創(chuàng)造力是產(chǎn)生新穎、有效且適應(yīng)性解決方案的核心認(rèn)知能力。視覺(jué)藝術(shù)教育，尤其是包含繪畫(huà)、視覺(jué)想象與設(shè)計(jì)迭代的系統(tǒng)訓(xùn)練，被廣泛認(rèn)為能有效促進(jìn)創(chuàng)造力發(fā)展。依據(jù)美學(xué)認(rèn)知主義理論，藝術(shù)不僅具有審美價(jià)值，更能推動(dòng)想象力、批判性思維與創(chuàng)造性問(wèn)題解決等認(rèn)知能力提升?，F(xiàn)有研究表明，視覺(jué)藝術(shù)教育可同時(shí)增強(qiáng)領(lǐng)域特異性與領(lǐng)域一般性創(chuàng)造力，并能引發(fā)大腦神經(jīng)可塑性變化。

但既往研究多局限于行為層面，缺乏對(duì)創(chuàng)造力背后神經(jīng)機(jī)制的深入闡釋；且創(chuàng)造力是想法生成、草圖表達(dá)、修改的動(dòng)態(tài)過(guò)程，不同階段的腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)差異尚未被系統(tǒng)揭示。為此，本研究借助fNIRS技術(shù)，探討設(shè)計(jì)類視覺(jué)藝術(shù)教育影響創(chuàng)造力的動(dòng)態(tài)神經(jīng)機(jī)制。

針對(duì)視覺(jué)藝術(shù)教育提升創(chuàng)造力的神經(jīng)機(jī)制尚不明確這一問(wèn)題，浙江師范大學(xué)、華東師范大學(xué)等團(tuán)隊(duì)在《npj Science of Learning》發(fā)表題為“Neural mechanisms underpinning the association between visual arts education and creativity”的研究。該研究以設(shè)計(jì)類視覺(jué)藝術(shù)教育為對(duì)象，采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)合傾向得分匹配（PSM），對(duì)比設(shè)計(jì)專業(yè)與非設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生在創(chuàng)造力任務(wù)中的行為表現(xiàn)與腦功能特征。被試完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、書(shū)籍封面設(shè)計(jì)、言語(yǔ)發(fā)散思維（AUT）及圖形發(fā)散思維（TTCT?figural）任務(wù)，同步采集功能性近紅外光譜（fNIRS）數(shù)據(jù)，并從腦激活、功能連接與動(dòng)態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)三方面進(jìn)行分析。

 論文信息

本研究采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以長(zhǎng)期接受設(shè)計(jì)類視覺(jué)藝術(shù)訓(xùn)練的設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生為實(shí)驗(yàn)組，未接受藝術(shù)訓(xùn)練的非設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生為對(duì)照組。為控制年齡、性別、年級(jí)、智力（瑞文高級(jí)推理測(cè)驗(yàn)）及視覺(jué)工作記憶等混淆變量的干擾，提升組間可比性，研究者使用傾向得分匹配（PSM） 對(duì)被試進(jìn)行匹配；匹配后采用加權(quán)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，比較兩組在創(chuàng)造力行為表現(xiàn)與腦功能指標(biāo)上的差異。

實(shí)驗(yàn)共包含四項(xiàng)創(chuàng)造力任務(wù)：

1. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)：要求被試完成創(chuàng)新行李箱設(shè)計(jì)，歷經(jīng)問(wèn)題痛點(diǎn)思考、方案構(gòu)思、草圖繪制與修訂階段，側(cè)重功能創(chuàng)新、實(shí)用性、結(jié)構(gòu)想象與外觀創(chuàng)意；

2. 書(shū)籍封面設(shè)計(jì)任務(wù)：要求為武俠小說(shuō)設(shè)計(jì)封面，歷經(jīng)概念構(gòu)思、視覺(jué)策略思考、草圖繪制與修訂階段，側(cè)重視覺(jué)審美、內(nèi)容契合度與圖像構(gòu)圖表達(dá)；

3. 替代用途任務(wù)（AUT）：用于測(cè)量言語(yǔ)發(fā)散思維，要求被試盡可能多地列舉常見(jiàn)物品的非常規(guī)用途，考察流暢性、原創(chuàng)性與綜合創(chuàng)造力；

4. 圖形托蘭斯創(chuàng)造思維測(cè)驗(yàn)（TTCT?figural）：用于測(cè)量視覺(jué)發(fā)散思維，要求被試基于幾何圖形建構(gòu)新異圖像，反映視覺(jué)想象與圖形創(chuàng)造能力。

圖1 研究實(shí)驗(yàn)流程圖

a 整體實(shí)驗(yàn)流程，任務(wù)順序隨機(jī)排布b 產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)流程c 書(shū)籍封面設(shè)計(jì)任務(wù)流程d 發(fā)散用途任務(wù)，即托蘭斯創(chuàng)造性思維測(cè)驗(yàn)圖形版分項(xiàng)流程

數(shù)據(jù)分析分為三個(gè)核心層面：

1. 腦激活分析：采用一般線性模型（GLM）估算各任務(wù)階段較靜息基線的beta增量，作為任務(wù)相關(guān)腦激活指標(biāo)；

2. 功能連接分析：以皮爾遜相關(guān)計(jì)算通道間神經(jīng)耦合（NC）強(qiáng)度，反映腦區(qū)間功能連接；

3. 動(dòng)態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)分析：通過(guò)滑動(dòng)窗口+K?means聚類劃分動(dòng)態(tài)神經(jīng)耦合狀態(tài)，并結(jié)合圖論指標(biāo)（聚類系數(shù)、最短路徑、全局/局部效率）評(píng)估不同狀態(tài)的信息加工效率。

圖2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備、探頭排布與近紅外數(shù)據(jù)分析

a 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景布置b 光極探頭陣列c 近紅外數(shù)據(jù)分析流程

行為表現(xiàn)：設(shè)計(jì)組創(chuàng)造力表現(xiàn)全面占優(yōu)

設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生在各項(xiàng)創(chuàng)造力任務(wù)中表現(xiàn)顯著優(yōu)于非設(shè)計(jì)組。產(chǎn)品設(shè)計(jì)與書(shū)籍封面設(shè)計(jì)任務(wù)中，設(shè)計(jì)組在新穎性、美學(xué)、想象力及總體評(píng)價(jià)等維度均更高，說(shuō)明藝術(shù)訓(xùn)練可提升領(lǐng)域特異性創(chuàng)造力。在發(fā)散思維任務(wù)中，設(shè)計(jì)組AUT綜合創(chuàng)造力得分更高，TTCT?figural的流暢性、原創(chuàng)性與綜合創(chuàng)造力均更優(yōu)，表明視覺(jué)藝術(shù)教育對(duì)視覺(jué)形式創(chuàng)造力的促進(jìn)作用尤為明顯。

圖3 創(chuàng)造性表現(xiàn)的組間差異

a 產(chǎn)品設(shè)計(jì)得分b 書(shū)籍封面設(shè)計(jì)得分c 發(fā)散用途任務(wù)得分d 托蘭斯創(chuàng)造性思維圖形測(cè)驗(yàn)得分

腦激活：兩組采用不同神經(jīng)加工策略

圖4顯示，兩組在創(chuàng)作過(guò)程中表現(xiàn)出明顯的腦激活差異。設(shè)計(jì)組在創(chuàng)意生成早期更強(qiáng)激活左側(cè)背外側(cè)前額葉，依賴高級(jí)認(rèn)知控制與概念整合完成任務(wù)。非設(shè)計(jì)組則更多激活軀體感覺(jué)聯(lián)合皮層、視覺(jué)皮層、額極與運(yùn)動(dòng)前區(qū)，在創(chuàng)作中更依賴感知表征、視覺(jué)加工與動(dòng)作執(zhí)行等基礎(chǔ)通路，需要投入更多感覺(jué)運(yùn)動(dòng)資源。

圖4 大腦激活程度組間差異

a 產(chǎn)品構(gòu)思首階段前半程b 產(chǎn)品構(gòu)思第二階段后半程c 產(chǎn)品繪制階段后半程d 封面構(gòu)思第二階段后半程e 封面修改階段前半程

圖5的相關(guān)分析進(jìn)一步顯示，非設(shè)計(jì)組的軀體感覺(jué)聯(lián)合皮層、次級(jí)視覺(jué)皮層激活水平與其創(chuàng)造力得分呈顯著正相關(guān)，而設(shè)計(jì)組未出現(xiàn)這種顯著相關(guān)，直觀體現(xiàn)了兩組在神經(jīng)策略上的根本差異。

圖5 大腦激活水平與創(chuàng)造性任務(wù)表現(xiàn)的相關(guān)性散點(diǎn)圖

a 產(chǎn)品構(gòu)思第二階段左側(cè)軀體感覺(jué)聯(lián)合皮層 CH78 激活度與作品原創(chuàng)性得分b 產(chǎn)品繪制階段 CH78 激活度與作品想象力得分c 產(chǎn)品繪制階段 CH78 激活度與作品美感得分d 封面修改階段右側(cè)次級(jí)視覺(jué)皮層 CH30 激活度與封面實(shí)用性得分

功能連接：設(shè)計(jì)組呈現(xiàn)更高效的神經(jīng)模式

功能連接結(jié)果顯示，設(shè)計(jì)組在任務(wù)相關(guān)腦網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)耦合強(qiáng)度更低，腦區(qū)活動(dòng)更精簡(jiǎn)、更聚焦，符合神經(jīng)效率假說(shuō)。非設(shè)計(jì)組則表現(xiàn)出更強(qiáng)、更廣泛的功能連接，反映出新手為完成創(chuàng)作需要大范圍協(xié)調(diào)視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)與認(rèn)知系統(tǒng)，屬于補(bǔ)償性加工策略。

圖6 腦連接性組間差異

a 產(chǎn)品構(gòu)思第二階段前半程b 產(chǎn)品修改階段前半c 產(chǎn)品修改階段后半程d 封面構(gòu)思首階段后半程e 封面構(gòu)思第二階段前半程

動(dòng)態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)：設(shè)計(jì)組更高效且切換更靈活

動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析在設(shè)計(jì)類任務(wù)中識(shí)別出三種狀態(tài)，其中State 2為高效加工狀態(tài)。設(shè)計(jì)組在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中處于高效狀態(tài)的時(shí)間更長(zhǎng)，在封面設(shè)計(jì)中網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換更靈活，能快速適配創(chuàng)作不同階段的需求。在AUT和TTCT?figural任務(wù)中兩組無(wú)顯著差異，說(shuō)明神經(jīng)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在真實(shí)視覺(jué)藝術(shù)創(chuàng)作場(chǎng)景中。

圖7 產(chǎn)品與封面設(shè)計(jì)任務(wù)下腦動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果

本研究表明，設(shè)計(jì)相關(guān)視覺(jué)藝術(shù)教育與更優(yōu)異的創(chuàng)造力表現(xiàn)密切相關(guān)。設(shè)計(jì)組不僅在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、書(shū)籍封面設(shè)計(jì)等領(lǐng)域特異性視覺(jué)藝術(shù)任務(wù)中表現(xiàn)更佳，在言語(yǔ)與圖形發(fā)散思維等領(lǐng)域一般性創(chuàng)造力任務(wù)中也呈現(xiàn)顯著優(yōu)勢(shì)。神經(jīng)機(jī)制上，設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生在創(chuàng)作過(guò)程中更依賴左側(cè)背外側(cè)前額葉的高級(jí)認(rèn)知控制與概念整合加工，而非設(shè)計(jì)組則更多依賴視覺(jué)、感覺(jué)與運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦區(qū)的基礎(chǔ)加工。功能連接與動(dòng)態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)果進(jìn)一步顯示，設(shè)計(jì)組大腦網(wǎng)絡(luò)更為精簡(jiǎn)高效，且能在不同神經(jīng)狀態(tài)間靈活切換，說(shuō)明視覺(jué)藝術(shù)教育并非使大腦活動(dòng)強(qiáng)度提升，而是讓創(chuàng)造性加工過(guò)程更加精準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)與靈活。

研究不足

1.研究采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，盡管通過(guò)傾向評(píng)分匹配控制了年齡、性別、年級(jí)、智力及視覺(jué)工作記憶等混淆因素，但仍無(wú)法排除兩組在創(chuàng)造力基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、視覺(jué)空間能力等方面的預(yù)先差異，因此僅能揭示關(guān)聯(lián)而無(wú)法確立因果關(guān)系；

2.設(shè)計(jì)組包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)、視覺(jué)傳達(dá)、環(huán)境設(shè)計(jì)等多個(gè)亞專業(yè)，訓(xùn)練側(cè)重不同，且樣本以女性為主、來(lái)源單一，限制了結(jié)論的可推廣性；

3.fNIRS 僅能檢測(cè)皮層表面活動(dòng)，難以探測(cè)基底節(jié)、海馬等深部腦區(qū)，對(duì)全腦網(wǎng)絡(luò)的解析存在局限。

未來(lái)展望

未來(lái)可開(kāi)展縱向追蹤與干預(yù)研究，以明確視覺(jué)藝術(shù)訓(xùn)練對(duì)創(chuàng)造力與腦功能的因果效應(yīng)；結(jié)合 fMRI、EEG 等多模態(tài)成像技術(shù)，更全面揭示創(chuàng)造力神經(jīng)環(huán)路；擴(kuò)大樣本多樣性，提升結(jié)論普適性。

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關(guān)于維拓啟創(chuàng)

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