基于数字表征的发散性类比推理的神经机制

【摘要】创造性在我们的日常生活和工作学习中发挥着重要的作用。最近几年,研究者对创造性的本质和内在机制的研究越来越有兴趣,尤其是创造性的神经机制,更是当代创造性研究的重中之重。一些神经影像研究已经发现,创造性问题解决卷入了较多的脑区,包括前额皮层(e.g.,Finketal.,2009;Greenetal.,2012;Zhangetal.,2013),顶叶(Finketal.,2009;Sieborgeretal.,2007),颞叶(Chavez-Eakleetal.,2007;Finketal.,2009),以及视觉区域(e.g.,Howard-Jonesetal.,2005).在这些研究中,大多数实验任务都是言语材料和图形材料,很少有数字材料。然而关于数字加工的创造性在生活中却是意义非凡,著名数学家高斯小时候解决数学难题“计算1+2+3…+100=?”时候,巧妙的采用了算术级数对称性,组合出了50组1+100,2+99,……49+52,50+51数对,答案就是：101×50=5050。不同于言语和图形刺激材料,数字加工过程有着不同的心理表征(Dehaene,2005)和不同的神经机制(Jiaetal.,2011;Kadoshetal.,2005;Piazzaetal.,2002;Richlandetal.,2007;Zhongetal.,2011)。但是很少有研究探究关于数字表征创造性或者发散性的神经机制。在本研究中,我们改编了Hofstadter(1995)关于类比推理文献中使用的数字类比刺激材料作为实验任务,并借助于功能磁共振(functionalMagneticResonanceImaging:MRI)来探究数字类比推理任务中,规则的发散性形成的神经机制。在正式实验之前,进行了预实验。预实验的目的是评估实验材料是否可行,并为功能磁共振实验刺激所需时间提供依据和参考。有两种实验任务,单一答案类比推理任务和多答案类比推理任务。类比推理任务的形式为‘在每个刺激的上方,标明该刺激属于哪一类任务,“一个答案”或者“多个答案”。对于单一答案类比推理任务答案只有一个并且是唯一的,例如,在中,“8”是唯一的答案；对于多答案类比推理任务,每一个刺激都有三个可行的答案,例如,“4”,“3”和“2”都是该任务的答案。每一个答案都对应一个特殊的规则,实验中,要求被试在没有时间限制的前提下尽量思考可行的答案,并且报告采用的规则。为了防止被试每次解决问题都采用同样的规则,实验中涉及了较多不同的规则,所以被试在完成任务的时候必须经过努力思考而不是单纯的套用简单规则。每种条件下,刺激材料有60个。实验结果表明,被试能较好的完成单一答案类比推理任务,平均反应是为3.23s(0.56s),对于多答案类比推理任务,被试平均完成率为2.12个(0.45个),平均反应时为12.33s(4.56s)。在功能磁共振实验中,刺激材料是从预实验中挑选的平均完成率大于等于2的刺激材料。不同于预实验的是,正式实验要求被试对于多答案类比推理任务,只需要想到两个答案就可以。另外,作为基线的数字辨认任务和类比推理有相似的结构。不同点是在数字辨认任务中,要求被试辨认前三项(A,B,C)中是否有相同的数字。行为结果指出,被试在完成三种不同任务[多答案类比推理任务(M=7538ms,SEM=325ms),单一类比推理任务(M=2958ms,SEM=147ms和基线(M=3020ms,SEM=169ms))]的反应时有显著地差异,F(2,19)=227.7,P<0.001。另外,被试在三种任务[多答案类比推理任务(M=90%,SEM=2.1%),单一类比推理任务(M=98%,SEM=0.2%)和基线(M=88%,SEM=1.5%)]的完成率上也达到显著差异F(2,19)=13.14,p<0.001。结果表明,多重类比推理任务卷入了更多的心理操作成分,所以会有较长的反应时和较低的完成率。在影像数据上面,我们对比了三种不同类比推理实验任务的神经激活来探究数字发散性思维的神经机制。第一个影像数据对比是单一答案类比推理任务和基线任务,结果显示,完成单一答案类比推理任务的认知操作显著的激活了左侧额上回,左侧额中回,右侧中央后回等脑区。其次,我们的研究对比了多答案类比推理任务和基线的影像数据,结果显示,完成多答案类比推理任务的认知操作显著的激活了左侧额上回,右侧额中回,左侧额中回,右侧额中回,右侧中央后回等脑区。最后,影像结果显示,多答案类比推理任务减去单一答案类比推理的激活的主要脑区包括右侧额中回(BA10),左侧顶下小叶(BA40)以及额上回(BA8)。结果表明,在发散性类比推理任务中,右侧BA10和左侧BA40负责新规则的产生,而BA8负责对原始规则的抑制。
【作者】武晓菲；
【导师】张浩；
【作者基本信息】西南大学，基础心理学，2014，硕士
【关键词】创造性；发散性；数字加工；类比推理；BA10；fMRI；

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