来源 华东师范大学心理与认知科学学院官网
双侧额下回 (Inferior Frontal Gyrus, IFG) 被认为是创造性思维的关键脑区，一般认为左侧IFG主要负责简单信息的自动化提取，右侧IFG主要负责抑制无用信息。在以无创神经调控 (non-invasive brain stimulation, NIBS) 为手段探讨IFG在创造性思维作用机制的相关研究中，往往假设个体在经历不同刺激后其完成创造性任务的认知活动和刺激前一致。然而，经历不同刺激后的双侧IFG可能会因为其兴奋性的变化，导致个体完成创造性任务时，无法有效地进行简单信息的自动化提取或是抑制无用信息，从而通过大脑的补偿机制更加依赖其他认知过程，最终导致进行创造性任务时有着不同的认知加工模式。
为验证上述假设，华东师范大学心理与认知科学学院郝宁教授团队分析了经历15分钟双侧IFG经颅直流电靶向刺激的被试 (左侧阳极右侧阴极，后称L+R-组；右侧阳极左侧阴极，后称L-R+组；以及控制组) 在完成中文版远距离联想任务 (Compound Remote Associates task, CRA) 时的任务表现以及对应的脑电活动模式。为了更好的在行为水平上量化被试的任务表现，研究者首创提出了计算CRA试次的相对语义距离 (Relative Semantic Distance, RSD)的方法。RSD指CRA题干与答案之间的语义距离与CRA题干内部语义距离之比。RSD能够客观量化CRA特定试次对远距离联想过程的要求程度，也即，RSD越高的试次，对个体远距离联想过程的要求也越高。
研究结果表明 (图1)，在三组被试中，CRA的正确率与RSD的二项式均有显著正向关联 (即可能存在U型关系)，但断点回归结果表明，当RSD低于断点值时，其作为CAR正确率的预测变量并不显著，即是说RSD与CRA正确率呈单调递增关系。对于控制组被试，其反应时与RSD呈倒U型关系，而在L-R+组被试中该关系为单调递减，而在L+R-组中，反应时与RSD无显著的关联。该结果表明不同经颅直流电刺激可能改变了被试完成CRA的思维模式。
为了更进一步明晰被试在经颅直流电刺激后创造性思维过程的改变，研究者还针对三组被试数据在试次水平上分别构建了基于alpha波与beta波功能连接的80个集成器分类模型，用于预测三组被试的CRA答案正确与否。
结果表明 (图2)，对于L+R-组，基于alpha波的预测模型表现显著低于基于beta波的预测模型，而在L-R+组与控制组中，该差异不显著。
同时，研究者还通过 t 检验 (Bonferroni矫正) 明确了各个模型中能够稳定用于预测被试CRA表现的功能连接，见下图3。
此外，研究者还计算并比较了不同波段下，不同模型中双侧额叶节点的权重(图4)，以更直观地揭示双侧IFG刺激后，双侧额叶对创造性思维过程的重要程度的变化。结果表明，在alpha波段下，L+R-组中，左侧额叶的权重显著高于右侧；L-R+组中，双侧额叶权重差异不显著；控制组中，右侧额叶权重显著高于左侧。在beta波段下，L+R-组双侧额叶的权重均大于L-R+组，而在控制组中，左侧额叶显著高于右侧额叶。
图4. 不同波段下双侧额叶在预测模型中的权重. a: alpha 波段下双侧额叶在不同组别中权重的差异；b: beta 波段下双侧额叶在不同组别中权重的差异; c-e: alpha波段下L+R-组、L-R+组以及控制组双侧额叶权重在80个模型中的分布示意，色调越暖表明权重越高; f-h: beta波段下L+R-组、L-R+组以及控制组双侧额叶权重在80个模型中的分布示意，色调越冷表明权重越高。
注. L+R-: 左侧阳极右侧阴极刺激组；L-R+: 右侧阳极刺激左侧阴极组；SHAM: 控制组。
** p < .01
*** p < .001
上述研究结果表明，在双侧IFG经历了不同类型的经颅直流电刺激后，个体在完成创造性思维任务时的认知加工模式发生了显著的变化。具体而言，L+R-刺激让被试更加依赖执行控制能力，倾向于采用遍历搜索的方式获得CRA可能的正确答案；而L-R+刺激让被试更加依赖联想能力，倾向于通过远距离联想的方式获得CRA可能的正确答案。本研究在验证双侧IFG在创造性思维过程中的不同作用的同时，还强调了大脑的补偿机制在NIBS研究中的重要作用，为今后探索脑-认知-行为的因果研究提供了新的视角和技术路线。
该研究已正式发表在国际高水平期刊npj Science of Learning 上 (中科院大类1区)。华东师范大学心理与认知科学学院博士生谢聪、已毕业硕士生张双飞为共同第一作者，博士生乔熙诺参与研究，通讯作者为华东师范大学心理与认知科学学院郝宁教授。该工作得到了国家自然科学基金(31971002)的资助。
论文信息：
Xie, C., Zhang, S., Qiao, X., & Hao, N.* (2024). Transcranial direct current stimulation targeting the bilateral IFG alters cognitive processes during creative ideation. npj Science of Learning, 9, 75. doi: 10.1038/s41539-024-00285-z
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