创造性对个体发展、人才培养、企业创新乃至国家发展都至关重要。当前人们对创造性的理解和现实需求间仍然存在明显的差距。创造性的生理机制,高创造性个体的行为模式,创造性随着年龄的发展的规律,创造性的培养,有效提高创造性的方式,发展早期创造性的激发,创造性教育改革措施,国家支持和鼓励创新的有效政策等问题都引起了研究者们的关注。本研究关注创造性的重要组成部分:发散思维。认知神经科学的研究表明,默认网络、控制网络和突显网络等大尺度脑网络在发散思维中起重要作用。创造性认知过程中,默认网络的活动反映了创造性想法的自发产生。控制网络则与评估想法的有效性,并对其进行修改,以满足特定任务目标有关。此外,网络间的动态交互作用与发散思维有关。具有高发散思维能力的个体的思维模式更加灵活,他们往往拥有更丰富和更灵活的语义网络,能够在表面上不相关的事物或概念之间建立关系,能够在不同的思维模式间进行自由切换,进而产生与众不同的新颖想法。这些外显的行为表现可能与大脑的丰富多变的连接模式有关。儿童青少年到成年经历了从幼稚到成熟的转变,大脑结构和功能处于不断的发展变化当中,各种认知能力也迅速发展和完善。儿童青少年是未来社会发展的生力军,他们的创造性水平直接关系到国家的长远发展和社会的进步。研究发散思维发展规律及其神经基础具有重要意义。本研究从大尺度脑网络的角度探讨发散思维的发展规律及其可塑性。大量认知神经科学的研究从不同角度,使用不同的方法探讨了发散思维的神经基础。然而有许多问题尚未得到很好的解决。首先,虽然许多研究表明发散思维与默认网络、控制网络和突显网络的重要节点的结构及功能以及节点间的功能连接有关,然而这些研究多基于节点水平。研究表明,外显的行为表现是多个大脑区域之间协同活动的结果。大脑存在多个功能网络,这些功能网络内的大脑区域的活动具有高度的一致性。关于大尺度脑网络在发散思维中的作用仍然停留在元分析或理论层面,网络水平直接的证据较少。大脑功能网络是否在网络层面参与了发散思维的认知过程?网络之间的协同活动是否与发散思维的认知过程有关?网络的参与及网络间的协同活动是否特异于发散思维的认知过程而与控制条件无关?其次,以往研究表明发散思维与默认网络内部节点间的功能连接以及控制网络和默认网络重要节点间的功能连接有关。然而这些研究多使用静态的功能连接分析。研究表明,大脑的功能连接具有动态波动性。这种大脑的动态波动性与认知灵活性和开放性人格有关。具有高创造性的个体往往表现出更丰富和更灵活的思维模式。这种行为表现可能存在大脑功能基础。个体的大脑功能连接是否是波动的?是否发散思维能力越强的个体,大脑的功能连接模式越丰富多样?默认网络、控制网络和突显网络的重要节点的动态功能连接是否与发散思维有关?网络水平的动态功能连接是否与发散思维有关?这些问题都有待探讨。另外,关于儿童青少年发散思维发展的研究多停留在行为层面。发散思维的发展轨迹是怎么样的?高低发散思维的个体大脑功能连接的发育轨迹是否存在差异?此外,发散思维发展脑机制的研究多使用横断数据,缺乏纵向追踪的研究。发散思维是不断发展变化的。不同个体可能朝着不同的方向变化。这种行为变化背后的大脑机制是什么?最后,发散思维是否能够通过外部干预提升,这也是研究者们关注的问题。发散思维受到很多因素的影响,行为训练可以有效提升发散思维成绩。然而这些研究多关注提升发散思维成绩的不同方法及其在行为水平的有效性。发散思维的提升是否伴随大脑活动模式的变化,这一问题较少受到关注。本文通过四个研究,共八个实验,探讨发散思维相关的大尺度脑网络的发展轨迹以及创造性训练对大脑功能网络的影响。研究1探讨在发散思维中大尺度脑网络的交互作用。使用两个实验,分别使用任务态功能磁共振成像和静息态功能磁共振成像,从基于任务态的发散思维认知过程和基于静息态的大脑自发活动两个角度探讨大尺度脑网络和发散思维的关系。首先使用数据驱动的方法分离出大尺度脑网络,探讨哪些大尺度脑网络的活动参与了发散思维的认知过程。其次,探讨网络间的功能连接与发散思维认知过程的关系。此外,除了使用静态功能连接分析,我们引入了动态功能连接分析的方法,从更精细的时间尺度探讨大尺度脑网络功能连接的灵活性和发散思维的关系。数据驱动的独立成分分析的方法表明,与控制条件相比,默认网络、控制网络、突显网络等大尺度脑网络参与了发散思维的认知过程,且网络间的功能连接也与发散思维的认知过程有关。此外,动态功能连接的分析表明,静息态下默认网络的重要节点,默认网络内及默认网络与其它网络的动态功能连接与发散思维有关。发散思维水平越高,大脑功能连接模式更加灵活多变。研究1拓展了以往研究。一方面使用数据驱动的方法证明大尺度脑网络及其交互作用参与了发散思维的认知过程,另一方面证明脑网络之间的动态功能连接的灵活性与发散思维有关。研究2以年龄为连续变量,考察了发散思维随年龄发展变化的轨迹及其大脑功能基础。以静态功能连接和动态功能连接为大脑指标,考察与发散思维发展密切相关的大脑功能连接模式。结果发现发散思维的发展呈现非线性的发展轨迹。随着年龄的增长,发散思维首先显著上升,在达到高峰后,缓慢下降。不同发散思维水平的个体的大脑功能连接的发育轨迹存在差异。默认网络、控制网络和突显网络的一些重要节点间的功能连接与发散思维的发展有关。具体来说,高发散思维个体的内侧前额叶和外侧前额叶的功能连接随年龄的发展逐渐增强,而低发散思维个体的功能连接则逐渐下降。大脑动态功能连接分析表明,高低发散思维个体的大脑动态功能连接的发展轨迹存在显著差异。控制网络内功能连接的可变性与发散思维的发展有关。随着年龄的发展,高发散思维组的个体控制网络的灵活性变化不大,而低发散思维组的个体则呈现下降的趋势。结果可能表明发散思维的发展依赖网络间功能交互的增强和网络内功能灵活性的保持。研究3在研究2的基础上进一步利用纵向追踪的数据,考察第一个时间点的大脑静态和动态功能连接对发散思维发展变化的预测作用。考察控制无关变量后,第一个时间点的大脑的功能连接或动态功能连接与发散思维在两个时间点上的差异的关系。结果表明,大脑功能连接的可变性可以预测发散思维的发展变化。高可变性的个体,发散思维提升的可能性更大。这一结果可以帮助我们根据大脑的功能连接特征对个体的创造性发展方向进行预测。研究4考察发散思维训练对行为和大脑的影响。使用认知激励训练对被试进行训练。让被试进行20次的训练,训练前后,采集被试的行为和脑影像数据。结果表明训练对行为和大脑都具有可塑性的影响。且训练对大脑的影响不仅仅表现在发散思维认知过程中,也表现在大脑的自发活动上。具体来说,在行为水平,通过短期的认知激励训练可以提高个体的发散思维成绩。在大脑水平,训练后,个体在进行发散思维任务时,大脑的活动模式会显著变化。这些发生变化的大脑区域集中在默认网络、控制网络和突显网络内。且在离线条件下,大脑的功能连接及其动态特征也会产生变化,发生变化的区域也指向默认网络、控制网络和突显网络。这些结果表明,对个体发散思维进行训练,可以对大脑的活动模式产生可塑性的影响。综上所述,本文用一系列的研究证明了发散思维中默认网络、控制网络和突显网络的交互作用。此外,本文进一步从发展的角度考察发散思维的发展与这些功能网络的关系。结果发现这些功能网络的重要节点及这些网络的静态及动态功能连接与发散思维的发展有关。不同发散思维水平的个体具有不同的功能网络发展轨迹。此外,本文还创新性地使用发散思维训练的研究,探讨训练对这些网络的可塑性影响。结果显示训练后,这些网络的重要节点在发散思维认知过程中的活动显著增强。此外,静息态大脑这些网络中重要节点的功能连接和动态特征也发生了重塑。这从因果关系的角度进一步加深了这些网络与发散思维关系的理解。本文从动态和静态大脑功能网络交互的角度探讨了发散思维发展和可塑性的问题,不但为发散思维神经基础的研究提供了新的切入点,而且揭示了发散思维的发展规律及其大脑功能基础,并且提供了有效提升发散思维的手段,对教育应用具有重要的指导意义。本文的研究结论不仅可以帮助识别具有高创造性的个体,进行针对性的重点培养,还可以帮助划定创造性发展的关键阶段,鼓励个体充分发挥创造性。此外,还可以根据大脑基础,对低创造性个体进行有针对性的认知训练和神经刺激,进而提高个体的创造性。