Как работает мозг при создании метафор: откройте тайны креативности

Осцилляции мозга показывают динамические изменения в творческом мышлении во время генерации метафор. Когда люди создают креативные метафоры для научных идей, их мозг проходит через различные паттерны нейронной активности с течением времени. Новое исследование, опубликованное в журнале «Психофизиология», использовало электроэнцефалографию (ЭЭГ) и продвинутое моделирование, чтобы отслеживать эту динамику мозга, и обнаружило, что самые креативные метафоры ассоциированы с определенной последовательностью мозговых состояний. На ранних стадиях процесса более высокая активность в состоянии мозга, характеризующемся синхронизацией альфа-ритмов, предсказывала большую новизну метафоры. Позже этот паттерн изменился, и десинхронизация альфа-ритмов стала более заметной. Эти результаты дают новое представление о том, как мозг поддерживает креативность через временные электрические ритмы.

Исследователи из Университета Аризоны стремились лучше понять нейронные механизмы генерации метафор, которая является важным творческим навыком в том, как люди понимают сложные концепции и общаются по абстрактным идеям. В то время как предыдущие исследования изучали креативность с помощью задач вроде альтернативного использования или генерации историй, меньше известно о том, как мозг поддерживает создание метафор — особенно с использованием инструментов, которые могут захватывать быстро меняющуюся динамику нейронной активности.

"Создание метафор — это мощный инструмент для обучения и общения по сложным концепциям", — объяснили авторы исследования Вики Цуйин Лай (доцент и директор Лаборатории когнитивной нейробиологии языка) и Юхуа Ю (младший научный сотрудник в Лаборатории нейробиологии эмоций и мыслей).

"Некоторые метафоры особенно эффективны, потому что они новы, умны и уместны для ситуации — другими словами, они креативны. В этом исследовании мы стремимся понять мозговые механизмы генерации креативных метафор, используя некоторые из последних разработок в нейронных аналитических методах, таких как моделирование скрытых состояний."

Исследователи записали данные ЭЭГ участников, пока те генерировали метафоры для научных концепций, таких как описание роговицы глаза как "ветрового стекла". Команда стремилась зафиксировать осцилляторные процессы мозга, которые лежат в основе этой формы вербальной креативности. Вместо того чтобы сосредотачиваться на статических измерениях мозговой активности, они использовали скрытую модель Маркова, чтобы определить различные "мозговые состояния", через которые проходили участники, создавая свои метафоры. Эти состояния были определены паттернами нейронных осцилляций — ритмической активностью мозга в разных частотных диапазонах.

В исследовании участвовали сорок три студента бакалавриата. Каждое испытание начиналось с аудиоописания научной концепции, после чего участники генерировали метафору, описывающую функцию концепции. После того как они набрали свою метафору, они оценивали ее на новизну и уместность. Независимые оценщики также оценивали качество каждой метафоры. Во время каждого испытания данные ЭЭГ собирались с 32 электродов на коже головы. Исследователи использовали эти данные для выявления повторяющихся паттернов мозговой активности на протяжении испытаний и среди участников.

С помощью скрытой модели Маркова исследования выявили шесть различных мозговых состояний, три из которых были интерпретируемы на основе известных осцилляторных активностей. Одно состояние характеризовалось широкомасштабной синхронизацией альфа-ритма, которая обычно ассоциируется с внутренним фокусом и подавлением неуместной сенсорной информации. Другое показало широкомасштабную десинхронизацию альфа-ритма, что связывается с повышенной возбудимостью или изменениями внимания. Третье состояние включало синхронизацию гамма-ритма, которая часто ассоциируется с нисходящей перцептивной обработкой.

Затем исследователи проанализировали, как время, проведенное участниками в каждом состоянии, предсказывало новизну и уместность генерируемых метафор. Оценки предоставлены как самими участниками, так и независимыми оценщиками. Явная закономерность проявилась: чем больше времени участники проводили в состоянии синхронизации альфа на ранних стадиях процесса генерации метафоры, тем выше были оценки новизны. Этот вывод оказался неизменным как для самооценок, так и для оценок независимых экспертов. Участники также чаще переходили в состояние синхронизации альфа, когда генерировали метафоры, которые оценивались как более новаторские.

Интересно, что для метафор, которые участники оценили как более новаторские (но не те, которые получили более высокие оценки от экспертов), больше времени, проведенное в состоянии десинхронизации альфа, также предсказывало новизну. Этот эффект проявился позже в процессе генерации, что подразумевает, что по мере приближения к моменту формулирования метафоры, активность мозга изменялась так, что это могло отражать повышенную чувствительность или готовность к действию.

Исследователи также обнаружили, что когда участники создавали метафоры, которые они оценили как очень новыми, их мозг показывал больше переходов между состояниями синхронизации и десинхронизации альфа. Эти вывода говорят о том, что генерация креативных метафор может включать взаимодействие между сосредоточенным внутренним вниманием на ранних стадиях и повышенной готовностью или возбуждением непосредственно перед финализацией креативного результата.

В отличие от этого, состояние гамма-ритма рассказало другую историю. В ходе исследовательских анализов исследователи выяснили, что время, проведенное в гамма-состоянии, негативно связано с новизной метафоры. Эта связь сохранялась как для самооценок, так и для оценок независимых экспертов, но возникала только тогда, когда гамма-состояние рассматривалось в изоляции. Это предполагает, что чрезмерная активность гамма-ритма — возможно, отражающая направленное на внешнее внимание или сенсорную обработку — может мешать внутренним мыслительным процессам, необходимым для креативного идейного процесса.

Вместе эти результаты рисуют картину креативности как динамического многоступенчатого процесса. В начале мозг может подавлять отвлекающие факторы через синхронизацию альфа, чтобы позволить глубокую внутреннюю обработку и исследование идей. Позже десинхронизация альфа может отмечать переход к формированию и реализации, поскольку идея становится более определенной. Этот временной танец между различными ритмами мозга, похоже, поддерживает появление новых, креативных метафор.

"Генерация креативных идей для достижения целей — это сложный процесс", — отмечают Лай и Ю. «Он развивается со временем и иногда включает парадоксальные процессы. Чтобы создать более креативные метафоры, как мы показали в исследовании, мозг сначала проявляет большую синхронизацию в нейронной осцилляции, известной своим подавлением отвлекающих факторов. Но позже в процессе осцилляция меняет знак (т.е. снова синхронизируется), что указывает на нейронное возбуждение сразу перед сообщением о креативной метафоре."

Исследование также подчеркивает преимущества использования динамических методов моделирования для захвата потока мозговой активности с течением времени. Традиционные методы анализа ЭЭГ часто усредняют сигналы в течение испытаний или временных окон, что может затушевывать последовательность психологических событий во время длительного мышления. С помощью скрытой модели Маркова исследователи смогли разъединить эти перекрывающиеся процессы и лучше понять, как мозг координирует сложные когнитивные задачи, такие как генерация метафор.

"Учитывать различия в вовлеченности одного и того же нейронного процесса, известного как альфа-осцилляция, в зависимости от того, на какой стадии генерации находится человек, очень интересно", — отметили исследователи. "Эта находка консолидирует предыдущие теории. Общеизвестно, что нейронная синхронизация в альфа-диапазоне критически важна для креативности. Также показано, что десинхронизация в том же диапазоне отмечает возбуждение. Мы смогли консолидировать многофункциональные роли одного типа осцилляции, сосредоточившись на временной динамике в электрофизиологических данных с высокой временной разрешающей способностью."

Несмотря на свои сильные стороны, исследование имеет некоторые ограничения. Хотя результаты подтверждают роль альфа-осцилляций в креативности, выводы, связанные с гамма-активностью, более предварительные и нуждаются в проверке в будущих работах. Оценки новизны метафор от экспертов также имели более низкую надежность, чем оценки уместности, что могло снизить чувствительность к некоторым эффектам. Кроме того, хотя исследование сосредоточено на генерации метафор, всё еще неясно, будут ли аналогичные мозговые динамики наблюдаться для других типов креативных сравнений, таких как буквальные аналогии.

"Мы до сих пор провели количественный анализ мозговых данных", - отметили Лай и Ю. "Следующий шаг — провести качественный анализ лексических данных, а именно метафор, созданных участниками исследования. Связывая типы метафор с паттернами мозговых осцилляций, мы надеемся обнаружить более тонкие детали вербальной креативности в мозге."

Исследование «Скрытые мозговые состояния показывают временную динамику нейронных осцилляций во время генерации метафор и их роль в вербальной креативности» было написано Юхуа Ю, Линдсей Кребс, Марком Биманом и Вики Т. Лай.