李文福童丹丹邱 江張慶林

(1濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院精神衛(wèi)生學(xué)院,山東濟(jì)寧 272067)

(2西南大學(xué)心理學(xué)部,認(rèn)知與人格教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶北碚 400715)

1 引言

創(chuàng)造性是人類的一項(xiàng)獨(dú)有才能,對(duì)于社會(huì)文化的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要作用。研究者一致認(rèn)為創(chuàng)造性在定義上包含新穎性和有用性兩個(gè)關(guān)鍵成分(Barron,1955;Jung,Mead,Carrasco,&Flores,2013;Sternberg&Lubart,1993)。但是在實(shí)驗(yàn)室研究中,由于環(huán)境的限制很難主觀要求受試者創(chuàng)造出真正現(xiàn)實(shí)有用的產(chǎn)品或想法,想要研究那些對(duì)社會(huì)歷史具有巨大影響的創(chuàng)造發(fā)明的產(chǎn)生過程就極為困難或者說不可能。Boden(1994)指出不管一個(gè)想法在歷史上曾出現(xiàn)過多少次,只要對(duì)當(dāng)前個(gè)體而言是新穎的就可以稱之為創(chuàng)造性,因此可以將現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)生過的重大科學(xué)發(fā)明實(shí)例作為實(shí)驗(yàn)材料,在實(shí)驗(yàn)室研究中設(shè)置適當(dāng)?shù)臈l件,誘發(fā)受試者重現(xiàn)科學(xué)發(fā)明的產(chǎn)生,以對(duì)其進(jìn)行研究,有利于提高實(shí)驗(yàn)研究的生態(tài)學(xué)效度。

創(chuàng)造性的發(fā)生是一個(gè)全腦參與多腦區(qū)協(xié)作的復(fù)雜過程,需要多種認(rèn)知功能和心理資源的協(xié)同作用,這給創(chuàng)造性神經(jīng)機(jī)制的研究帶來極大困難和挑戰(zhàn)。以往研究使用發(fā)散思維和頓悟問題解決等任務(wù)探索了創(chuàng)造性的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制(Dietrich&Kanso,2010)。比如通過比較發(fā)散思維任務(wù)(說出一個(gè)物體盡可能多的用途)和智力任務(wù),研究者發(fā)現(xiàn)二者在電生理學(xué)特征(Fink,Benedek,Grabner,Staudt,&Neubauer,2007;Jau?ovec&Jau?ovec,2000a,b)和前額葉激活模式上存在顯著差異(Carlsson,Wendt,&Risberg,2000)。其他研究者利用字謎、謎語和遠(yuǎn)距離聯(lián)想等頓悟問題解決任務(wù)(Bowden,Jung-Beeman,Fleck,&Kounios,2005;Jung-Beeman et al.,2004;Luo&Niki,2003;Qiu et al.,2010),發(fā)現(xiàn)頓悟主要與海馬、前扣帶回、前額葉、右側(cè)前部顳上回、楔前葉和枕下回等腦區(qū)有關(guān)。范亮艷等人(2014)在研究中要求被試完成人臉設(shè)計(jì)任務(wù)和人臉復(fù)制任務(wù)(前者涉及更多的創(chuàng)造性成分),結(jié)果發(fā)現(xiàn)人臉設(shè)計(jì)任務(wù)更多地激活了內(nèi)側(cè)前額葉、額中回、右側(cè)顳上回、前扣帶回、雙側(cè)海馬和楔前葉?？偨Y(jié)這些研究可以看出,創(chuàng)造性是一個(gè)全腦參與的復(fù)雜認(rèn)知過程,涉及不同腦區(qū)間的功能協(xié)作。

雖然上述研究對(duì)于理解創(chuàng)造性的本質(zhì)具有重要作用,卻很少有研究觸及現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)生的科學(xué)發(fā)明的神經(jīng)基礎(chǔ)。個(gè)中原因可能是此類現(xiàn)象發(fā)生的鮮見以及難以復(fù)制和撲捉,導(dǎo)致有關(guān)研究少之又少,因此亟須一個(gè)研究的突破口。從科學(xué)創(chuàng)造發(fā)明的例子(比如魯班受到齒狀草葉的啟發(fā)而發(fā)明鋸子,瓦特受到跳動(dòng)壺蓋的啟發(fā)而改進(jìn)蒸汽機(jī)等)可以發(fā)現(xiàn),科學(xué)史上不乏此類由于原型啟發(fā)導(dǎo)致創(chuàng)造發(fā)明的實(shí)例,而對(duì)該過程的研究必會(huì)加深科學(xué)發(fā)明問題解決實(shí)質(zhì)的理解。國內(nèi)學(xué)者張慶林等(張慶林,田燕,邱江,2012;張慶林,邱江,2005;張慶林,邱江,曹貴康,2004)根據(jù)其提出的頓悟的“原型啟發(fā)”理論,從現(xiàn)實(shí)世界發(fā)生過的科學(xué)發(fā)明實(shí)例中篩選材料,編制成《科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)問題材料庫》(朱丹,羅俊龍,朱海雪,邱江,張慶林,2011),該材料庫包含84項(xiàng)來源于現(xiàn)實(shí)生活的科學(xué)發(fā)明例子,在材料特點(diǎn)上具有較高的生態(tài)學(xué)效度。該理論認(rèn)為在頓悟問題的解決過程中,如果能夠在頭腦中激活恰當(dāng)?shù)摹霸汀?草葉或壺蓋)及其包含的“關(guān)鍵啟發(fā)信息”(邊緣齒狀很鋒利或者蒸汽推動(dòng)壺蓋跳動(dòng)),那么頓悟就能夠發(fā)生(張慶林,邱江,2005;張慶林等,2004)。創(chuàng)造性問題解決離不開已有知識(shí)的儲(chǔ)備和對(duì)已有知識(shí)的利用和創(chuàng)新,“原型”本質(zhì)上就是已有知識(shí)在頭腦中的表征或存儲(chǔ),“原型啟發(fā)”本質(zhì)上就是運(yùn)用舊知識(shí)過程中的創(chuàng)造新知識(shí)。通過提供原型讓被試學(xué)習(xí)科學(xué)發(fā)明問題有關(guān)的原型材料,在一定程度上保證了被試之間在問題解決時(shí)具有同樣的知識(shí)儲(chǔ)備(內(nèi)容相同、記憶的新近程度相同),控制了被試問題解決時(shí)由于舊知識(shí)儲(chǔ)備的不同帶來的影響,比以往的頓悟研究更能反映創(chuàng)造新知識(shí)的過程。

朱丹等人(2011)在研究中收集科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)新近發(fā)生的科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造實(shí)例,這些實(shí)例滿足原型啟發(fā)特征、新穎(類似關(guān)于魯班和瓦特等的常識(shí)性實(shí)例不在此范圍)和通俗易懂(不涉及太專業(yè)的知識(shí))三個(gè)標(biāo)準(zhǔn),在提供原型和不提供原型兩種條件下考察科學(xué)發(fā)明問題解決,結(jié)果表明科學(xué)發(fā)明問題解決過程具有明顯的原型啟發(fā)效應(yīng)。Luo和Li等人(2013)在研究中比較新近發(fā)生的科學(xué)發(fā)明實(shí)例(比如科學(xué)家受到鯊魚皮的啟發(fā)而發(fā)明了阻力極小的泳衣)和常識(shí)性實(shí)例(比如魯班和瓦特的例子)的問題解決過程,并同時(shí)利用功能性磁共振技術(shù)記錄解決過程的大腦活動(dòng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)舌回和楔前葉兩個(gè)腦區(qū)在科學(xué)發(fā)明問題解決中顯示出較強(qiáng)的激活。雖然其他研究利用類似材料也對(duì)科學(xué)發(fā)明問題解決過程的影響因素進(jìn)行了探索(Tong,Li,Dai,Nusbaum,&Zhang,2013;Tong,Zhu,et al.,2013;田燕,羅俊龍,李文福,邱江,張慶林,2011;朱海雪等,2012),但以往研究只是從不同的側(cè)面分別對(duì)科學(xué)發(fā)明問題解決的神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行了探索,在實(shí)驗(yàn)范式和任務(wù)設(shè)置等方面存在某些差異,導(dǎo)致獲得的結(jié)果也很難進(jìn)行直接比較,從這個(gè)意義上來說在科學(xué)發(fā)明問題解決的神經(jīng)機(jī)制方面目前還缺乏共識(shí),亟需脫離實(shí)驗(yàn)任務(wù)限制的腦影像研究的出現(xiàn)。

自從Biswal,Yetkin,Haughton和Hyde(1995)做出的開創(chuàng)性工作以來,靜息態(tài)功能磁共振成像研究在最近的20年間得到迅速發(fā)展(Buckner,2012;Buckner,Andrews-Hanna,&Schacter,2008;Fox&Raichle,2007)。該方法不受實(shí)驗(yàn)任務(wù)的限制和制約,能夠可靠地測(cè)量到大腦內(nèi)在的自發(fā)活動(dòng)(Damoiseaux et al.,2006;Zuo et al.,2010)。研究者借助靜息態(tài)腦成像技術(shù)對(duì)與創(chuàng)造性有關(guān)的腦功能連接進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)了一些有趣的結(jié)果。比如,Takeuchi等人(2012)在研究中使用基于種子點(diǎn)的功能連接分析方法,將內(nèi)側(cè)前額葉作為種子點(diǎn),發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)前額葉和后扣帶回之間的功能連接強(qiáng)度與個(gè)體在發(fā)散思維任務(wù)上的成績(jī)顯著正相關(guān)。Wei等人(2014)使用類似方法,以內(nèi)側(cè)前額葉作為種子點(diǎn),發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)前額葉和左側(cè)顳中回之間的功能連接強(qiáng)度與個(gè)體在托蘭斯創(chuàng)造性思維測(cè)驗(yàn)上的得分顯著正相關(guān)。

已有的關(guān)于創(chuàng)造性的靜息態(tài)研究多采用基于種子點(diǎn)的功能連接方法,以期發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造性過程中不同腦區(qū)之間的聯(lián)系。但是,該方法僅對(duì)與創(chuàng)造性有關(guān)的長(zhǎng)距離功能連接進(jìn)行了探索,缺乏對(duì)腦區(qū)內(nèi)自發(fā)BOLD(Blood oxygenation level dependent)信號(hào)的局部活動(dòng)特性的關(guān)注。此外,在采用基于種子點(diǎn)的功能連接方法時(shí),種子點(diǎn)選取的差異會(huì)影響研究的結(jié)果。局部一致性(Regional homogeneity,ReHo)方法在靜息態(tài)功能成像研究中被廣泛使用(Zang,Jiang,Lu,He,&Tian,2004),反映了靜息狀態(tài)下某一給定體素與其相鄰體素之間神經(jīng)元活動(dòng)的一致性(Zang et al.,2004)。該方法利用肯德爾和諧系數(shù)(Kendall’s coefficient concordance,KCC)計(jì) 算 腦 內(nèi)每一體素(Voxel)與其周圍相鄰體素間時(shí)間序列的一致性,其值越高表明局部腦區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)在時(shí)間上越趨于同步(Zang et al.,2004)。已有研究表明ReHo和多種認(rèn)知能力或個(gè)體特質(zhì)有關(guān),比如反應(yīng)抑制能力(Tian,Ren,&Zang,2012)和智力(Wang,Song,Jiang,Zhang,&Yu,2011)等。另外該方法對(duì)各種神經(jīng)病理學(xué)疾病也具有較強(qiáng)的敏感性,比如阿爾茲海默病(Liu et al.,2008)和精神分裂癥(Liu et al.,2006)等。低頻振幅(Amplitude of low Frequency Fluctuation,ALFF)是靜息態(tài)研究常用的另一指標(biāo)(Zou et al.,2008),通過計(jì)算全腦每一體素低頻振蕩的幅度大小,來表示每個(gè)體素的BOLD信號(hào)強(qiáng)度,從能量代謝的角度反映靜息狀態(tài)下神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)水平的高低(Zang et al.,2007)。目前該方法已經(jīng)被用于個(gè)體認(rèn)知能力研究,比如工作記憶(Zou et al.,2013)等。另外該方法也可以反映各種精神病理學(xué)疾病引起的大腦自發(fā)活動(dòng)的改變,比如兒童多動(dòng)癥(Zang et al.,2007)和抑郁癥(Zhu et al.,2012)等。

為了探索科學(xué)發(fā)明問題解決的神經(jīng)機(jī)制,本研究擬利用靜息態(tài)腦成像技術(shù),綜合采用ReHo和ALFF兩種分析方法,選取發(fā)生在現(xiàn)實(shí)生活中的具有較高生態(tài)學(xué)效度的科學(xué)發(fā)明問題材料(詳見實(shí)驗(yàn)材料部分),研究科學(xué)發(fā)明問題解決的神經(jīng)機(jī)制,以探明靜息狀態(tài)下大腦自發(fā)活動(dòng)與創(chuàng)造性之間的關(guān)系。

2 方法

2.1 被試

通過網(wǎng)絡(luò)廣告招募16名西南大學(xué)在校大學(xué)生(平均年齡21.19±1.76歲),其中男性8人(平均年齡21.38±1.99歲),女性8人(平均年齡21.00±1.60歲)。所有被試皆口頭報(bào)告沒有任何生理或心理疾病史,視力或矯正視力正常,實(shí)驗(yàn)前未接觸過實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)開始前向被試詳細(xì)介紹該研究的研究過程和注意事項(xiàng),待被試知情了解后自愿簽訂知情同意書。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后給予被試適當(dāng)報(bào)酬。該研究所有試驗(yàn)程序和處理皆通過了學(xué)術(shù)倫理委員會(huì)的審查。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料分為兩類,一類是科學(xué)發(fā)明問題材料,一類是常規(guī)性問題材料(材料同Luo,Li,et al.,2013)?？茖W(xué)發(fā)明問題材料是從《科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)問題材料庫》(朱丹等,2011)中選取的36個(gè)題目,該材料庫的問題選自最近發(fā)生的科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造實(shí)例,所有材料都滿足通俗易懂和不涉及專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的條件。每個(gè)材料包含兩個(gè)部分：原型和問題。下面是36個(gè)科學(xué)發(fā)明問題材料的2個(gè)樣例。

測(cè)試題目1：

原型：蓮葉表面有許多微小的突起,水滴不能在葉子表面流散,只能凝成水珠滑走,這樣水珠就會(huì)把塵土帶走。

問題：汽車上的塵土用清水不易洗凈,而加了化學(xué)洗滌劑又容易腐蝕車的表面。汽車的表面如何設(shè)計(jì)才更容易用水清洗灰塵？

測(cè)試題目2：

原型：南極企鵝在站立行走時(shí)顯得笨拙,但撲倒在地,把肚子貼到冰面上,摩擦力極小,蹬動(dòng)雙腿就能達(dá)到每小時(shí)30公里的時(shí)速。

問題：在南極冰原上,汽車的輪胎會(huì)打滑,使用防滑鏈不起作用,甚至履帶車的履帶也會(huì)打滑,如何設(shè)計(jì)一種適合冰原的機(jī)械化運(yùn)輸工具？

由于被試先前并未知曉答案,只有在原型材料的啟發(fā)下,通過積極主動(dòng)思考,才能想到解決問題的方法。雖然這些實(shí)例在科學(xué)史上曾發(fā)生過,但由于發(fā)生時(shí)間的新近性,其解決方法被試并不知道,對(duì)于被試而言是首次想到的方法。在這一點(diǎn)上,Boden(1994)曾指出“實(shí)驗(yàn)室中所說的創(chuàng)造性是針對(duì)個(gè)人創(chuàng)造性而言的,不管某個(gè)想法在歷史上或者社會(huì)上出現(xiàn)過多少次,只要對(duì)某個(gè)個(gè)體來說是頭一次出現(xiàn)就可以稱為創(chuàng)造性”。此材料庫在以往研究中已得到廣泛應(yīng)用(Luo,Du,et al.,2013;Luo,Li,et al.,2013;Tong,Zhu,et al.,2013)。

為了降低一般問題解決過程對(duì)科學(xué)發(fā)明問題解決過程帶來的影響,我們對(duì)應(yīng)選擇了29個(gè)幾乎沒有難度的常規(guī)性問題,此類問題經(jīng)常在教科書或者媒體上出現(xiàn),具有較高的熟悉度,被試可以很輕松的解決這些問題。下面是29個(gè)常規(guī)性問題材料的兩個(gè)樣例。

測(cè)試題目1：

原型：章魚腳上長(zhǎng)著吸盤,它利用肌肉收縮排出吸盤內(nèi)的水,產(chǎn)生吸力,捕捉食物。有時(shí)甚至能吸住比自己體重大20倍的重物。

問題：我們經(jīng)常需要將飾品掛在玻璃窗上,用粘性物質(zhì)沾改變懸掛位置后很難清除。怎樣方便地將飾品掛在玻璃上？

測(cè)試題目2：

原型：一盆花掉在地上,花盆摔得粉碎,但花的根部完好,花木的根系縱橫交錯(cuò),把松軟的泥土牢牢地連在了一起,泥土被根緊緊地箍著,還保持著花盆的模樣。

問題：混凝土是水泥與石子的混合物。擁有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度,但是抗拉強(qiáng)度較低,不能建設(shè)高層建筑與大跨度橋梁。怎樣提高混凝土的抗拉強(qiáng)度？

對(duì)于創(chuàng)造性材料來說,被試需要提取頭腦中新近學(xué)習(xí)的原型知識(shí),并建立對(duì)應(yīng)原型和問題之間的聯(lián)系,進(jìn)而產(chǎn)生新的問題解決思路。對(duì)于常規(guī)性材料來說,被試僅需要提取頭腦中已有的知識(shí)和問題解決思路,不需要產(chǎn)生新的解決方法。因此通過計(jì)算兩類材料的問題解決正確率,可以反映被試科學(xué)發(fā)明問題解決能力和常規(guī)性問題解決能力。

為了確保實(shí)驗(yàn)材料的有效性,我們要求兩組被試在兩種條件下試著解決問題材料。在無原型條件下,我們隨機(jī)選擇了30名被試(14名女性,平均年齡23.5歲,年齡范圍21～25歲),要求他們?cè)跊]有原型材料的情況下直接解決問題材料,發(fā)現(xiàn)科學(xué)發(fā)明問題材料的正確率為18.5%,常規(guī)性材料的正確率為81.5%。在有原型條件下,我們隨機(jī)選擇了30名被試(15名女性,平均年齡22.6歲,年齡范圍20～24歲),要求他們?cè)趯W(xué)習(xí)某一原型材料后解決對(duì)應(yīng)的問題材料,發(fā)現(xiàn)科學(xué)發(fā)明問題材料的正確率為83.1%,常規(guī)性材料的正確率為82.9%。本研究所使用的所有材料由課題組精心編制而成,并被用于其他研究中(Luo,Li,et al.,2013;朱丹等,2011)。

2.3 實(shí)驗(yàn)程序

為了和現(xiàn)實(shí)生活中問題解決的情況相符合,提高實(shí)驗(yàn)范式的生態(tài)學(xué)效度,我們采取“學(xué)習(xí)原型?解決問題“的兩階段實(shí)驗(yàn)范式。正式實(shí)驗(yàn)前一天將所有被試集中在實(shí)驗(yàn)室,統(tǒng)一發(fā)放紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料,要求他們學(xué)習(xí)并記憶理解實(shí)驗(yàn)中涉及的所有原型,標(biāo)準(zhǔn)為能達(dá)到正確回憶的程度,并由專門培訓(xùn)的主試檢查記憶效果。從而保證所有被試具有相同的、與實(shí)驗(yàn)任務(wù)有關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備,排除了由于舊知識(shí)不同而帶來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異。正式實(shí)驗(yàn)當(dāng)天要求被試解決對(duì)應(yīng)的科學(xué)發(fā)明問題,讓被試根據(jù)學(xué)習(xí)過的原型知識(shí)解決這些問題。實(shí)驗(yàn)開始前向被試詳細(xì)說明回答問題的要求,并告知紙筆寫下的解決方法必須包括兩部分：解決科學(xué)發(fā)明問題所用到的原型和如何運(yùn)用原型解決當(dāng)前的科學(xué)發(fā)明問題。實(shí)驗(yàn)具體流程為：屏幕上首先呈現(xiàn)2～6 s“+”,隨后呈現(xiàn)一個(gè)科學(xué)發(fā)明問題6 s,要求被試根據(jù)學(xué)習(xí)原型中的一個(gè)解決當(dāng)前問題,想到答案后按“1”鍵,否則不按鍵。隨后,屏幕上呈現(xiàn)一個(gè)參考答案2 s,要求被試判斷自己想到的答案和所呈現(xiàn)的答案是否一致,一致按“1”鍵,不一致按“2”鍵(見圖1)。直到解決完所有科學(xué)發(fā)明問題材料和常規(guī)性問題材料。掃描結(jié)束后,要求被試將掃描過程中想到的問題答案寫在答題紙上。實(shí)驗(yàn)采用E-Prime軟件呈現(xiàn)刺激和記錄反應(yīng)時(shí)。

2.4 實(shí)驗(yàn)評(píng)分方法

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

實(shí)驗(yàn)開始前向被試詳細(xì)說明回答問題的要求,并告知紙筆寫下的解決方法必須包括兩部分：解決科學(xué)發(fā)明問題所用到的原型以及如何運(yùn)用原型解決當(dāng)前的科學(xué)發(fā)明問題。然后對(duì)被試寫下的答案進(jìn)行0、1評(píng)分(未能解決問題記0分,想到恰當(dāng)原型并正確解決問題記1分)。被試正確解決的問題個(gè)數(shù)即為被試在科學(xué)發(fā)明問題解決和常規(guī)問題解決上的成績(jī)。

2.5 數(shù)據(jù)采集

靜息態(tài)數(shù)據(jù)使用3.0T西門子磁共振成像儀(Siemens Medical,Erlangen,Germany)獲得。掃描開始前告知被試在整個(gè)掃描過程中頭不要?jiǎng)?閉眼休息(Wang,Yan,et al.,2011)。讓被試更換實(shí)驗(yàn)室專用服裝,以避免衣服上的金屬物體對(duì)被試安全和成像質(zhì)量的影響,同時(shí)取下被試佩戴的金屬首飾或者假牙等。使用專用耳塞降低設(shè)備運(yùn)行噪音的干擾,并使用塊狀泡沫固定被試頭部減少頭動(dòng)影響。

數(shù)據(jù)使用EPI(gradient-echoecho planar imaging,EPI)序列獲得,參數(shù)為：層數(shù)(slices)=32,重復(fù)時(shí)間(repetition time,TR)=2000 ms,回波時(shí)間(echo time,TE)=30 ms, 反轉(zhuǎn)角(flip angle)=90°,視野(field of view,FOV)=220 mm×220 mm,層厚(slice thickness)=3 mm,層間距(slice gap)=1 mm,矩陣(matrix)=64×64,體素大小(voxel size)=3.4 mm×3.4 mm×4 mm。在8分零4秒的時(shí)間內(nèi)共獲得242個(gè)連續(xù)圖像。

2.6 數(shù)據(jù)預(yù)處理

靜息態(tài)數(shù)據(jù)使用DPARSF軟件(http://www.restfmri.net/forum/DPARSF)(Yan&Zang,2010)進(jìn)行預(yù)處理(Zang et al.,2004)。具體流程包括：人工檢查每個(gè)被試的數(shù)據(jù)質(zhì)量,查看是否有掃描不全或者存在偽影的被試數(shù)據(jù);將原始DICOM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為NIFTI數(shù)據(jù)格式;為了避免磁共振信號(hào)開機(jī)時(shí)的不穩(wěn)定和被試剛剛進(jìn)入掃描儀的不適應(yīng)帶來的影響,刪除前十個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù);所有剩余的232個(gè)時(shí)間點(diǎn)的圖像進(jìn)行時(shí)間層校正、頭動(dòng)校正并標(biāo)準(zhǔn)化到MNI標(biāo)準(zhǔn)空間,標(biāo)準(zhǔn)化后的體素大小是3 mm×3 mm×3 mm,將所有頭動(dòng)大于3 mm和3度的被試數(shù)據(jù)刪除(刪掉一個(gè)被試數(shù)據(jù));對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波(0.01～0.08 Hz)和去線性漂移。對(duì)于ReHo,基于去線性漂移后的數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)體素和周圍26個(gè)體素間的肯德爾和諧系數(shù),然后進(jìn)行高斯平滑(FWHM=8 mm)和Fisher Z轉(zhuǎn)換。對(duì)于ALFF,基于空間標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯平滑(FWHM=8 mm),以減少標(biāo)準(zhǔn)化后個(gè)體間差異,然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波(0.01～0.08 Hz)和去線性漂移,在全腦范圍內(nèi)計(jì)算ALFF,并對(duì)ALFF進(jìn)行Fisher Z轉(zhuǎn)換。

2012年8月31日第十一屆全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十八次會(huì)議通過了《關(guān)于修改〈中華人民共和國民事訴訟法〉的決定》，該修改決定首次在簡(jiǎn)易程序章節(jié)中以法律形式規(guī)定了我國的民事小額訴訟制度，其意義極為重大。然而，因?yàn)榱⒎▽?duì)小額訴訟制度只作了簡(jiǎn)單的規(guī)定，所以導(dǎo)致不同人對(duì)小額訴訟有不同的解讀，小額訴訟制度的多義性在學(xué)理上有其合理性，但在實(shí)踐中卻不利于其統(tǒng)一實(shí)施?；诖?，本文擬通過對(duì)小額訴訟程序性質(zhì)的解讀，為小額訴訟制度的具體規(guī)范提供一些前提性的資源。

2.7 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPM8(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)的多元回歸分析功能分別計(jì)算ReHo和ALFF與個(gè)體科學(xué)發(fā)明問題解決能力之間的關(guān)系。個(gè)體科學(xué)發(fā)明問題解決的正確率作為感興趣變量,性別和年齡作為無關(guān)變量進(jìn)行控制。同樣分別分析ReHo和ALFF與個(gè)體常規(guī)問題解決正確率之間的關(guān)系,性別和年齡作為協(xié)變量進(jìn)行控制。

由于腦成像數(shù)據(jù)分析過程中存在多重比較而使結(jié)果帶有誤差,因此我們使用REST軟件包(http://www.restfmri.net)(Song et al.,2011)中的AlphaSim程序?qū)ρ芯恐兴心X影像數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行多重比較校正,以降低統(tǒng)計(jì)推斷犯錯(cuò)誤的概率。多重比較校正的未校正閾限設(shè)置為

p

<0.005,平滑核設(shè)置為8 mm,進(jìn)行10000次的蒙特卡洛模擬,從而得到

p

<0.05校正水平時(shí)最小團(tuán)塊應(yīng)大于51個(gè)體素。另外使用G*Power軟件(http://www.gpower.hhu.de)計(jì)算多元回歸分析結(jié)果的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)力(statistical power)。

3 結(jié)果

3.1 行為數(shù)據(jù)結(jié)果

首先對(duì)年齡、科學(xué)發(fā)明問題解決正確率和常規(guī)性問題解決正確率做獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),以檢驗(yàn)是否存在性別差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個(gè)變量上均沒有顯著的性別差異(

p

s>0.05)。具體為,在年齡上,男性被試的平均年齡為21.38±2.00歲,女性被試的平均年齡為21.00±1.73歲,男女之間沒有顯著差異(

p

=0.706);在科學(xué)發(fā)明問題上,男性被試的平均正確率為57.64%±16.25%,女性被試的平均正確率為48.02%±18.20%,男女之間沒有顯著差異(

p

=0.299);在常規(guī)性問題上,男性被試的平均正確率為71.55%±15.94,女性被試的平均正確率為62.07%±11.95,男女之間沒有顯著差異(

p

=0.212)。然后對(duì)科學(xué)發(fā)明材料的正確率和常規(guī)性材料的正確率做配對(duì)樣本t檢驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)常規(guī)性材料的問題解決正確率(67.13%±14.56%)顯著大于科學(xué)發(fā)明材料的問題解決正確率(53.15%±17.28%,

p

<0.001),該結(jié)果表明兩類材料存在難度上的差異,反映了材料選取的有效性。

3.2 腦成像數(shù)據(jù)結(jié)果

3.2.1 ReHo分析結(jié)果

在全腦范圍內(nèi),將ReHo值分別與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率和常規(guī)性問題解決正確率進(jìn)行多元回歸分析,將性別和年齡作為協(xié)變量進(jìn)行控制。結(jié)果發(fā)現(xiàn),左側(cè)前扣帶回和右側(cè)額中回的ReHo值與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率正相關(guān),而右側(cè)中央后回的ReHo值與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率負(fù)相關(guān)(表1和圖2)。ReHo值和常規(guī)性問題解決正確率正相關(guān)的腦區(qū)有右側(cè)枕中回、右側(cè)前扣帶回、左側(cè)額中回、左側(cè)角回和右側(cè)額中回;負(fù)相關(guān)的腦區(qū)是中央前回(表2 和圖3)。

由于在實(shí)驗(yàn)流程上,靜息態(tài)數(shù)據(jù)是在被試解決完兩類問題后采集的,大腦自發(fā)活動(dòng)可能會(huì)受到兩者的影響,因此為了降低解決常規(guī)問題對(duì)解決創(chuàng)造性問題相關(guān)腦區(qū)的污染,我們接著進(jìn)行了另一個(gè)多元回歸分析,將性別、年齡和常規(guī)問題解決正確率作為協(xié)變量進(jìn)行控制,依然發(fā)現(xiàn)左側(cè)前扣帶回的ReHo值和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率正相關(guān)(坐標(biāo)x=?6,y=42,z=?3;團(tuán)塊大小 =81體素;

t

=6.78;

r

=0.79;1?β=0.97;圖4),其他沒有發(fā)現(xiàn)顯著正相關(guān)或者負(fù)相關(guān)的腦區(qū)。另外,將性別、年齡和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率作為協(xié)變量進(jìn)行控制,沒有發(fā)現(xiàn)任何腦區(qū)的ReHo值和常規(guī)性問題解決正確率顯著相關(guān)。因此結(jié)果重點(diǎn)突出了左側(cè)前扣帶回在科學(xué)發(fā)明問題解決中的作用。

3.2.2 ALFF分析結(jié)果

首先對(duì)ALFF與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率進(jìn)行多元回歸分析,將性別和年齡作為協(xié)變量進(jìn)行控制。結(jié)果發(fā)現(xiàn),左側(cè)前扣帶回的ALFF值與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率正相關(guān),而右側(cè)楔前葉的ALFF值與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率負(fù)相關(guān)(表3和圖5)。該結(jié)果和ReHo分析的結(jié)果類似。同時(shí)為了降低解決常規(guī)問題對(duì)解決科學(xué)發(fā)明問題相關(guān)腦區(qū)的影響,我們將性別、年齡和常規(guī)問題解決正確率作為協(xié)變量進(jìn)行控制,分析ALFF與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率之間的關(guān)系,結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)任何顯著結(jié)果,但我們將閾值調(diào)整后發(fā)現(xiàn)左側(cè)前扣帶回(坐標(biāo)x=?6,y=45,z=3;團(tuán)塊大小 =17體素;

t

=4.82;圖6)的ALFF和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率有相關(guān)趨勢(shì),該腦區(qū)和ReHo分析的結(jié)果區(qū)域(坐標(biāo)x=?6,y=42,z=?3)基本重疊。另外沒有發(fā)現(xiàn)和常規(guī)性問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)。

表1 ReHo和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)

圖2 ReHo和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)

圖3 ReHo和常規(guī)性問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)

表2 ReHo和常規(guī)性問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)

表3 ALFF和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)

圖4 ReHo和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)(控制常規(guī)性問題解決正確率)

圖5 ALFF和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)

圖6 ALFF和科學(xué)發(fā)明問題解決正確率顯著相關(guān)的腦區(qū)(控制常規(guī)性問題解決正確率)

4 討論

較高的前扣帶回自發(fā)活動(dòng)可能和原型啟發(fā)式問題解決過程中的思維定勢(shì)打破和新異聯(lián)系形成有關(guān)。以往ERP和fMRI方面的研究證據(jù)已經(jīng)表明前扣帶回在打破思維定式和形成新異聯(lián)系中的作用。國內(nèi)研究者使用中國傳統(tǒng)字謎作為材料,采用“學(xué)習(xí)?測(cè)試”的原型啟發(fā)實(shí)驗(yàn)范式促發(fā)頓悟問題的解決,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有頓悟和無頓悟相比誘發(fā)出不同的ERP成分(Mai,Luo,Wu,&Luo,2004;Qiu,Li,Jou,Wu,&Zhang,2008;Qiu,Li,Yang,et al.,2008;邱江,羅躍嘉,吳真真,張慶林,2006),而偶極子定位的結(jié)果均發(fā)現(xiàn)這些差異波來源于前扣帶回,由此推測(cè)前扣帶回可能參與了頓悟問題解決中思維定勢(shì)的打破過程。羅勁 (2004)在研究中使用傳統(tǒng)字謎作為材料,也發(fā)現(xiàn)包括前扣帶回、額葉、顳葉以及海馬在內(nèi)的廣泛腦區(qū)在頓悟式問題解決上有更強(qiáng)激活,作者指出思維定勢(shì)的打破是頓悟問題解決的關(guān)鍵過程之一,而該過程主要依賴于前扣帶回與左腹側(cè)額葉。Aziz-Zadeh,Kaplan和Iacoboni(2009)使用易位詞任務(wù)(將一個(gè)英文單詞的字母位置變換順序后讓被試想出這些打亂的字母可以組成什么詞,比如：“oxmia”可以組成“axiom”)研究頓悟式問題解決和搜尋式問題解決在大腦激活上的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)頓悟式問題解決比搜尋式問題解決更多激活了雙側(cè)腦島(insula)、右側(cè)前額葉(prefrontal cortex)和前扣帶回。Kounios等(2006)在研究中使用復(fù)合遠(yuǎn)距離聯(lián)想(Compound Remote Association,CRA)任務(wù)發(fā)現(xiàn)頓悟問題解決更多激活了前后部扣帶回以及后部顳上回。朱海雪等人 (2012)在研究中使用科學(xué)發(fā)明問題作為研究材料,也發(fā)現(xiàn)ACC在打破原型表征形成的定勢(shì)上具有重要作用。基于以上研究,我們認(rèn)為在“學(xué)習(xí)?測(cè)試”實(shí)驗(yàn)范式中,由于被試一次性學(xué)習(xí)了所有原型知識(shí),而原型知識(shí)和問題在字面上并不相似,因此問題解決時(shí)會(huì)陷入思維僵局,而ACC在打破思維定式并形成新異聯(lián)系的過程中具有關(guān)鍵作用。

較高的前扣帶回自發(fā)活動(dòng)還可能和科學(xué)發(fā)明問題解決過程中較高的信息加工需求有關(guān)。當(dāng)被試在面對(duì)科學(xué)發(fā)明問題的時(shí)候,需要從學(xué)習(xí)過的原型中提取適當(dāng)?shù)牟牧喜⒔⑿庐惵?lián)系,前扣帶回可能參與了這一信息提取過程。Tulving等(1994)在研究中發(fā)現(xiàn)提取學(xué)習(xí)過的句子會(huì)增加左側(cè)前扣帶回的血流量。Jung等(2010)在一項(xiàng)綜述性研究中也指出前扣帶回在信息的內(nèi)部選擇中具有重要作用。另外,在頭腦中尋找適當(dāng)原型、建立新異聯(lián)系和形成答案的加工過程增加了工作記憶負(fù)荷。Bunge,Ochsner,Desmond,Glover和Gabrieli(2001)在研究中發(fā)現(xiàn)前扣帶回和較大的工作記憶負(fù)荷有關(guān)。還有研究表明產(chǎn)生創(chuàng)造性故事和非創(chuàng)造性故事相比具有較多的信息加工需求和較大的工作記憶負(fù)荷,而前扣帶回在這一過程中具有重要作用(Howard-Jones,Blakemore,Samuel,Summers,&Claxton,2005)。因此我們認(rèn)為,在科學(xué)發(fā)明問題解決過程中,前扣帶回可能還涉及原型的提取和選擇加工。

在ReHo分析中,我們發(fā)現(xiàn)右側(cè)額中回的ReHo值與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率正相關(guān)。額葉在創(chuàng)造性任務(wù)中的作用得到了個(gè)體差異研究的支持,主要是比較高低創(chuàng)造性個(gè)體在創(chuàng)造性任務(wù)上的不同激活模式。比如Chávez-Eakle,Graff-Guerrero,García-Reyna,Vaugier和Cruz-Fuentes(2007)的研究比較了在托蘭斯創(chuàng)造性問卷上成績(jī)較高的被試和成績(jī)較低的被試在局部腦血流量上的差異,發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造性成績(jī)較高的被試在右側(cè)額中回、左側(cè)額下回和左側(cè)眶額皮層等的腦血流量也較高。也有研究發(fā)現(xiàn)在要求被試編造創(chuàng)造性故事和非創(chuàng)造性故事時(shí),編造創(chuàng)造性故事更多地激活了兩側(cè)額葉(Howard-Jones et al.,2005)。研究認(rèn)為右側(cè)額中回可能反映了工作記憶負(fù)荷的增加,并且和情境性記憶的提取有關(guān)(Howard-Jones et al.,2005)。結(jié)合本研究的實(shí)際情況,我們認(rèn)為該結(jié)果可能反映了被試在解決創(chuàng)造性問題時(shí),需要利用更多的工作記憶資源,對(duì)學(xué)習(xí)過的原型進(jìn)行提取,以促進(jìn)問題的成功解決。另外我們還發(fā)現(xiàn)右側(cè)中央后回的ReHo值與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率負(fù)相關(guān)。中央后回是頂葉的主要結(jié)構(gòu),是初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層所在地。研究發(fā)現(xiàn)中央后回可能反映了個(gè)體對(duì)感覺信息的整合能力(Malouin,Richards,Jackson,Dumas,&Doyon,2003)。創(chuàng)造性過程需要盡可能地排除來自感覺信息的干擾,而長(zhǎng)時(shí)間的專注于當(dāng)前正在進(jìn)行的問題解決中,這一能力是進(jìn)行創(chuàng)造性思維的重要意志品質(zhì)。本研究的結(jié)果可能反映了被試在解決科學(xué)發(fā)明問題的過程中,需要抑制額外信息的干擾而集中于當(dāng)前問題上,所以表現(xiàn)出右側(cè)中央后回的ReHo與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率的負(fù)相關(guān)。

在ALFF分析中,我們發(fā)現(xiàn)右側(cè)楔前葉/楔片的ALFF與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率負(fù)相關(guān)。楔前葉是默認(rèn)腦功能網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域,在執(zhí)行任務(wù)時(shí)會(huì)表現(xiàn)出失活的狀態(tài)(Task-induced Deactivation,TID)。該結(jié)果和以往關(guān)于默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)涉及創(chuàng)造性的研究結(jié)論相一致(Fink et al.,2010)。Takeuchi等(2011a)在研究中也發(fā)現(xiàn)個(gè)體的發(fā)散思維能力和楔前葉的局部腦血流量負(fù)相關(guān)。楔前葉降低的TID狀態(tài)可能反映了被試對(duì)任務(wù)無關(guān)信息提取的失敗(Takeuchi et al.,2011b),在本研究中,被試想要解決當(dāng)前遇到的科學(xué)發(fā)明問題,就必須從記憶中提取和當(dāng)前問題有關(guān)的信息,同時(shí)排除大量無關(guān)信息的干擾。在這一點(diǎn)上,該結(jié)果與以往研究發(fā)現(xiàn)的楔前葉涉及從記憶中進(jìn)行信息提取加工有關(guān)的結(jié)論一致。(Dobbins&Wagner,2005;Qiu et al.,2010)

5 結(jié)論和不足

研究采用具有較高生態(tài)學(xué)效度的科學(xué)發(fā)明問題材料,使用“學(xué)習(xí)?測(cè)試”的兩階段實(shí)驗(yàn)范式,運(yùn)用靜息態(tài)腦成像技術(shù)對(duì)科學(xué)發(fā)明問題解決的腦機(jī)制進(jìn)行了研究。ReHo和ALFF兩種數(shù)據(jù)指標(biāo)的結(jié)果一致指向前扣帶回與科學(xué)發(fā)明問題解決正確率之間的正相關(guān),該結(jié)果進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了前扣帶回在頓悟問題解決過程中的作用,為進(jìn)一步揭示科學(xué)發(fā)明問題解決的神經(jīng)機(jī)制提供了部分證據(jù),是首個(gè)利用兩種靜息態(tài)數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)科學(xué)發(fā)明問題解決進(jìn)行系統(tǒng)分析的研究。當(dāng)然研究也存在某些不足,比如,沒有采集科學(xué)發(fā)明問題解決之前的靜息態(tài)腦數(shù)據(jù),不能對(duì)問題解決前后大腦自發(fā)活動(dòng)狀態(tài)的異同進(jìn)行對(duì)比分析;沒有結(jié)合其他常用的創(chuàng)造性測(cè)量手段(如發(fā)散思維任務(wù)、創(chuàng)造性傾向測(cè)驗(yàn)等)對(duì)被試的創(chuàng)造性能力進(jìn)行綜合分析,從而使結(jié)果只能限制在科學(xué)發(fā)明問題解決過程中;雖然創(chuàng)造性材料使用的科學(xué)發(fā)明問題是新近發(fā)生的,但是并沒有考慮個(gè)人視角下的個(gè)體差異,同樣,常規(guī)性材料對(duì)于某些被試來說可能也并不“常規(guī)”。因此未來的研究可以結(jié)合其他創(chuàng)造性測(cè)量手段,在避免材料選擇造成的個(gè)體差異的基礎(chǔ)上,開展科學(xué)發(fā)明問題解決前后大腦靜息狀態(tài)自發(fā)活動(dòng)異同的研究,從而得到外部效度更高的研究結(jié)論。

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