[뇌 건강 관련 자료] 오른쪽 전측두엽에 대한 TDCS, 통찰력 문제 해결에 도움.

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추상적인

문제 해결은 문화적, 사회적, 과학적 지식의 발전에 필수적입니다. 또한 촉진하기 가장 어려운 인지 과정 중 하나입니다. 일부 문제 해결은 의도적이지만 종종 사람들은 유레카 또는 "아하!"라고도 하는 갑작스러운 통찰력으로 문제를 해결합니다. 순간. 통찰을 통한 문제 해결의 장점은 숙고 전략에 비해 신경 활동의 고유한 패턴에 의존하여 이러한 솔루션이 더 정확하다는 것입니다. 의미론적 통합에 관여하는 것으로 추정되는 오른쪽 전측두엽(rATL)은 사람들이 통찰력을 경험할 때 뚜렷하게 활성화됩니다. rATL은 통찰력 솔루션을 지원하는 먼 의미 관계의 인식에 기여할 수 있지만 fMRI 및 EEG 관련 증거는 본질적으로 상관관계가 있습니다. 본 연구에서는, 우리는 rATL에 대한 초점 하위 임계값 신경 변조가 통찰력 문제 해결을 용이하게 하는지 조사합니다. 3개의 다른 그룹에서 피험자 내 및 피험자 간 디자인을 사용하여 고화질 경두개 직류 자극을 rATL(활성 및 가짜 상태) 또는 왼쪽 전두엽에 적용하여 문제 해결에서 이 뇌 영역의 인과적 역할을 테스트했습니다. 참가자들은 자극 전, 도중 및 후에 복합 원격 연결 문제를 해결하려고 시도했습니다. 참가자들은 사전 자극에 비해 rATL 자극을 받았을 때, 그리고 가짜 및 왼쪽 전두극 자극에 비해 전반적으로 더 높은 비율의 문제를 해결했으며 특히 통찰에 의해 해결했습니다. 이러한 결과는 통찰력 문제 해결에서 rATL이 수행하는 중요한 역할을 확인합니다. 3개의 다른 그룹에서 피험자 내 및 피험자 간 디자인을 사용하여 고화질 경두개 직류 자극을 rATL(활성 및 가짜 상태) 또는 왼쪽 전두엽에 적용하여 문제 해결에서 이 뇌 영역의 인과적 역할을 테스트했습니다. 참가자들은 자극 전, 도중 및 후에 복합 원격 연결 문제를 해결하려고 시도했습니다. 참가자들은 사전 자극에 비해 rATL 자극을 받았을 때, 그리고 가짜 및 왼쪽 전두극 자극에 비해 전반적으로 더 높은 비율의 문제를 해결했으며 특히 통찰에 의해 해결했습니다. 이러한 결과는 통찰력 문제 해결에서 rATL이 수행하는 중요한 역할을 확인합니다. 3개의 다른 그룹에서 피험자 내 및 피험자 간 디자인을 사용하여 고화질 경두개 직류 자극을 rATL(활성 및 가짜 상태) 또는 왼쪽 전두엽에 적용하여 문제 해결에서 이 뇌 영역의 인과적 역할을 테스트했습니다. 참가자들은 자극 전, 도중 및 후에 복합 원격 연결 문제를 해결하려고 시도했습니다. 참가자들은 사전 자극에 비해 rATL 자극을 받았을 때, 그리고 가짜 및 왼쪽 전두극 자극에 비해 전반적으로 더 높은 비율의 문제를 해결했으며 특히 통찰에 의해 해결했습니다. 이러한 결과는 통찰력 문제 해결에서 rATL이 수행하는 중요한 역할을 확인합니다. 참가자가 자극 전, 도중 및 후에 복합 원격 연결 문제를 해결하려고 시도하는 동안 rATL(활성 및 가짜 조건) 또는 왼쪽 전두엽 영역에 고화질 경두개 직류 자극을 적용합니다. 참가자들은 사전 자극에 비해 rATL 자극을 받았을 때, 그리고 가짜 및 왼쪽 전두극 자극에 비해 전반적으로 더 높은 비율의 문제를 해결했으며 특히 통찰에 의해 해결했습니다. 이러한 결과는 통찰력 문제 해결에서 rATL이 수행하는 중요한 역할을 확인합니다. 참가자가 자극 전, 도중 및 후에 복합 원격 연결 문제를 해결하려고 시도하는 동안 rATL(활성 및 가짜 조건) 또는 왼쪽 전두엽 영역에 고화질 경두개 직류 자극을 적용합니다. 참가자들은 사전 자극에 비해 rATL 자극을 받았을 때, 그리고 가짜 및 왼쪽 전두극 자극에 비해 전반적으로 더 높은 비율의 문제를 해결했으며 특히 통찰에 의해 해결했습니다. 이러한 결과는 통찰력 문제 해결에서 rATL이 수행하는 중요한 역할을 확인합니다. 특히 그들이 rATL 자극을 받았을 때, 사전 자극과 비교하여, 가짜 자극과 왼쪽 전두극 자극과 비교하여 통찰력을 얻었습니다. 이러한 결과는 통찰력 문제 해결에서 rATL이 수행하는 중요한 역할을 확인합니다. 특히 그들이 rATL 자극을 받았을 때, 사전 자극과 비교하여, 가짜 자극과 왼쪽 전두극 자극과 비교하여 통찰력을 얻었습니다. 이러한 결과는 통찰력 문제 해결에서 rATL이 수행하는 중요한 역할을 확인합니다.

 

소개

갑자기 올바른 해결책을 알게 되었을 때 놀라움과 자신감을 가지고 어려운 문제를 생각해 본 적이 있습니까? 아하! 경험? 이러한 솔루션은 갑작스런 통찰력으로 도달하며 매우 정확하다는 장점이 있습니다. 모호한 인식을 해독하거나 농담을 이해하거나 갑자기 은유를 파악할 때도 경험이 발생할 수 있습니다

최근의 행동, 전기생리학 및 신경영상 기술은 사람들이 동일한 문제를 보다 신중하게 해결할 때 유발되는 신경 활동과 다른 통찰력 문제 해결을 특징짓는 신경 활동, 네트워크 및 바이오마커의 패턴을 확인했습니다. 이 첫 번째 연구 물결을 기반으로 하고 새로운 신경 자극 기술의 도입 덕분에 이제 건강한 인간을 연구할 때 통찰력 문제 해결에 대한 뇌 영역의 인과 관계를 식별할 수 있습니다. 사람들이 CRA(Compound Remote Associate) 문제를 해결하려고 할 때 솔루션 관련 정보가 왼쪽 시각 반구에 제시될 때 솔루션을 더 빨리 인식하므로 오른쪽 반구의 정보 프로세스가 문제 해결에 필수적인 역할을 한다는 것을 암시합니다. 이것은 그들이 Aha! 와 같은 갑작스러운 통찰의 느낌으로 해결책을 인식하는 경우에 특히 그렇습니다. EEG 또는 fMRI를 사용한 실험은 참가자가 분석을 통해 문제를 해결했다고 보고했을 때와 비교하여 통찰력을 통해 문제를 해결하기 직전에 오른쪽 전측두엽(rATL)에서 신경 활동(특히 감마 -γ 밴드, EEG 실험의 경우 -40Hz)이 증가한 것으로 나타났습니다. 최근 Santarnecchi et al. 도 24에 따르면 , 2가지 문제 해결 과제에서 건강한 지원자가 수행하는 동안 오른쪽 두정엽과 측두엽에서 각각 α(10Hz) 및 γ(40Hz) 활동을 유도하기 위해 경두개 교류 자극(tACS)을 사용했습니다. 저자는 rATL을 통한 40Hz의 tACS만이 통찰력을 통해 해결된 문제의 정확도를 향상시킨다는 것을 발견했습니다. 이러한 결과는 CRA 작업에서만 유의미했지만 rATL을 통해 비침습적 뇌 자극을 적용하여 통찰력 문제 해결을 향상시킬 수 있는 가능성을 제시합니다. 주의 및 인지 제어와 관련된 여러 뇌 영역은 의도적인 분석적 문제 해결과 통찰력을 구별합니다. RATL 활동은 언어 이해 및 창의적 문제 해결에 기여하는 먼 관련 협회 의 의미론적 통합의 기초가 되는 것으로 생각되며, 이 뇌 영역을 자극할 경우 통찰력을 촉진하기 위한 잠재적인 핵심 영역으로 만드는 특성입니다. 다른 연구는 올바른 시간적 의미 처리가 은유를 이해하는 데 기여하는 것으로 보인다는 생각을 뒷받침합니다. 먼 의미 론적 관계, 유머 및 기타 형태의 암묵적 이해의 개발에 관여합니다. 원거리 의미 연관 관계의 처리, 특히 통찰력 문제 해결의 처리를 촉진하는 rATL에 할당된 핵심 역할에도 불구하고 경두개 직류 자극을 사용하여 이 뇌 네트워크 노드의 인과적 역할을 조사하려는 시도는 소수에 불과했습니다.

 

tDCS는 두피의 전극을 통해 관심 있는 뇌 영역에 일정하고 낮은 전류(1~2mA)를 적용합니다. TDCS는 자극 후 90분 동안 양극 아래 피질의 신경 흥분성을 증가시켜 흥분된 피질 구조와 관련된 인지 기능을 조절하는 것으로 나타났습니다. 행동 효과는 더 오래 지속될 수 있습니다. tDCS를 사용한 연구 중 Chi와 Snyder는 참가자가 두 가지 종류의 '고전적인 통찰력 문제'인 성냥개비 문제(2011년 27건의 임상시험 연구) 또는 9개의 점 문제(2012 연구에서) 주제 간 디자인을 사용합니다. 구체적으로, 2011년 연구에서 그들은 60명의 참가자를 3개 그룹으로 나누어 3가지 유형의 기존 tDCS(1.6mA에서 최대 17분 동안)에 할당하여 테스트했습니다. 오른쪽 ATL의 양극 자극과 함께 왼쪽 ATL의 음극 자극; 오른쪽 ATL의 음극 자극과 함께 왼쪽 ATL의 양극 자극; 그리고 가짜 그룹. 2012년 연구에서 동일한 저자는 참가자의 42.4%(총 33명 중 14명)가 우측 전측두엽의 양극 자극과 함께 좌측 전측두엽의 음극 자극을 받았을 때 9점 문제를 해결했음을 발견했습니다.

 

이러한 연구가 유망해 보였지만 피험자 내 설계에서 복제는 문제 수가 증가하여 실패했습니다. 구체적으로 후자는 세션당 19개의 성냥개비 문제와 20명의 원격 동료를 사용하여 두 번(자극 부족 및 가짜 조건) 테스트한 66명의 참가자를 포함합니다. 자극은 25분 동안 지속되었고 1.6mA로 설정되었습니다. 불행하게도, 이러한 연구 결과는 통찰 문제 해결에 대한 rATL에 대한 tDCS의 효과에 대한 강력한 결론을 도출하는 것을 허용하지 않습니다. 이 모든 실험은 상대적으로 큰 스폰지 패드(에서 7 × 5cm)가 있는 기존의 tDCS를 사용했기 때문에 실제로 자극의 초점이 부족합니다.) 집중된 전류 흐름이 아닌 확산을 유도합니다. 따라서 일반화 가능한 결론을 도출하기 위해서는 큰 샘플 크기, 더 많은 시도 및 더 집중적인 전류 흐름을 포함하는 실험 설계가 필요합니다.

 

역사적으로 통찰 문제 해결은 '통찰 문제'가 통찰 솔루션만을 유도한다는 가정하에 통찰을 연구하는 데 일반적으로 사용되는 문제 유형(소위 '고전적 통찰 문제')을 관리함으로써만 조사되었습니다 26. 그러나 일부 또는 많은 시도에서 사람들이 분석 프로세스를 통해 '통찰력 문제'를 해결할 가능성은 남아 있습니다. 따라서 참가자가 각 시도에서 문제를 해결한 방법을 보고하도록 요구함으로써 통찰력으로 해결한 사람들이 더 잘 표시될 수 있는지 여부를 결정합니다. 각 시행(통찰력 또는 분석을 통해)에서 채택된 문제 해결 스타일에 관한 중요하고 신뢰할 수 있고 유효한 정보가 필요합니다.

여기에 보고된 연구에서 우리는 120개의 많은 문제가 있는 CRA 작업을 사용했습니다. 참가자의 대규모 샘플을 모집하고 실험 사이(2개의 자극 그룹과 1개의 가짜 그룹) 및 피험자 내 디자인(120개의 문제를 자극 전, 자극 중 및 자극 후에 시행되는 40개의 시도의 3개 블록으로 나누었습니다)을 사용했습니다. 참가자들에게 분석 또는 통찰력 솔루션 전략을 사용했는지 여부를 보고하도록 지시했습니다(각 시험 및 실험 설계의 구조는 그림 1 참조).

[( A ) 각 CRA 문제는 3개의 단어를 동시에 제시하는 것으로 구성되었으며, 각 단어는 풀이 단어가 있는 합성어 또는 구문을 형성할 수 있습니다[예: 소나무/게/소스 - 풀이 단어는 APPLE입니다]. 참가자가 문제를 해결하면 실험자에게 해결 단어를 보고했습니다. 실험 초기에 참가자들은 문제를 성공적으로 해결했을 때 분석 전략을 사용했는지 통찰력 전략을 사용했는지 식별하도록 훈련받았습니다. 마우스의 두 버튼 중 하나를 클릭하여 통찰력 또는 분석을 통해. 통찰력을 통한 솔루션과 분석을 통한 솔루션을 구별하는 방법을 설명하기 위해 참가자들에게 다음 지침이 제공되었습니다.솔루션이 통찰력을 통해 도달했는지 또는 분석을 통해 도달했는지 여부를 결정하게 됩니다. INSIGHT를 사용하면 이른바 Aha! 순간 갑자기 해결책이 떠올랐습니다. 엄청난 유레카가 아니라 작은 놀라움일 뿐이며 솔루션에 도달한 방법을 설명하기 어려울 수 있습니다. ANALYSIS를 사용하면 부분적으로 점진적으로 솔루션에 도달했음을 의미합니다. 의도적인 전략을 사용했거나 시행착오를 겪었을 수 있으며 문제를 해결하기 위해 사용한 단계를 보고할 수 있습니다. 통찰력을 사용했는지 분석을 사용했는지가 항상 명확한 것은 아니며 두 가지를 혼합하여 사용한 것처럼 느낄 수도 있습니다. 그러나 하나를 선택해야 하므로 문제 해결 프로세스와 가장 유사한 방법을 선택하십시오. 어떤 솔루션 유형도 다른 솔루션보다 낫거나 나쁩니다. 인사이트나 분석 보고에는 옳고 그른 답이 없습니다.”참가자들은 세 그룹( B – D )으로 나뉘었습니다. 모든 참가자는 40번의 시험 중 첫 번째 블록(자극 전 기준 조건)을 해결하려고 시도한 후 rATL( B ), 가짜( C ) 또는 lFPC( D )에 대한 HD tDCS를 적용하고 참가자는 다음을 해결하려고 시도했습니다. 40번 시도의 두 번째 블록. 20분의 자극이 끝나면 HD tDCS 참가자는 자극 후 세션을 받았습니다.]

 

 

또한 tDCS 전달의 개선으로 보고된 효과가 명확해질 수 있습니다. 이전 연구에서는 음극 전극이 양극에서 멀리 떨어져 있는(종종 상동 반대측 부위 위에) 기존의 tDCS 어레이를 사용하여 뇌를 통해 확산 전류를 생성하여 피질 구조와 심부 구조 모두에 영향을 미치고 전류 흐름을 확인하기 어렵습니다. 결합된 tDCS/fMRI 연구에 의해 입증된 바와 같이 , 이러한 전류 흐름의 확산 패턴은 목표 사이트에서 조절된 활동과 해당 행동 변화 사이의 인과관계를 확립하기 어렵게 만듭니다. 현재 연구에서는 2mA 강도에서 표적화된 고화질 tDCS(HD tDCS) 몽타주를 사용했습니다. 이 새로운 전극 배열은 일차 운동 피질에서 신경생리학적 변화와 신경가소성을 유도하고 창의적 기술을 향상시키는 효능이 입증되었습니다.

우리는 의미론적 통합 및 인지 제어와 관련된 좌반구의 다른 뇌 영역이 통찰력에서 rATL의 의미론적 통합의 전문화에 대해 더 강력한 결론을 도출할 수 있도록 의도적인 분석 문제 해결과 통찰력을 구별할 수 있다고 추론했습니다. 따라서 왼쪽 전두엽 피질(lFPC)을 두 번째 자극 부위로 사용했습니다. 이 뇌 영역은 몇 가지 별개의 아이디어 또는 둘 이상의 별도 인지 작업의 결과를 공동으로 고려하거나 통합할 때 관여하는 것으로 보입니다. 창의성에 대한 이미징 연구는 유추적 추론 과제 동안 의미론적 거리가 증가함에 따라 변화하는 왼쪽 전두극 활동을 보고했습니다 . Green과 동료들은 전두극 피질에 대한 연결성 및 활동의 변화가 창의적인 관계 인지 과제 수행의 의식적 향상과 관련이 있음을 관찰했습니다 58. LFPC는 또한 사람들이 단계별 추론을 수행할 때(즉, 동시 하위 목표를 수행하는 동안 주요 목표를 염두에 두어야 할 때) 문제 해결, 계획 및 추론에 일반적으로 필요한 프로세스와 관련된 것으로 나타났습니다. 단일 광자 방출 단층 촬영을 사용한 상관 실험은 런던 타워 과제(분석 시행착오 해결이 필요한 잘 알려진 문제)를 수행하는 동안 왼쪽 전두엽 피질에서 국소 대뇌 혈류의 증가된 수준을 발견했습니다.

따라서 lFPC는 통찰력 문제 해결에 관여하는 것으로 밝혀지지 않았지만 일반적으로 창의적 아이디어 및 문제 해결에 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 따라서 우리는 lFPC를 통한 HD tDCS가 전반적인 문제 해결, 특히 분석 전략을 사용하는 솔루션을 향상시킬 수 있지만 통찰력을 통한 솔루션은 향상시킬 수 없다는 가설을 세웠습니다.

 

행동 양식

과목

120명의 참가자가 rATL을 통한 활성(그룹 1, 그림 1 의 섹션 B) HD tDCS, 가짜(그룹 2, 그림 1의 섹션 C ) HD tDCS 또는 활성을 받는 세 그룹에 무작위로 할당되었습니다. lFPC를 통한 HD tDCS(그룹 3, 그림 1의 섹션 D ). 총 11명의 참가자가 제외되었습니다. tDCS 접촉 품질 불량(참가자 4명); 통찰력/분석을 통해 모든 문제를 해결했다고 보고했습니다(참가자 2명). 10% 미만의 문제를 해결했습니다(참가자 2명). 실험이 끝날 때 그들은 100% 원어민이 아니라는 것이 밝혀졌습니다(참가자 2명). 지침을 잘못 이해했습니다(참가자 1명). 따라서 우리의 분석은 N = 36(여성 23명, rATL 그룹)의 세 그룹에서 실행되었습니다. N = 36; (여성 23명, 가짜) 및 N = 37(여성 25명, lFPC 그룹).

다음 기준을 충족하는 참가자만 연구에 적합한 것으로 간주되어 모집되었습니다. (1) 오른손잡이; (2) 영어 원어민; (3) 신경학적 또는 정신 장애의 병력 없음; (4) 중추 신경계 또는 기분에 영향을 미치는 약물(예: 항우울제 또는 불안 약물)을 사용하지 않습니다. 및 (5) 두 개 내 금속 이식의 병력 없음. 이 연구는 Northwestern University의 기관 검토 위원회의 승인을 받았습니다. 피험자들은 이 연구의 절차에 대해 정보를 받았지만 각 세션이 끝날 때 보고를 받을 때까지 우리의 가설을 알지 못했습니다.

 

신경조절

우리는 전류 흐름을 외접링으로 제한하여 특정 뇌 영역을 대상으로 하는 tDCS(HD-tDCS)의 고화질 버전을 사용했습니다 . 이 새로운 전극 배열은 일차 운동 피질에서 신경생리학적 변화와 신경가소성을 유도하고 50 , 51 창의적 기술을 향상시키는 효능이 입증되었습니다 52. HD-tDCS 프로토콜의 전극 배치는 표준 EEG MCN 시스템 랜드마크에 따라 수정된 EasyCap(EasyCap, Herrsching, Germany) 전극 캡을 사용했습니다. 우리의 자극 절차는 2mA에서 20분 동안 Soterix 4 × 1 다중 채널 자극 인터페이스(Soterix Medical, Inc., New York, NY)를 사용하여 도출되었으며, 이전 연구에서는 창의적 성능(예: 52)을 개선하는 데 사용했습니다.. 전극 몽타주는 rATL에 대한 전류 흐름을 최적화하기 위해 MNI-152 템플릿을 사용하는 HD-Explore 버전 3.1a 소프트웨어(Soterix Medical, Inc.)로 설계되었습니다. HD-Explore는 주어진 HD-tDCS 전극 몽타주에 의해 유도된 전기장을 추정하기 위해 유한 요소 모델을 사용합니다. 적절한 시간적 자극을 받은 그룹의 경우 양극은 10-10 전극 사이트 T8에 배치하고 음극은 사이트 FC6, FT10, TP10 및 CP6에 배치했습니다(자세한 내용은 그림 2 ). 이 구성은 통찰력 문제 해결 동안 피크 활동을 초래하는 것으로 이전에 보고된 사이트에서 rATL의 모델링 된 전기장의 초점과 크기의 최적 트레이드오프를 제공했습니다.. tDCS는 EasyCap에 장착된 플라스틱 전극 홀더에 배치되고 전기 전도성 젤(Signa 젤)로 채워진 링 전극을 통해 적용되었습니다. 2mA의 전류를 20분 동안 애노드에 인가하였다. 가짜 조건에서 30초 램프 업을 사용하여 tDCS를 적용한 다음 15초 후에 30초 램프 다운을 적용했습니다. 참가자의 절반은 rATL을 통해 가짜 자극을 받았고 나머지는 lFPT를 통해 받았습니다.

lFPT 그룹의 경우 양극은 10-10 전극 사이트 AF3에 배치하고 음극은 사이트 FPz, Fz, F7 및 FC3에 배치했습니다. 이 동일한 구성은 Green과 동료 들 에 의해 채택되었으며 , 상태 창의성 강화에 관한 최근 논문에 보고된 바와 같이 피크 활동 위치에서 lFPC에서 모델링 된 전기장의 초점과 크기의 최적 균형을 제공하는 것으로 간주됩니다. 좌측 내측 전두엽 피질을 통해 나가는, 잠재적으로 억제하는 전류 흐름을 최소화합니다.

 

결과

행동자료 분석은 SPSS 22.0을 이용하여 수행하였고 유의수준은 p  < 0.05로 설정하였다. 데이터는 정규성(Kolmogorov–Smirnov 테스트) 및 분산의 동질성(Levene 테스트)에 대해 테스트되었습니다. 데이터는 정상적으로 분포되었고 분산 분석 사용에 대한 가정이 위반되지 않았습니다. 올바르게 해결된 문제만 분석에 사용되었습니다.

사전 자극 조건의 참가자는 주어진 문제의 평균 36.5%(SD 13.8%)를 해결했습니다(3개 그룹에 걸쳐). 가짜 조건의 참가자는 주어진 문제의 전체 평균 36.4%(SD 11.8%)를 해결했습니다. 이러한 기본 조건에 대한 해결률은 과거 연구에서 보고된 비율과 유사합니다(예: 4 , 9 , 63 ). 전반적으로 rATL 자극 그룹은 문제의 43.2%(SD 12%)를 해결한 반면, lFPC 자극 그룹은 문제의 39.1%(SD 12%)를 해결했습니다. (백분율은 관리된 CRA 문제의 총 수를 기준으로 계산되며 참가자들 사이에서 평균을 냅니다). 먼저 세 그룹 간의 자극 전, 자극 중 및 자극 후 조건 내에서 해결된 전체 문제의 백분율을 비교했습니다.

rATL 자극 그룹의 참가자는 가짜 그룹의 참가자 및 lFPC 그룹의 참가자에 비해 자극 중 및 자극 후 문제의 훨씬 더 높은 비율을 해결했습니다. A 3(rATL 자극 대 sham 대 lFPC 자극) x 3(사전 대 중 대 사후 ) 반복 측정 ANOVA는 피험자 간 유의미한 효과를 나타냈습니다 F(2, 107) = 3.64; p  = 0.03; ηp2 = 0.064  ; 그룹의 유의미한 상호 작용 효과 * 자극 시간(F(4, 214) = 3.23; p  = 0.01; η p 2  = 0.057; 시간의 주요 효과(F(2, 214) = 10.22; p  < 0.001; η 피 2  = 0.087.

18개 비교의 사후 테스트[(1) pre- vs . rATL 그룹 내에서 (2) pre- vs. rATL 그룹 내 사후, (3) 대 동안. rATL 그룹 내 사후; (4) 사전 vs. 가짜 그룹 내에서, (5) pre- vs. 가짜 그룹 내 사후, (6) 대 동안. 가짜 그룹 내 사후; (7) 사전 vs. lFPC 그룹 내에서, (8) 이전 대. lFPC 그룹 내 post-t, (9) vs 동안. lFPC 그룹 내 사후. 자극 전 조건(비교 10~12) 내, 자극 중 조건(비교 13~15), 자극 후 조건(비교 16~18)]을 Bonferroni 조정 알파 수준 0.05/18 = 0.0028을 사용하여 수행했습니다.. 결과는 rATL 자극 전과 도중 사이에 유의미한 차이를 보여줍니다. t (35) = -4.32; p  = 0.00012, d  = -0.41; rATL 자극 전 및 후 t (35) = -4.56; p  = 0.00008, d  = -0.43. 다른 분석에서는 이 결과가 특정 문제 해결 스타일(통찰력 대 분석) 에 의해 주도되었는지 조사했습니다. A 3(rATL vs. sham vs. lFPC) x 3(pre - vs. during vs. post-) 2(insight vs. analysis) ANOVA는 해결 스타일*자극 그룹(F(2, 107) = 3.15, p =  0.015, ηp2  = 0.004); 시간*자극 그룹의 유의미한 상호 작용 효과(F(2, 107) = 3.50; p  = 0.034; η p 2  = 0.027); 시간의 주효과(F(2, 214) = 6.53, p  = 0.002, η p 2 = 0.004); 그리고 문제 해결 스타일의 주요 효과(F(1, 107) = 12.22; p  < 0.001; η p 2  = 0.048). Bonferroni 사후 비교 비교 [(1) pre- vs. 동안, rATL 그룹 내 통찰력, (2) pre- vs. 사후, rATL 그룹 내 통찰력, (3 ) vs. 게시물, rATL 그룹 내 통찰력, (4) 통찰력 대. 분석, rATL 그룹 내 사전 자극, (5) 통찰력 대. 분석, rATL 내의 자극 동안; (6) 통찰력 대. 분석, rATL 내의 자극 후. 통찰력을 통한 사전 자극 조건 내에서(비교 7-8), 통찰력을 통해 자극 동안 조건 내에서(비교 9-10), 통찰력을 통해 자극 후 조건 내에서(비교 11-12). 분석을 통한 사전자극 조건 내(비교 13~14), 분석을 통한 자극 시 조건 내(비교 15~16), 분석을 통한 자극 후 조건 내(비교 17~18)]를 알파 레벨로 진행하였다. 0.05 / 18 = 0.0028. 결과는 자극 전 대 자극 중, rATL 그룹 내 통찰력 t (35) = -4.10; p  = 0.00023, d  =  -0.68; 자극 전 대 자극 후, rATL 그룹 내 통찰력 t (35) = -2.76; p  = 0.008, d  = -0.44; 통찰력 대 분석, rATL 내의 자극 동안 t (35) = -3.7; p  = 0.00073, d  = -0.62; 통찰력 대 분석, rATL 내의 자극 후 t (35) = -2.84; p  = 0.0007, d  =  - 0.47. 잘못 풀린 문제에 대한 분석에서는 유의미한 차이가 발견되지 않았습니다. rATL과 lFTP에 적용된 몽타주 사이의 가짜 조건에서 유의미한 차이가 발견되지 않았습니다. 해결된 문제의 비율 외에도 반응 시간을 사용하여 동일한 분석을 실행했습니다. 발견된 유일한 중요한 차이점은 rATL 자극 동안 통찰력을 통해 해결된 문제(더 빨랐음)와 rATL 자극 후 t (35) = -2.085; p  = 0.04, d  = -0.34).

요컨대, 이러한 결과는 rATL을 통한 HD tDCS가 통찰 문제 해결에서 rATL의 인과 관계를 지원하는 가짜 조건 및 lFPC의 자극과 비교할 때 통찰을 통해 전체적으로 해결된 문제의 비율을 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 결과는 참가자가 rATL을 통한 HD tDCS 동안 통찰력을 통해 기준선(피험자 내 분석에서) 및 가짜 조건(피험자 간 설계). 이러한 효과는 자극 후 조건(즉, 20분) 동안 지속되었습니다.

 

논의

이 연구에서 우리는 문제 해결에서 rATL 및 lFPC에 대한 HD tDCS의 효과를 개체 간 및 개체 내 실험 설계를 사용하여 테스트하여 문제 해결에서 rATL이 인과적 역할을 하는지 평가했습니다. 결과는 참가자가 rATL을 통해 HD tDCS를 받았을 때 가짜 및 lFPC와 비교하여 통찰력을 통해 전반적인 문제 해결 및 특히 솔루션을 개선했으며 이러한 개선은 자극 후 최소 20분 동안 지속됨을 보여줍니다. 이러한 결과는 통찰 문제 해결 중 rATL에서 더 큰 자발적 활동을 보여준 이전의 fMRI 및 EEG 연구와 수렴할 뿐만 아니라, 그들은 또한 이 뇌 영역을 통찰력을 촉진하기 위한 핵심 영역으로 설정합니다. 우리는 이 통찰력 솔루션 효과가 추론 및 담화 처리 동안 글로벌 일관성을 달성하는 데 필요한 의미 통합에서 rATL의 역할 때문이라고 믿습니다. 이 아이디어에 따라 다른 연구에서는 우반구의 의미 처리가 새로운 은유적 표현, 암시적 이해 및 유머를 이해하는 데 기여한다고 지적합니다. 반대로, 왼쪽 반구는 하나 또는 소수의 지배적인 해석 또는 대안적 의미로 이어지는 보다 표적화된 신경 활동을 통해 더 미세한 의미론적 코딩을 지원합니다. 위에서 언급했듯이 좌반구도 문제 해결과 창의성에 역할을 하지만 창의성 분야에서 왼쪽 전두엽 피질의 역할에 대한 공개 토론이 있습니다. 따라서 우리는 통찰력에서 역할에 대한 정보를 얻기 위해 창의성과 문제 해결의 통합 프로세스에 중요한 기능과 관련된 뇌 영역과 관련된 능동 제어를 선택했습니다. 처음에는 Cerruti와 Schlaug, 나중에는 Zmigrod, Colzato 및 Hommel, 동일한 영역의 음극 또는 가짜 자극과 비교했을 때뿐만 아니라 반대쪽 오른쪽 DLPFC에 대한 양극 자극과 비교할 때 양극 tDCS를 왼쪽 배 측 전두엽 피질(DLPFC)에 적용하여 CRA 참가자의 성능을 향상시킬 수 있었습니다. 그러나 Metuki, Sela 및 Lavidor는 이러한 결과를 복제하지 않았지만 더 어려운 CRA 문제에 대해서만 왼쪽 전두엽 피질에 대한 양극 자극 동안 솔루션 인식을 향상시켰습니다.

 

7T fMRI를 사용한 최근 연구는 사람들이 통찰력을 통해 Remote Associates를 해결할 때 좌전 중측두엽과 DLPFC(강력한 피질하 활동 변화 포함)의 피질 활성화를 발견했다고 보고합니다. 또 다른 연구에서 이 연구자들은 lDLPFC를 통해 음극 tDCS를 받은 참가자가 양극 또는 가짜 tDCS를 받은 참가자에 비해 이전에 학습된 제약 조건의 완화가 필요할 때 성냥개비 문제를 해결할 가능성이 더 높다는 것을 보여주었습니다. 저자는 왼쪽 DLPFC가 학습된 제약을 완화하는 역할을 하여 결과를 설명했으며, 이는 성공적인 표현 변화로 이어져 통찰력을 통한 솔루션으로 이어졌습니다. 물체를 창의적으로 사용하면 낮은 수준의 물체 속성(예: 물체의 모양 또는 재질)을 필터링해야 할 필요성이 줄어든다는 가설을 뒷받침하는 fMRI 결과를 기반으로 합니다. 왼쪽 DLPFC에 대한 음극 자극은 필터링되지 않은 상향식 정보의 혜택을 받는 대체 사용 작업에서 더 나은 성능과 관련이 있지만 참가자에게 전전두엽 피질의 혜택을 받는 개체에 대한 일반적인 용도를 제시하도록 요청할 때는 그렇지 않음을 보여주었습니다. 하향식 규제. 전반적으로 이 증거는 특정 작업이 PFC 규제 메커니즘을 일시적으로 해제함으로써 이익을 얻을 수 있음을 시사합니다. 이러한 연구는 인지적 유연성에 대한 요구가 낮은 인지 제어 상태에서 이익을 얻고 정보 필터링의 부족을 반영한다는 생각에 의해 주도됩니다. 본 연구에서는 Green과 동료들의 유추적 추론 과제 동안 lFPC에 HD tDCS를 적용했을 때 창의적 발상을 향상시켰고, 통찰/분석적 문제에서 이 뇌 영역에 가능한 인과 관계에 대한 데이터를 고려하여 Green과 동료들의 자극 사이트와 모델을 선택했습니다. -해결이 누락되었습니다. 우리의 연구에서 우리는 0.0028의 알파 수준에 대한 Bonferroni 보정을 사용하여 중요하지 않은 자극 후 lFPC 조건에 대한 분석을 통해 해결된 문제의 백분율의 차이를 발견했습니다(결과는 lFPC 대 가짜 분석, 자극 후 t (36) = -2.59, p  = 0.014, d  =  -0.42). 우리는 이 차이가 중요하지 않았으며 자극 후 조건에서만 그리고 해결된 문제의 평균 백분율을 가짜 조건과 비교했을 때만 발생했음을 인정합니다. 즉, 분석을 통한 문제 해결에서 lPFC의 역할을 확고히 확립하기 위해 이 잠재적 효과를 더 탐구하려면 더 많은 연구가 필요하다고 생각합니다. 우리는 또한 각 참가자가 문제를 해결하는 데 걸린 시간이 최대 몇 분 범위 내에서 자극이 끝날 때까지 조용히 기다리는 시간이 다양하다는 것을 인정합니다(참가자는 각 문제를 해결하는 데 최대 15초가 있었고 해결책을 찾자마자 버튼). 이것이 우리가 통제할 수 없는 연구의 한계를 나타낼 수 있지만(해결 시간에서 참가자의 개별 가변성에 의존하기 때문에) 우리는 이 요인이 통제 부위 자극 그룹을 가짐으로써 통제되었다고 믿습니다.

 

결론적으로, 이 연구는 서로 다른 문제 해결 스타일에서 rATL 및 lFPC 영역의 인과적 역할을 직접 비교했습니다. HD tDCS를 사용하여 활성 rATL 자극과 향상된 통찰력 문제 해결 사이의 인과 관계를 확인했습니다. Santarnecchi와 동료들이 얻은 최근 결과와 일치 24, 우리의 결과는 rATL에 대한 비침습적 뇌 자극을 사용하여 통찰력을 유도할 수 있음을 나타냅니다. 우리의 연구 설계는 통찰력 문제 해결 중에 비침습적 뇌 자극을 사용하는 이전 연구에서 통계적 능력을 높이고 두 가지 제어 조건을 가짐으로써 몇 가지 결함을 고려했습니다. 또한 보다 집중적인 전류 흐름을 촉진하는 HD tDCS를 사용했습니다. 우리는 문제 해결이 상황, 문제 유형 및 사용된 솔루션에 따라 다를 수 있기 때문에 rATL과 lFPC가 문제 해결에 기여하는 뇌의 분산 네트워크에서 두 개의 노드일 가능성이 있음을 인정합니다. rATL 및 lFPC 이외의 다른 뇌 영역은 통찰력을 통해 다른 유형의 문제를 해결하거나 통찰력 솔루션이 필요하지 않은 유사한 문제를 해결하는 데 우선적으로 관여할 수 있습니다. 예를 들어, 24. 따라서 향후 연구에서는 tDCS 효과가 CRA 문제에만 국한되는지 또는 다른 종류의 문제(즉, Rebus 퍼즐)로 확장될 수 있는지를 다루어야 합니다. 우리의 결과는 tDCS가 문제 해결에서 창의적인 성능과 아이디어 생성을 향상시킬 수 있다는 새로운 증거를 제공합니다. 우리는 이러한 지식을 획득하면 예를 들어 교육, 재활 및 직장에서의 경연 대회와 같이 창의성을 향상시키는 방법에 대한 새로운 연구 방법이 열릴 것이라고 믿습니다.

 

참조 : 생략