創造的過程における芸術と工学思考の脳電活動に関する研究

背景と研究動機

創造性は、新奇で価値のあるものを想像する能力として広く認識されています。研究者たちは、成長型思考と固定型思考という2つの創造的思考方法が存在すると発見しました。成長型の創造的思考は、時間と実践によってスキルを向上させることができる一方で、固定型の創造的思考は創造スキルが変えられないと考えられています。教育は創造性の育成において極めて重要な役割を果たし、芸術と工学の分野の学生が創造的なタスクにおいて明確な違いを示すことも研究で明らかになっています。

研究出典

この研究論文「An EEG study on artistic and engineering mindsets in students in creative processes」は、Yuan Yin、Ji Han、Peter R. N. Childsによって執筆され、彼らはそれぞれインペリアル・カレッジ・ロンドンのダイソンデザイン工学部とエクセター大学の技術革新、技術、起業学部に所属しています。この論文は「Scientific Reports」誌の2024年第14巻13364号に掲載されました。

研究プロセス

対象と方法

本研究では、視覚芸術専攻の美術修士（MFA）学生15名と、工学デザイン専攻の工学修士（MEng）学生15名を募集し、参加者の年齢は22歳から25歳でした。実験中に学生たちは16チャンネルの脳電装置（EEG）を着用して、代替使用タスクを完了しました。これらのタスクは、ある日常的な物の珍しい使用方法を考え、その脳電活動を記録するものでした。

実験装置とデータ処理

研究ではNeurofax EEG-9200システムを使用して脳電信号を記録し、MathWorksのMATLAB R2022bとEEGLABプラグインを使用して脳電信号を分析しました。すべての信号は複数のフィルター処理を経て、問題のあるデータを除去する自動ノイズマーキングツールを使用しました。今回の分析は、事象関連電位（ERP）、パワースペクトル密度（PSD）、脳状態シリーズの分析を含んでいます。

ERPの結果

ERPは、特定の認知イベントや刺激に対する脳の反応を反映する小さな電圧です。この研究では、MFA学生の創造的過程におけるERPの最高値は1710ミリ秒であり、MEng学生の最高値は1451ミリ秒でした。これは、工学デザインの学生が視覚芸術の学生よりも創造的な反応が速いことを示しています。

パワースペクトル密度の結果

パワースペクトル密度分析によると、芸術思考の学生では、6Hz、10Hz、22Hzの周波数で前頭前野領域（つまりFP1）に強い活動が見られました。一方、工学思考の学生では、FP1およびFP2がこれらの周波数帯で高い活動を示しました。この結果は、工学思考の学生が創造的過程においてより多くの脳領域を活用していることを示しています。これには頭頂葉、側頭葉、後頭葉が含まれます。

脳状態シリーズ

脳状態シリーズの分析は、脳活動の動的な変化を示しました。結果は、芸術思考の学生が創造的過程でF3脳区がずっと活発状態にあり、約1800ミリ秒で最高に達することを示しました。これに対し、工学思考の学生の活発な脳区はより多く、1500ミリ秒でC3脳区が最も活動的になることがわかりました。

研究結果

主な発見

1. 反応速度: 工学思考の学生は、創造的なアイデアの生成速度において、芸術思考の学生よりも速いです。
2. 活性化脳区: 両タイプの学生が創造的過程でTheta、Alpha、Beta波活動を示したものの、活性化脳区には違いがあります。芸術思考の学生は主に前頭前野と後頭葉で活動しており、工学思考の学生は全脳（前頭前野、頭頂葉、側頭葉、後頭葉を含む）で活動しています。
3. 脳活動のレベル: 創造的過程全体で、芸術思考の学生の脳活動レベルは工学思考の学生よりも高いです。

これらの発見は、既存の研究の空白を埋め、異なる思考方式による創造プロセスの脳活動に科学的証拠を提供します。

結論と応用価値

今回の研究は、異なる思考方式が創造的タスクに与える認知的差異を明らかにし、教育者がどのように学生の創造性をより効果的に引き出すかについて新たな洞察を提供します。具体的には：

1. 教育者への示唆: 異なる思考方式が創造プロセスに及ぼす影響を理解することで、教育者はより適切な教育戦略を立てることができます。例えば、工学思考の学生は創造性の独創性を重視するため、教育者は彼らが創造の価値をより考慮するよう導くことができます。
2. 学際的な協力: この研究は、芸術思考の学生が視覚伝達に優れている一方で、工学思考の学生が創造性の独創性に傾向があることを明らかにしています。相互に学びあうことで、学生たちは協力して自己の不足を補い、より高いレベルの創造的成果を達成することができます。

研究のハイライト

1. 速思考と遅思考: 工学思考の学生が創造過程で速い反応を示すことは、工学教育が製品の創造性と実用性を重視し、芸術教育が個人の創造性を重視するという既存の意見を裏付けるものです。
2. 脳区の活性: 研究は各周波数帯で異なる思考学生の活発な脳区を詳細に分析し、神経メカニズムのより深い理解を提供します。
3. 理論と実践の結合: 本研究は既存の研究で不足していたERP、PSD、および脳状態シリーズの分析を補填し、理論を具体的な教育実践に応用して重要な指導意義を持ちます。

研究の制限と今後の方向性

今回の研究は貴重な発見を提供しましたが、いくつかの制限も存在します。例えば、サンプル数が少ないこと、学生の専門背景の選択が一定のバイアスをもたらす可能性があることなどです。今後の研究では、サンプル規模を拡大し、異なる文化、年齢、背景からの参加者を増やすことができます。また、参加者の実際の創造スコアと行動パフォーマンスを組み合わせることで、異なる思考方式が創造過程に及ぼす具体的な影響をさらに検証することができます。

結論

本研究は脳電図技術を用いて、芸術と工学思考の学生が創造過程で示す脳活動の差異を詳細に探究し、多くの有価値な結論を得ました。今後の研究は、これを基盤としてさらに探究し、創造性の背後にある神経メカニズムを明らかにし、教育実践により多くの参考を提供することができます。