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创新来自于脑功能的奇妙耦合:源自多种认知加工过程的涌现

发布时间:2020-12-17 来源:本站原创 作者:本站编辑   浏览次数:

创造性是人类思维活动的标志性特征,使得我们能够产生新颖且有效的想法,从而拥有远胜于其他物种的问题解决及发明创新能力。失去创造性,人类文明的发展将失去重要的内在动力,我们在科学、工业及艺术等领域取得的非凡成就亦会荡然无存,甚至无法适应性地面对不断变化的外界环境。来自认知神经科学的研究证据强调了创造性认知的脑基础,及其在健康心智状态中的重要地位。该领域的最新观点认为,创造性是一种涉及不同认知活动的组件过程,大尺度脑网络之间特定形式的功能整合是不同认知加工单元得以有效交互的基础。据此,本研究试图探究:是否存在可靠的神经生物标记,为创造性与不同认知功能的普遍关系提供支持?以及这种神经标记是否能够揭示出与创造性相关的特质性信息传递路径?

本研究在大规模样本中(n?=?931),基于个体多项创造性任务的综合表现及静息态脑影像数据,识别了大脑不同区域间的功能连接对于预测个体创造性水平的重要性,进而根据相关性的方向建构了关于“高-低”创造性水平的全脑功能连接模式(A)。研究发现高创造性的脑连接模式基本遵循脑功能网络的内在组织架构,可从中识别出三个相对独立的功能模块,这些模块同时也界定了一种特定的网络整合形式。而在低创造性的脑连接模式中,这种特定的网络整合形式将被扰乱(B)。通过模式的跨样本迁移,研究进而基于HCP数据库,证实了高创造性模式同样广泛编码了关于多种认知加工能力的重要特征。在此方面,涉及默认网络及额顶控制网络相互整合的功能模块解释了绝大部分的变异(C)。利用元分析方法,研究发现高创造性模式内的功能模块分别由负责不同认知功能的脑区所主导,这些认知功能包括感觉运动、执行控制和基于记忆的认知加工。反之,低创造性模式主要由负责运动和视觉处理的脑区所驱动(D)。最后,研究表明高创造性的脑功能网络模式在优化功能网络之间的信息传输效率上具有独特的优势,这种由特定模式所标记的高效信息传输路径在很大程度上受到不同功能模块的约束。

这些发现支持了对创造性产生机制的一种解释,即创造性是不同认知加工过程的涌现性,对创造性认知理论的发展具有积极意义。

该成果近期发表在《Neuroimage》杂志上,复旦大学的 Deniz Vatansever教授和西南大学的邱江教授为论文共同通讯作者,第一作者为西南大学在读博士生庄恺祥。本研究得到国家自然科学基金,国家级人才项目,以及中央高校基本科研业务费等资助。

论文信息:

Zhuang, K., Yang, W., Li, Y., Zhang, J., ...& Vatansever, D., Qiu, J. (2020). Connectome-based evidence for creative thinking as an emergent property of ordinary cognitive operations. NeuroImage, https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.117632



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