不同设计任务与创造力测试中速写的神经认知差异

我们绘图时脑电为何重要

从在记事本上涂鸦到勾勒出新型小装置，绘图是人们将想法变为可视形态的主要方式之一。但当我们为标准创造力测试作画与为解决真实工程问题而速写时，大脑的运作是否相同？本研究利用脑活动记录表明，这两类速写涉及部分不同的心理过程，而且实验设置本身会强烈影响我们对大脑活动的解读。

两种截然不同的速写方式

研究人员招募了33名工程学学生，要求他们在佩戴便携式脑电图（EEG）头戴装置的同时完成两项以速写为主的任务。在第一项任务中，使用经典的创造力测试——托伦斯创造性思维测验，学生们将简单的几何片段变成尽可能多的富有想象力的图画。在第二项更贴近现实的设计任务中，他们必须发明一种能在陆地和水上都能行驶的两栖自行车，从一张表格中选择技术特性，然后将其整合并绘制成一个连贯的概念草图。两项任务都在纸上绘制，但目的不同：创造力测试强调对形状的开放式玩法，而设计任务要求学生整合功能、约束和先前的技术知识。

实验如何追踪脑活动

为捕捉脑活动的快速变化，团队使用了可测量头皮微弱电信号的EEG。14个传感器布置于额叶、颞叶、顶叶和枕叶区域，记录从较慢的θ波到较快的β波和低γ波等多个频带的活动。在速写之前，每位参与者完成了两段简短的静息期：30秒睁眼和30秒闭眼，作为基线，用以对比任务期间的大脑活动。研究并未只看原始功率，而是关注任务相关功率（TRP），该指标表明某一频带和位置的活动相对于基线是增加（同步化）还是减少（去同步化）。他们还考察了左右脑之间差异的程度，即双侧不对称性。

为什么简单的睁眼或闭眼会改变结论

工作中的关键问题之一是：以睁眼还是闭眼的静息期作为参照，会否改变我们对速写期间大脑活动的解释。早期创造力研究常用闭眼基线并报告在构思过程中α波段活动下降，这一现象曾被联系到创造性努力。本研究在以闭眼为参照时在托伦斯测试中复制了该模式。但当用更贴合绘画和观察纸张条件的睁眼基线对同一数据进行比较时，模式发生了翻转，出现了α波同步化，即速写期间α功率增加。这一变化反映了α节律在自然状态下闭眼时更强的事实。因此，基线的选择，而非单纯任务本身，可能决定研究者得出速写抑制或增强某一脑节律的结论。

创造力测试与设计工作具有不同的大脑特征

在更贴近实际的睁眼基线下，两种速写任务既有共同点也有重要差异。两者中β频带的表现相似并呈右半球优势，这支持了在绘图过程中某些感觉运动控制与注意力方面共有机制的观点。然而，较慢的θ波和次α波段（α范围的低端和高端）清晰地区分了两种任务。在这些频段中，设计任务通常比创造力测试表现出更强的活动增加，尤其在左额叶和右颞–顶叶区域。尤其是颞叶传感器在设计速写中表现突出，提示更多地动用了视觉空间推理、记忆和约束整合。同时，在额中央和枕叶区域出现的一些左右不平衡模式仅在创造力测试中可见，暗示更快的类γ节律的双侧不对称性可能对开放式图形想象尤其敏感。

这对理解与培养设计师有何意义

总体而言，这项研究表明，即便手部动作看起来相似，快速开放的创造力测试速写与为解决具体设计问题而速写并不依赖完全相同的大脑过程。设计速写似乎要求创造力、技术记忆和受控注意力的更丰富组合，在EEG信号中留下与更自由形式的托伦斯图画不同的“指纹”。该研究还强调，如果研究者想要得出关于大脑创造性的结论，就必须谨慎选择基线。从长远看，这些见解可帮助教育者定制更符合真实工程与设计实践心理需求的速写练习、生物反馈工具和培训项目，而不是仅依赖于标准创造力测试所得的结论。

引用: Li, S., Cascini, G. & Becattini, N. Neurocognitive differences in sketching between design tasks and creativity tests. Sci Rep 16, 9964 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38735-w

关键词: 设计速写, EEG 脑电活动, 视觉创造力, 工程教育, 设计的认知神经科学