郝宁教授课题组在NeuroImage发表最新研究成果

时间:2020-06-08浏览:280设置

交流模式对团体创造活动的影响及其脑-脑间神经互动基础


在团体创造活动中,有三种非常常见的交流模式:自然交流、轮流报告和电子头脑风暴模式。自然交流模式讲究的是团体成员像平时自然聊天一样,想到什么就说什么。轮流报告模式则强调团体成员需要按照依次轮流报告的模式进行观点报告。轮到甲方报告时,乙方是不能报告的,反之亦然。电子头脑风暴模式则将电子科技纳入团体交流过程中,团体成员需要通过电脑屏幕呈现自己的观点(见图1A-C)。

郝宁教授课题组基于近红外光谱成像仪(fNIRS)的超扫描技术(hyperscanning),在实验室情境下,模拟并观察了团体在三种交流模式下的创造表现。他们主要关注以下问题:(1) 团体交流模式如何影响团体创造活动?(2) 团体交流模式影响团体创造活动背后的脑-脑间神经基础是什么?

一共有54位大学生 (44位女性,年龄:20.52±2.22) 参与本实验。被试会被随机两两配对组成27组双人小组。这些双人小组均要在上述三种交流模式下分别完成一个时长5分钟的创造力任务(非常规用途任务)。在实验过程中,实验者利用近红外光谱成像仪,同时对团体内两个成员的双侧前额叶区域和右侧颞顶区域的神经活动进行记录(见图1D, E)。


1 实验设计示意图

注:(A) 自然交流模式。 (B) 轮流报告交流模式。 (C) 电子头脑风暴交流模式。 (D) 光极板放置。光极板被放置在双侧前额叶区域和右侧颞顶区域。 (E) 超扫描设计。静息:1分钟静息态扫描阶段;指导语:约1分半钟的指导语介绍阶段;创造力任务:5分钟的创造力任务阶段。


观测行为指标如下:(1)观点流畅性:创造性观点的数量;(2)观点稀缺性:创造性观点的质量;(3)集体灵活性:创造性观点所属类别的数量;(4)观点聚合指数:团体内部成员之间观点采择的水平。

观测神经指标如下:脑同步:通过小波转化相干性算法 (wavelet transform coherence),来计算两个个体在相同脑区上的神经活动同步性。

行为结果表明,在观点流畅性上,三组不存在显著差异。在观点稀缺性上,电子脑风暴组低于其他两组。在集体灵活性上,轮流报告组高于自然交流组。在观点聚合指数上,轮流报告组要高于其他两组(见图2A-E)。此外,对行为表现的时序分析表明,在观点稀缺性、观点流畅性和观点采择行为水平上,轮流报告组的增长速度显著高于其他两组。也就是说,在轮流报告模式下,团体的累计创造性表现和累计观点采择行为随时间增长的速度比其他两组更快(见图2F-H)。


2 行为结果图

注:(A)观点稀缺性。(B) 观点稀缺性百分比。(C) 观点流畅性。(D) 集体灵活性。(E) 观点聚合指标。(F)累计观点稀缺性的时序变化。(G)累计观点流畅性的时序变化。(H)累计观点采择行为的时序变化。


脑同步结果表明,在0.43-0.48Hz频段上,在右侧角回区域,轮流报告组的脑同步显著高于其他两组(见图3)。同时,该脑同步与团体内部的观点采择水平呈显著正相关(见图4E)。

为了检验本实验发现的神经成像结果是由于实验条件引起的,而不是一种假阳性结果(即,神经成像结果反映了不同交流模式对团体创造活动中个体间神经互动的影响,而不是一种虚假结果),研究者任意搭配两个无互动个体的脑数据,组成27组虚拟双人小组,对其进行同样的脑同步性分析。上述过程被重复了1000次。有效性分析结果表明,在任何通道或者频率上,不存在任何显著的组间差异。图4A是一次有效性分析结果的结果 (一共1000)。对0.430.450.48Hz三个频率上的角回区域(T17)的信号的有效性检验结果 (1000次单因素重复测量方差分析结果的F),请见图4 B, C, D。需要注意的是,在三个频率上,本实验发现的F值位于有效性检验所得F(虚拟F) 分布的1%区域,并且比任何一个虚拟F值都要大。据此,我们认为本实验发现的脑同步的结果可靠。


3 脑同步结果图

注:(A) F值热图:以交流模式为被试内变量,对0.015-0.7Hz内所有频率信号 (68个频率) 上的相同通道间 (46组通道组合) 的脑同步增量进行单因素重复测量方差分析。颜色反映了交流模式对脑同步增量的主效应的F值。在红色方块标记位置,交流模式对对应频率、通道组合上的脑同步增量的主效应显著,且通过FDR矫正。纵坐标和横坐标分别代表频率和通道。从图中可以看出,交流模式对0.43Hz0.48Hz频率上的T17的脑同步增量的主效应显著 (FDR矫正)(B) 不同交流模式下,T17的脑同步增量在不同频率上的差异。  (C) T17的脑区位置,对应大脑右侧角回区域。(D) 在频段0.43-0.48Hz上,通道T17的脑同步增量。


4 脑同步结果有效性检验和相关分析

注:(A) 一次有效性检验结果的F值热图:以23组虚拟配对组为对象,以交流模式为被试内变量,对0.015-0.7Hz内所有频率信号 (68个频率) 上的相同通道间 (46组通道组合) 的脑同步增量进行单因素重复测量方差分析。颜色反映了交流模式对脑同步增量的主效应的F值。在红色方块标记位置,交流模式对对应频率、通道组合上的脑同步增量的主效应不显著。纵坐标和横坐标分别代表频率和通道。 (B) 0.48Hz频率上,对T17的脑同步增量的1000次有效性检验的F值分布图。纵坐标代表相应F值出现的频次,横坐标代表F值大小。紫色区域代表发生概率为1%的区域。黄色线条代表本实验所发现的真实的F值。 (C) 0.45Hz频率上,对T17的脑同步增量的1000次有效性检验的F值分布图。 (D) 0.43Hz频率上,对T17的脑同步增量的1000次有效性检验的F值分布图。 (E) 在频段0.43-0.48Hz上,T17的脑同步增量与观点采择行为的相关图。


基于上述发现,研究者认为,相比于自然交流和电子头脑风暴,轮流报告模式可能更有利于促进团体内部的信息交流,并激发团体的创造潜能。而且,右侧角回区域的脑同步提升,从神经层面为上述推论提供了证据。

本研究已在线发表于NeuroImage 杂志(SCI, 5-Year IF: 6.918)。卢克龙博士和博士生于婷婷为共同第一作者,郝宁教授为通讯作者。该研究受到国家自然科学基金面上项目(31971002),上海市哲学社会科学规划一般项目(2017BSH008)和华东师范大学未来科学家/优秀学者培育项目(WLKXJ2019-003)资助。

近年来,郝宁教授课题组利用近红外成像技术,对团体创造活动的脑-脑间神经互动基础、具身隐喻影响个体创造力的神经基础等多个主题进行了探讨。多项成果已经发表于Cerebral CortexNeuroImageSocial Cognitive and Affective NeuroscienceNeuropsychologia等国际高水平杂志上。


论文信息:(*通讯作者)

1.  Lu, K., Yu, T., & Hao, N.* (2020). Creating while taking turns, the choice to unlocking group creative potential. NeuroImage, online publication. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.117025

2.  Lu, K., Xue, H., Nozawa, T., & Hao, N.* (2019). Cooperation makes a group be more creative. Cerebral Cortex, 29, 3457-3470.

3. Wang, X., He, Y., Lu, K., Deng, C., Qiao, X., & Hao, N.* (2019). How does the embodied metaphor affect creative thinking? NeuroImage, 202: 116114.

4. Lu, K., & Hao, N.* (2019). When do we fall in neural synchrony with others? Social Cognitive and Affective Neuroscience14, 253-261.

5. Lu, K., Qiao, X., & Hao, N.* (2019). Praising or keeping silent on partner's ideas: Leading brainstorming in particular ways. Neuropsychologia,124, 19-30.

6. Xue, H., Lu, K., & Hao, N.* (2018). Cooperation makes two less-creative individuals turn into a highly-creative pair. NeuroImage, 172, 527-537.


(撰文:卢克龙 郝 宁)

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