创造性的大脑结构与功能连接：基于多模态脑成像的研究

Creativity has been essential to the development of human civilization and plays a crucial role in our cultural life. It is also important for our country to "Building up innovation-typed state and strengthening innovation capacity". Therefore, based on our previous findings about the brain mechanism of creative problem solving, this project attempts to use multi-modal brain imaging to investigate the brain structure and functional connectivity of Chinese people's creativity. Specifically, we would try to use the voxel based morphometry (VBM) to identify the gray matter (e.g., gray matter volume, cortical thickness) correlates of individual creativity (measured by different classical creative tests and subject and object evaluation) , use the diffusion tensor imaging (DTI: white matter fiber bundles) to investigate the relationship between structural connectivity and creativity, use the functional magnetic resonance imaging (including rest-state fMRI and task-state fMRI) and combining event-related potentials (ERP) and fMRI data to investigate the functional connectivity of creativity in order to know how brain regions within and between networks interact. Though integration the results of VBM, DTI, ERP and fMRI data, we would try to cancel the correlation between the brain (structure and function) and creativity deeply, and establish the brain structure-functional association model for Chinese people's creativity. Then, this model would be proved and modified by using patients with brain injury as our subjects. In addition, we would try to explore whether the creative training has some positive effects on the brain structure and functional connectivity of creativity by using longitudinal studies (comparing brain imaging data before and after creative training). To some extent, this project has major and important theoretical and practical significance for developing individual's creative potential capacity and strengthening national innovation capacity.

创造性是人类智能的高级表现，更是人类文明进步的不竭源泉。在建设"创新型国家，加强自主创新"的国家战略需求下，基于前期有关顿悟脑机制的研究工作，本课题试图进一步采用多模态脑成像技术，通过结构和弥散磁共振影像数据 (皮层厚度、灰质体积以及白质纤维束)，揭示中国人创造性的大脑结构特点；通过功能磁共振影像数据（包括静息态fMRI；任务态fMRI：基于自编和经典的创造性任务）以及神经电生理与fMRI相融合的方法，揭示中国人创造性及创新思维的大脑功能网络特点；通过对结构与功能数据的整合，深入分析具体脑区与创造性的关系,建立创造性的大脑结构-功能关联模型。基于特定脑损伤病人的研究检验和完善该模型；并通过纵向研究(训练前后)初步探明人类创新思维培养的大脑可塑性问题。本课题的开展可以为创造性人才培养提供理论依据和实践指导，对于充分开发个体创造性的大脑潜能，不断提升民族的创新能力都具有重要的理论和现实意义。

创造性是人类智能的高级表现，更是人类文明进步的不竭源泉。在建设“创新型国家，加强自主创新”的国家战略需求下，基于前期有关顿悟脑机制的研究工作，本课题采用多模态脑成像技术，（1）通过结构和弥散磁共振影像数据 (皮层厚度、灰质体积以及白质纤维束等)，揭示了中国人创造性的大脑结构特点。研究结果发现，言语创造性得分高的个体左侧额下回（IFG）灰质体积更大，可能与新的语意联系的形成有关；高创造性倾向的个体具有较大的右侧颞中回体积，而且“开放性”人格是大脑结构和创造性倾向间的重要中介变量；另外，还发现取得较多创造性成就的个体具有较大的腹内侧前额叶和较小的前扣带回体积。（2）通过功能磁共振影像数据（任务态与静息态的fMRI），揭示中国人创造性及创新思维的大脑功能网络特点。研究结果发现，高创造性思维能力的个体，在大脑的内侧前额叶和颞中回之间的功能连接更强，并且通过短暂的“头脑风暴法”训练，可以明显提高低创造性者的发散思维能力以及大脑内的这一功能连接强度；图形发散思维能力与内侧前额叶与楔前叶的功能连接强度呈显著负相关，而与双侧背外侧前额叶的功能连接强度呈显著正相关。（3）通过纵向和干预研究(训练前后)探明人类创造性能力培养的大脑可塑性问题。研究结果发现，认知激励法干预训练可以有效提高个体的创造性行为表现，训练后大脑的双侧背外侧前额叶、前扣带回、顶下小叶等区域有显著增强，伴随着大脑前扣带区域的体积增大；另一研究通过心脑关联分析发现，背外侧前额叶的灰质密度可以显著预测个体3年后的创造性能力水平，并且额颞、额顶网络灰质密度的萎缩越慢越有利于个体创造性能力的提升和发展。随着脑科学的快速发展，该团队已经建立了约1000人次的创造性多模态脑影像数据库，课题组一直围绕着“创造性的评估与预测”展开研究，主要通过多模态数据采集，包括遗传基因、大脑结构和功能、认知行为能力、以及成长环境因素等，建立创造性评估和预测的基因-脑-行为指标体系，从而有针对性地揭示创造性的组成成分及其相应的脑影像学指标，为创造性人才培养提供有效的理论依据和实践指导，对于充分开发个体创造性的大脑潜能，不断提升民族的创新能力，推动社会的快速发展都具有重要的理论和现实意义。