal creative activity. International Neurology, 150, 343–344. Journal of Psychophysiology, 53(1), 11–20. Howard-Jones, P. A., Blakemore, S. J., Samuel, E. A., Carlsson, I., Wendt, P. E., & Risberg, J. (2000). On the Summers, I. R., & Claxton, G.(2005). Semantic divergence neurobiology of creativity. Differences in frontal activity and creative story generation: An fMRI investigation. between high and low creative subjects. Neuropsychologia, Cognitive Brain Research, 25(1), 240–250. 38(6), 873–885.
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