ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЕРБАЛЬНОЙ КРЕАТИВНОСТИ–БЕГЛОСТИ, ГИБКОСТИ, ОРИГИНАЛЬНОСТИ. СООБЩЕНИЕ 2.-ДАННЫЕ ПОЗИТРОННО-ЭМИССИОННОЙ ТОМОГРАФИИ

Старченко М.Г.

ORCID: 0000-0002-8708-2904, Кандидат психологических наук,

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой Российской академии наук

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЕРБАЛЬНОЙ КРЕАТИВНОСТИ–БЕГЛОСТИ, ГИБКОСТИ, ОРИГИНАЛЬНОСТИ. СООБЩЕНИЕ 2.-ДАННЫЕ ПОЗИТРОННО-ЭМИССИОННОЙ ТОМОГРАФИИ

Аннотация

Статья является продолжением работы по исследованию нейрофизиологических коррелят отдельных параметров креативности. В данном сообщении анализируются данные, полученные методом позитронно- эмиссионной томографии на 16 здоровых добровольцах. Гипотезой исследования было предположение о том, что нейрофизиологические корреляты отдельных параметров креативности должны обладать разной пространственной локализацией. Была найдена связь высокого уровня креативности с активностью мозговых структур, в первую очередь, для теменно-затылочных регионов (ПБ 19, 37, 39 и 40), что согласуется с полученными нами ЭЭГ-данными, описанными в сообщении 1. аким образом, полученные нами данные подтверждают выдвинутую гипотезу. При этом теменно-затылочные регионы могут рассматриваться как постоянные константы в мозговой системе, отвечающей за обеспечение творческого вида мы ления.

Ключевые слова: позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), параметры креативности, локальный мозговой кровоток, теменные регионы.

Starchenko M.G.

ORCID: 0000-0002-8708-2904, PhD in Psychology,

Federal Government Budgetary Scientific Institution, Institute of Human Brain named after N.P. Bekhtereva, Russian Academy of Sciences

INVESTIGATION OF NEUROPHYSIOLOGICAL SUPPORT OF PARAMETERS OF VERBAL CREATIVITY — LUXURITY, FLEXIBILITY, ORIGINALITY. MESSAGE 2. - DATA OF POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY

Abstract

This article is a continuation of the work on the study of neurophysiological correlates of individual creativity parameters. This report analyzes data obtained by positron emission tomography on 16 healthy volunteers. The hypothesis of the study was the assumption that the neurophysiological correlates of the individual parameters of creativity should have different spatial localization. A connection was found between the high level of creativity and the activity of the brain structures, primarily for the parieto-occipital regions (PB 19, 37, 39 and 40), which is consistent with the EEG data we obtained, described in message 1. Thus, the data confirms the hypothesis. At the same time parieto-occipital regions can be considered as constant constants in the brain system responsible for providing creative thinking.

Keywords: positron emission tomography (PET), parameters of creativity, local cerebral blood flow, parietal regions.

Ведение анная статья является продолжением работы по изучению нейрофизиологического обеспечения отдельных параметров креативности -беглости, гибкости, оригинальности. В предыдущем сообщении была выдвинута общая гипотеза исследования и описывались электроэнцефалографические корреляты данных параметров. Гипотезой исследования было предположение о том, что нейрофизиологические корреляты отдельных параметров креативности должны быть различными, т.е. обладать разной пространственной локализацией. В данном сообщении рассматриваются данные, полученные в ПЭТ исследовании нейрофизиологического обеспечения параметров креативности.

Материалы и методы

Метод ПЭТ оценивает скорость локального мозгового кровотока во всем объеме мозга в реальном режиме времени с помощью введения в молекулу биологически значимого вещества позитрон-излучающего изотопа. В настоящее время большинство нейрофизиологических исследований проводится с оценкой скорости локального мозгового кровотока с использованием воды, меченой кислородом-15 с периодом полураспада 123 секунды. Предполагается, что если скорость локального мозгового кровотока во время выполнения задания изменяется в определенной мозговой зоне, то значит, эта зона связана с исследуемым нами типом деятельности.

Метод ПЭТ в связи с рядом технических особенностей требует использования других типов психологических заданий для оценки параметров креативности, чем те, которые были использованы в ЭЭГ-исследовании. В первую очередь, это особенности временного разрешения метода ПЭТ. Время сканирования составляет 60 секунд, и при этом получается только одно изображение, "интегрированное" по времени сканирования. Поэтому при использовании ПЭТ метода необходимо, чтобы изучаемая деятельность осуществлялась на всем протяжении сканирования стационарно. То есть, она должна начинаться до начала регистрации, быть неизменной в процессе регистрации и заканчиваться после конца регистрации.

В связи с этим, для исследования нейрофизиологического обеспечения параметров креативности был разработан и апробирован другой тест, в отличие от теста, используемого в ЭЭГ-исследовании. Стимульным материалом служили наборы из 16 слов (8 инфинитивов и 8 существительных единственного числа именительного падежа) из разных семантических полей, сбалансированные по степени конкретности/абстрактности, длине и частоте встречаемости в русском языке. В задании слова предъявлялись черными буквами на белом фоне в виде матрицы (4 ряда на 4 колонки). Испытуемым требовалось составить рассказ в уме, используя как можно больше слов из предъявленного списка.

Придумывание рассказа из данного набора слов является достаточно трудным заданием, поэтому выполнение его требует вовлечения именно творческой формы мышления. Стимулы (слова из разных семантических полей) побуждают испытуемого отказаться от стереотипных форм мышления (стереотипных ассоциаций), которые в данном случае не могут привести его к адекватному решению и заставляют искать нетрадиционные решения, подключать продуктивное воображение и творческое мышление для того, чтобы осмысленно связать "не связываемые изначально" слова друг с другом. На основе результатов выполнения данного теста были количественно подсчитаны параметры креативности.

Беглость определялась общим числом составленных предложений; гибкость определялась числом использованных слов из предъявленного списка; оригинальность определялась общей идеей (т.е. рассказ считался оригинальным, если его идея встречалась один раз на всей выборке реципиентов) или его необычной формой (стихи, афоризмы), при этом рассказ классифицировался либо как оригинальный, либо как неоригинальный.

В ходе психологической апробации теста, в котором приняли участие 30 добровольцев, было выявлено, что в ходе придумывания рассказа в условиях, когда время выполнения задания не ограничивалось, и испытуемый сам сообщал о своей готовности, люди использовали две когнитивные стратегии. Первая стратегия заключалась в том, что испытуемый не составлял связный рассказ в уме, а как только в голове появлялась общая идея, он сообщал о своей готовности, а сам рассказ составлял непосредственно в процессе самоотчета или, запомнив слова из списка, также сообщал о готовности и начинал составлять рассказ из запомненных слов. Лица с такой стратегией не подходили для физиологического исследования на ПЭТ, т.к. временной отрезок, в течение которого данные испытуемые осуществляли однородную творческую деятельность, был слишком мал по сравнению со временем ПЭТ-сканирования. При использовании второй стратегии испытуемый сначала составлял связный рассказ в уме, и только затем сообщал о своей готовности и воспроизводил свой рассказ. Лица, использующие вторую стратегию, могли "стационарно" осуществлять изучаемую деятельность в момент самого исследования и поэтому могли быть привлечены к участию в ПЭТ исследовании.

В ПЭТ исследовании приняли участие 16 здоровых добровольцев-мужчин, в возрасте от 21 до 28 лет, использующих вторую стратегию, давших добровольное информированное согласие на участие в исследовании, без неврологических заболеваний, для всех родным был русский язык. Обработка данных включала реконструкцию изображений и их дальнейший анализ по методу Statistical Parametric Mapping, (SPM5), позволяющего проводить межсубъектное усреднение и статистическое оценивание достоверности изменения локального мозгового кровотока по группе испытуемых.

Обработка ПЭТ-данных включала: 1) устранение артефактов, связанных с изменениями положения головы испытуемых между сканированиями; 2) пространственную стандартизацию ПЭТ-изображений, полученных от разных испытуемых и трансформацию их в стандартную стереотаксическую систему координат атласа мозга; 3) пространственную фильтрацию для улучшения отношения сигнал/шум и коррекции на остаточную межсубъектную анатомическую вариабельность мозга (гауссовский фильтр 16 мм); 4) вычисление локальных различий в уровне активации по показателю относительных изменений локальной скорости мозгового кровотока 5) статистическое оценивание достоверности изменения локального мозгового кровотока по группе испытуемых.

Результаты и их обсуждение

При анализе полученных ПЭТ-данных были получены следующие результаты (рис. 1).

Рис. 1 – Области мозга, в которых отмечено статистически значимое изменение локального мозгового кровотока при: А) беглости Б) гибкости В) оригинальности

Показатель беглости коррелировал с активностью в правых префронтальной и прецентральной областях (поля Бродмана (ПБ) 9, 6 соответственно) отрицательно, т.е. чем ниже беглость, тем выше скорость локального мозгового кровотока в данных областях. Показатель гибкости коррелировал с активностью в правых теменно-височных отделах (ПБ 37, 19) положительно, т.е. чем выше гибкость, тем выше скорость локального мозгового кровотока в этой области. В сравнении оригинальных ответов со стереотипными была отмечена область активации, охватывающая ПБ 39 и 40 билатерально, а также ПБ 4 и 6 справа.

Подчеркиваем, что эти корреляции обнаружены с правополушарными областями, что может свидетельствовать об особой роли правого полушария в процессах творческой деятельности. Также следует отметить, что связь высокого уровня креативности с активностью мозговых структур найдена, в первую очередь, для теменно-затылочных регионов (ПБ 19, 37, 39 и 40).

Существует целый ряд работ, выполненых в нейровизуализационной парадигме, описывающих связь теменных зон мозга с процессами творческого мышления. Есть данные, что ПБ 39 может играть ключевую роль в таких семантических процессах, как понимание и генерация метафор [1, С. 3212], а также в процессах инсайта [2, С. 80]. При исследовании уникальных ассоциаций (в сравнении с часто встречающимися) на пятна Роршаха описаны активации, в том числе, и в ПБ 39 [3, С. 148].

Исследователи отмечают роль ПБ 40 в процессах воображения [4, С. 3257] и генерации новых идей [5, С. 129]. Помимо этого, в литературе имеются указания на то, что ПБ 40 в процессе принятия решения более активна при низкой частоте появления ошибок [6, С. 66], что может косвенно свидетельствовать о ее связи с механизмом детекции ошибок [7, С. 262], а также позволяет сделать предположение о роли детектора ошибок в процессе творчества – поскольку ПБ 40 активно именно при проявлении показателя оригинальность, мы можем предположить, что его возможная роль – блокировать стандартные, легко возникающие ответы и «пропускать» только необычные, оригинальные.

В работе [8, С. 519] также была продемонстрирована корреляция уровня оригинальности с активностью в теменном регионе. В другой работе [9, С. 665] авторы проверяли предположение о том, что во время выполнения заданий на нетворческое мышление увеличится активность префронтальной коры, тогда как выполнение заданий на творческое мышление вызовет увеличение активности в теменно-затылочной областях. Во время выполнения испытуемыми заданий на творческое мышление у них были зафиксированы активации в теменной коре в области веретенообразной извилины билатерально, а также в левой нижней затылочной извилине.

Таким образом, многие исследователи подчеркивают важность теменных областей мозга в осуществлении процессов креативного мышления, что согласуется с нейровизуализационными данными, полученными нами. Также важно отметить, что найденная нами связь высокого уровня креативности с активностью мозговых структур в теменно-затылочных регионах, найденная в ПЭТ-исследовании, согласуется с полученными нами ЭЭГ-данными (особенно для показателей гибкости и оригинальности). Поскольку это данные, полученные разными методами и с использованием разных тестовых парадигм, их взаимное подтверждение является особенно ценным и демонстрирует перспективность комплексного методического подхода в исследования креативности [10, С. 101]

Заключение

Таким образом, выдвинутая нами гипотеза о том, что нейрофизиологические корреляты отдельных параметров креативности должны быть различными, т.е. характеризоваться различными значениями спектральной мощности ЭЭГ в разных диапазонах и обладать разной пространственной локализацией (данные ПЭТ) нашла свое подтверждение в данных обоих исследований. При этом теменно-затылочные регионы могут рассматриваться как постоянные константы в мозговой системе, отвечающей за обеспечение творческого вида мышления.

Список литературы / References

1. Cardillo E.R. From novel to familiar: Tuning the brain for metaphors / E.R. Cardillo, C.E. Watson, G.L.Schmidt and others // Neuroimage. - 2012. - Vol.59(4). - P.3212-3221.doi:10.1016/j.neuroimage.2011.11.079
2. Luo J. Studying insight problem solving with neuroscientific methods / J. Luo, G. Knoblich // Methods. - 2007. - Vol.42(1). - P.77-86. doi:10.1016/j.ymeth.2006.12.005
3. Asari T. Right temporopolar activation associated with unique perception / T. Asari, S. Konishi, K. Jimura and others // Neuroimage. - 2008. - Vol.41. - P. 145-152. doi:10.1016/j.neuroimage.2008.01.059
4. Knauff M. Cortical activation evoked by visual mental imagery as measured by fMRI / M. Knauff, J. Kassubek, T. Mulack and others // Neuroreport. - 2000. - Vol.11. - P. 3957-3962. doi: 10.1097/00001756-200012180-00011
5. Benedek M. To create or to recall? Neural mechanisms underlying the generation of creative new ideas / M. Benedek, E. Jauk, A. Fink and others // Neuroimage. - 2014. - Vol.88(100). - P.125-133. doi:10.1016/j.neuroimage.2013.11.021
6. Paulus M.P. Decision making by methamphetamine-dependent subjects is associated with error-rate-independent decrease in prefrontal and parietal activation / M.P. Paulus, N. Hozack, L. Frank and others // Biological Psychiatry. - 2003. - Vol.53(1). - P. 65-74. doi:10.1016/S0006-3223(02)01442-7
7. Bechtereva N.P. In search of cerebral error detectors / N.P. Bechtereva, J.D. Kropotov, V.A. Ponomarev and others // Int. J. Psychophysiol. - 1990. - Vol.8(3). - P.261-273. doi:10.1016/0167-8760(90)90017-8
8. Chávez-Eakle R. A. Cerebral blood flow associated with creative performance: a comparative study / R.A. ChávezEakle, A. Graff-Guerrero, J.C. García-Reyna and others // Neuroimage. - 2007. - Vol.38. - P.519–528. doi:10.1016/j.neuroimage.2007.07.059
9. Chrysikou E.G. Dissociable brain states linked to common and creative object use / E.G. Chrysikou, S.L. ThompsonSchill // Human Brain Mapping. – 2011. - Vol.32. - P.665-675. doi:10.1002/hbm.21056
10. Bechtereva N.P. Current methodology and methods in psychophysiological studies of creative thinking / N.P. Bechtereva, S.G. Danko, S.V. Medvedev // Methods. - 2007. - Vol.42(1). - P.100-108. doi: 10.1016/j.ymeth.2007.01.009