دانشمندان شبکه های مغز و خلاقیت علمی را شناسایی کرده اند؛ این شبکه ها وقتی افراد ایده های علمی خلاقانه می سازند با هم همکاری می کنند. این نتیجه ی مطالعه ی جدیدی است که به عنوان یکی از جذاب ترین کشفیات جدید روان و مغز در روانشناسی زیبایی شناسی، خلاقیت و هنرها منتشر شده است.
خلاقیت معمولا با هنر گره خورده، اما دانشمندان هم به همان اندازه به آن تکیه می کنند، مخصوصا وقتی دارند فرضیه های جدید یا توضیحاتی برای پدیده های عجیب وغریب می سازند. با این حال، خلاقیت علمی نسبت به خلاقیت هنری یا تفکر خلاق عمومی که نیازی به دانش تخصصی در یک زمینه ی خاص ندارد، خیلی کمتر مورد توجه قرار گرفته.
اهمیت شبکه های مغز و خلاقیت علمی در تحقیقات
مطالعات قبلی نشان داده اند که تفکر خلاق به طور کلی سه شبکه اصلی مغز را درگیر می کند. این شبکه ها، که همگی در موضوع شبکه های مغز و خلاقیت علمی نقش مهمی ایفا می کنند، شامل «شبکه حالت پیش فرض» (Default Mode Network) که به افراد کمک می کند از حافظه و تخیلشان استفاده کنند؛ «شبکه کنترل اجرایی» که به ارزیابی ایده ها، مهار پاسخ های بدیهی و حفظ اهداف کمک می کند؛ و «شبکه برجستگی» (Salience Network) که به مغز کمک می کند بین حالت های مختلف فکر کردن (یعنی همان شبکه پیش فرض و شبکه کنترل اجرایی) جابه جا شود.
می دانیم که این شبکه ها هنگام انجام کارهایی مثل پیدا کردن کاربردهای غیرمعمول برای اشیای روزمره با هم تعامل دارند، اما محقق ها مطمئن نبودند که آیا شبکه های مغز و خلاقیت علمی از همین سیستم ها استفاده می کند یا سیستم های متفاوتی دارد.
برای پر کردن این شکاف علمی، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی راجر ای. بیتی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، مغز 47 دانشجوی کارشناسی رشته های STEM (علوم، فناوری، مهندسی و ریاضی) را اسکن کردند (28 زن، 16 مرد، 3 مورد گزارش نشده؛ با میانگین سنی 19 سال).
برای درک بهتر چگونگی ارتباط این بخش ها، دانشمندان از تکنولوژی های پیشرفته نقشه برداری عصبی استفاده کردند تا فعل و انفعالات مغزی را در حین حل مسئله مشاهده کنند.
تصویر بالا نمایی از فعالیت همزمان بخش های مختلف مغز را نشان می دهد که در فرآیند خلق ایده های علمی نقش حیاتی دارند و هماهنگی میان شبکه ها را به تصویر می کشد.
این شرکت کننده ها دو تا کار را انجام دادند. در کار اصلی، یک سناریوی علمی به دانشجوها نشان داده شد؛ مثلا جزیره ای که تمام گل هایش یک رنگ هستند. بعد ازشان خواستند یک فرضیه ی نوآورانه و از نظر علمی منطقی برای توضیح آن پدیده ارائه دهند. در کار مقایسه ای، یک جمله ی علمی بهشان نشان دادند و ازشان خواستند برای یک فعل مشخص، یک مترادف پیدا کنند. هر دو کار نیاز به پاسخ دادن داشت، اما فقط بخش فرضیه سازی بود که به تفکر خلاق نیاز داشت.
تیم تحقیق از تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) برای ثبت فعالیت های مغزی استفاده کرد و بعدش یک روش داده محور به اسم «تحلیل الگوی چندمتغیره» (MVPA) را به کار گرفت تا خوشه هایی از بافت مغز را که در این دو کار متفاوت عمل می کردند، شناسایی کند. این کار باعث شناسایی قطب های کلیدی در سه شبکه شد: شبکه پیش فرض (به ویژه قشر سینگولیت پشتی)، شبکه برجستگی (اینسولای قدامی راست) و یک منطقه ی کنترل معنایی در شکنج پیشانی تحتانی چپ.
تعامل شبکه های مغز و خلاقیت علمی و فرآیندهای شناختی
بعدش، محقق ها بررسی کردند که این قطب ها هنگام فرضیه سازی چطور با بقیه بخش های مغز ارتباط برقرار می کنند. آن ها فهمیدند که هنگام تفکر خلاق، این شبکه ها بیشتر با همدیگه ارتباط می گیرند. مثلا، شکنج پیشانی تحتانی چپ پیوندهای قوی تری با مناطق مرتبط با حافظه در شبکه پیش فرض نشان داد. اینسولای قدامی راست هم ارتباطش با مناطق شبکه پیش فرض بیشتر شد. در عین حال، ارتباطات داخلیِ هر کدام از شبکه ها به تنهایی کمتر شد؛ این یعنی شبکه ها به جای اینکه منزوی کار کنند، داشتند فراتر از مرزهای خودشان با هم هماهنگ می شدند.
بیتی و همکارانش نتیجه گرفتند: «یافته ها نشان می دهند که تفکر خلاق علمی از سیستم های مغزی مشابهی با تفکر خلاق [عمومی] استفاده می کند که احتمالا نشان دهنده ی هماهنگی بین فرآیندهای شناختی مولد و ارزیاب برای ساختن توضیحات بکر برای پدیده های علمی است.» این هماهنگی بین فرآیندهای شناختی مولد و ارزیاب برای ساختن توضیحات بکر علمی، اهمیت شبکه های مغز و خلاقیت علمی را آشکار می سازد. به عبارت دیگر، ساختن یک فرضیه ی علمی هم به تخیل نیاز دارد و هم به کنترل؛ یعنی همزمان که از خاطرات و شبیه سازی های ذهنی استفاده می شود، باید فکر را به سمت توضیحات بکر و منطقی هدایت کرد.
البته باید اشاره کرد که این مطالعه محدودیت هایی هم دارد. مثلا محقق ها تمام دانشجوهای STEM را در یک گروه قرار دادند و شرکت کننده های رشته های مختلف (مثل شیمی در مقابل زیست شناسی) را با هم مقایسه نکردند. علاوه بر این، نویسنده ها اشاره کردند که نسبت جنسیتی در این مطالعه متعادل نبوده، که با توجه به تفاوت های جزئی شناخته شده در نحوه ی شبکه بندی مغز مردان و زنان، موضوع مهمی است.
در نهایت، محقق ها امیدوارند این یافته ها راه را برای «علوم اعصاب تربیتی» باز کند. با درک مکانیسم های مغزیِ پشتِ خلاقیت علمی، محققان آینده می توانند بررسی کنند که آیا روش های تدریس خاص و برنامه های درسی STEM می توانند به مرور زمان این شبکه های مغز و خلاقیت علمی را در دانشجویان تقویت کنند یا نه.
این مطالعه با عنوان «نقش شبکه های مغز و خلاقیت علمی» توسط راجر ای. بیتی، رابرت ای. کورتس، هانا ام. مرسیال، ماریال ام. هاردیمن و آدام ای. گرین نوشته شده است.
درک عمیق تر از مبانی عصبی خلاقیت می تواند تحولی در آموزش علوم ایجاد کند و به مربیان کمک کند تا محیط هایی را فراهم آورند که در آن تعاملات مثبت میان بخش های مختلف مغز تسهیل شود. این مسیر تحقیقاتی، افق های روشنی را برای پرورش نسل های خلاق تر در حوزه های علمی و مهندسی ترسیم می کند که قادرند با بهره گیری از حداکثر پتانسیل ذهنی خود به حل چالش های بزرگ بشری بپردازند.
New neuroimaging study maps the brain networks behind scientific creative thinking
