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为探究儿童创造力的神经机制，研究人员以 9 - 11 岁儿童为对象，开展音乐即兴创作（fMRI）研究。结果显示，即兴创作时儿童大脑奖赏结构更活跃，部分区域存在去激活现象。该研究揭示儿童有早期创造力网络，为理解创造力发展提供新视角。
在我们的日常生活中，孩子们常常展现出令人惊叹的创造力，比如毫无顾忌地涂鸦、随性地编故事，或是自由地摆弄积木创造出新奇的造型。从科学研究来看，98% 的 5 岁儿童在创造力测试中表现出色，但到了成年，这一比例骤降至 2% 。儿童思维灵活，在发散性思维任务中表现优于成年人，可对于儿童创造力背后的神经和认知机制，我们却知之甚少。为什么孩子们会本能地追求创造性行为？他们早期是否存在支持创造力的神经网络？为了揭开这些谜团，来自美国加利福尼亚大学旧金山分校（University of California, San Francisco，UCSF）的研究人员开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员为了深入探究儿童音乐创造力的神经基础，采用了功能性磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）技术。他们招募了 12 名 9 - 11 岁、没有认知或神经障碍且无铁磁性植入物的儿童参与实验，其中部分儿童虽有少量音乐学习经历，但总体音乐训练较少。
在实验过程中，研究人员设计了独特的音乐范式。该范式包含两种条件：一种是让儿童按照规定，用右手仅弹奏五声音阶（pentatonic scale，即钢琴上的五个黑键）上下重复，这是对照条件（Scale）；另一种则是让儿童利用同样的五声音阶音符，按照自己的想法即兴创作短旋律，同时保持与对照条件相同的节奏和速度，这是即兴创作条件（Improvise）。为了让孩子们更好地适应实验环境，研究人员提前让他们熟悉 fMRI 机器的声音，并进行了相关训练，包括 “Statue Game” 以训练身体静止，以及在联想 Thinkpad 笔记本电脑上用 M - Audio 的 25 键 Oxygen USB MIDI 键盘练习音乐任务。
实验的关键技术方法主要有以下几个：首先是 fMRI 扫描，使用 3 - Tesla 全身扫描仪（Siemens Prisma Fit）和 64 通道头线圈采集血氧水平依赖成像（Blood Oxygen Level - Dependent，BOLD）数据；其次是对扫描数据进行预处理，在 SPM12 中完成如配准、分割等标准步骤，并进行对比分析和功能连接数据分析；最后，对实验过程中采集的 MIDI 钢琴输出数据进行分析，评估两种条件下的音乐参数是否匹配。
研究结果如下：
- 即兴创作与大脑区域去激活相关：通过随机效应分析发现，儿童在进行音乐即兴创作时，大脑多个区域出现去激活现象。在边缘系统（limbic areas），如后扣带回皮层（PCC）、中扣带回皮层（MCC）、前扣带回皮层（ACC）和海马体；奖赏区域，如尾状核、杏仁核和纹状体；听觉颞叶区域，如颞中回（MTG）和颞上回（STG）；以及顶叶感觉运动区域，如角回（AG）、楔前叶和初级运动区等，都存在广泛的去激活。同时，仅有少数区域出现激活，如双侧辅助运动区（SMA）、右侧运动前区和左侧额中回（MFG，属于背外侧前额叶皮层 DLPFC 的一部分） 。这表明儿童的音乐创造性生成主要与这些听觉、边缘和感觉运动结构的去激活有关，并且他们在即兴创作时较少运用认知控制。
- 即兴创作时奖赏系统功能连接增强：功能连接分析发现，在即兴创作条件下，颞中回（MTG）与角回（AG）、辅助运动区（SMA） - 前扣带回皮层（ACC） - 尾状核 - 杏仁核之间、楔前叶与外侧枕叶上回（sLOC）之间存在强相关活动。与对照条件相比，即兴创作时辅助运动区（SMA）与杏仁核、前扣带回皮层（ACC）与杏仁核以及左右颞中回后部之间的连接性显著增强，而外侧枕叶上回（sLOC）与辅助运动区（SMA）左侧、外侧枕叶上回（sLOC）与尾状核之间的反相关活动更强。这说明即兴创作能更强烈地激活与情感、奖赏和动机相关的神经底物之间的连接。
- 两种条件下音乐参数匹配：MIDI 数据分析显示，对照条件和即兴创作条件在音符数量、音符加权分布和旋律复杂性等音乐参数上没有显著差异，这表明实验有效地控制了低层次运动需求和音乐复杂性等因素，保证了实验结果能反映创造性生成的影响。
在研究结论和讨论部分，此次神经成像实验首次证明儿童拥有一个处于发展阶段的创造力网络，用于完成音乐即兴创作等艺术生成任务。即兴创作比对照任务更能激活奖赏结构，这可能是儿童热衷于创造性活动的原因之一。同时，研究发现儿童的创造力主要与大脑去激活相关，这意味着他们无需大量训练就能展现创造力，与生俱来就有一个正在发展的神经创造力网络。不过，奖赏效价（reward valence）存在复杂性，虽然杏仁核去激活可能暗示积极奖赏，但尾状核和伏隔核的去激活意义尚不明确，可能涉及多种情感反应。此外，与成年专业音乐家相比，儿童的创造力神经网络存在差异，此次实验也存在一定局限性，如难以区分专业技能和发展阶段对实验结果的影响，对照条件可能不够有趣等。但总体而言，该研究为后续探究创造力的生物学和神经基础提供了重要的起点，未来研究可以进一步探索不同年龄段儿童创造力大脑机制的发展，以及其他领域的创造力神经机制。
