基于數(shù)字表征的發(fā)散性類比推理的神經(jīng)機(jī)制.pdf

1、創(chuàng)造性在我們的日常生活和工作學(xué)習(xí)中發(fā)揮著重要的作用。最近幾年，研究者對創(chuàng)造性的本質(zhì)和內(nèi)在機(jī)制的研究越來越有興趣，尤其是創(chuàng)造性的神經(jīng)機(jī)制，更是當(dāng)代創(chuàng)造性研究的重中之重。一些神經(jīng)影像研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造性問題解決卷入了較多的腦區(qū)，包括前額皮層(e.g.，F(xiàn)ink et al.，2009; Green et al.，2012; Zhanget al.，2013)，頂葉(Fink et al.，2009; Sieborger et al.，200

2、7)，顳葉(Chávez-Eakle etal.，2007; Fink et al.，2009)，以及視覺區(qū)域(e.g.，Howard-Jones et al.，2005).在這些研究中，大多數(shù)實驗任務(wù)都是言語材料和圖形材料，很少有數(shù)字材料。然而關(guān)于數(shù)字加工的創(chuàng)造性在生活中卻是意義非凡，著名數(shù)學(xué)家高斯小時候解決數(shù)學(xué)難題“計算1+2+3…+100=?”時候，巧妙的采用了算術(shù)級數(shù)對稱性，組合出了50組1+100，2+99，……49+52，5

3、0+51數(shù)對，答案就是:101×50=5050。不同于言語和圖形刺激材料，數(shù)字加工過程有著不同的心理表征(Dehaene，2005)和不同的神經(jīng)機(jī)制(Jia et al.，2011;Kadosh et al.，2005; Piazza et al.，2002; Richlandet al.，2007; Zhong et al.，2011)。但是很少有研究探究關(guān)于數(shù)字表征創(chuàng)造性或者發(fā)散性的神經(jīng)機(jī)制。
　　在本研究中，我們改編了Hof

4、stadter(1995)關(guān)于類比推理文獻(xiàn)中使用的數(shù)字類比刺激材料作為實驗任務(wù)，并借助于功能磁共振（functional Magnetic ResonanceImaging: MRI)來探究數(shù)字類比推理任務(wù)中，規(guī)則的發(fā)散性形成的神經(jīng)機(jī)制。
　　在正式實驗之前，進(jìn)行了預(yù)實驗。預(yù)實驗的目的是評估實驗材料是否可行，并為功能磁共振實驗刺激所需時間提供依據(jù)和參考。有兩種實驗任務(wù)，單一答案類比推理任務(wù)和多答案類比推理任務(wù)。類比推理任務(wù)的形式為

5、“A/B∷ C/？”，在每個刺激的上方，標(biāo)明該刺激屬于哪一類任務(wù)，“一個答案”或者“多個答案”。對于單一答案類比推理任務(wù)答案只有一個并且是唯一的，例如，在“1234554321/4∷5678998765/?”中，“8”是唯一的答案;對于多答案類比推理任務(wù)，每一個刺激都有三個可行的答案，例如，“4”，“3”和“2”都是該任務(wù)“7654334567/4∷6534224356/?”的答案。每一個答案都對應(yīng)一個特殊的規(guī)則，實驗中，要求被試在沒有

6、時間限制的前提下盡量思考可行的答案，并且報告采用的規(guī)則。為了防止被試每次解決問題都采用同樣的規(guī)則，實驗中涉及了較多不同的規(guī)則，所以被試在完成任務(wù)的時候必須經(jīng)過努力思考而不是單純的套用簡單規(guī)則。每種條件下，刺激材料有60個。實驗結(jié)果表明，被試能較好的完成單一答案類比推理任務(wù)，平均反應(yīng)是為3.23s(0.56s)，對于多答案類比推理任務(wù)，被試平均完成率為2.12個（0.45個），平均反應(yīng)時為12.33s(4.56s)。
　　在功能磁共

7、振實驗中，刺激材料是從預(yù)實驗中挑選的平均完成率大于等于2的刺激材料。不同于預(yù)實驗的是，正式實驗要求被試對于多答案類比推理任務(wù)，只需要想到兩個答案就可以。另外，作為基線的數(shù)字辨認(rèn)任務(wù)和類比推理有相似的結(jié)構(gòu)。不同點是在數(shù)字辨認(rèn)任務(wù)中，要求被試辨認(rèn)前三項(A，B，C)中是否有相同的數(shù)字。
　　行為結(jié)果指出，被試在完成三種不同任務(wù)[多答案類比推理任務(wù)(M=7538 ms，SEM=325 ms)，單一類比推理任務(wù)(M=2958 ms，SEM

8、=147 ms和基線(M=3020 ms，SEM=169 ms))]的反應(yīng)時有顯著地差異， F(2，19)=227.7，P＜0.001。另外，被試在三種任務(wù)[多答案類比推理任務(wù)(M=90％，SEM=2.1％)，單一類比推理任務(wù)(M=98％，SEM=0.2％)和基線(M=88％，SEM=1.5％）]的完成率上也達(dá)到顯著差異F(2，19)=13.14，p＜0.001。結(jié)果表明，多重類比推理任務(wù)卷入了更多的心理操作成分，所以會有較長的反應(yīng)時和

9、較低的完成率。
　　在影像數(shù)據(jù)上面，我們對比了三種不同類比推理實驗任務(wù)的神經(jīng)激活來探究數(shù)字發(fā)散性思維的神經(jīng)機(jī)制。第一個影像數(shù)據(jù)對比是單一答案類比推理任務(wù)和基線任務(wù)，結(jié)果顯示，完成單一答案類比推理任務(wù)的認(rèn)知操作顯著的激活了左側(cè)額上回，左側(cè)額中回，右側(cè)中央后回等腦區(qū)。其次，我們的研究對比了多答案類比推理任務(wù)和基線的影像數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，完成多答案類比推理任務(wù)的認(rèn)知操作顯著的激活了左側(cè)額上回，右側(cè)額中回，左側(cè)額中回，右側(cè)額中回，右側(cè)中央后