多巴胺、5-羟色胺通路相关基因及家庭环境对创造力的影响及其作用机制*

张景焕 张木子 张 舜 任菲菲

(山东师范大学心理学院,济南 250014)

1 研究背景及意义

创造力是指产生被特定社会文化所接受的新颖且适用的产品的能力(Plucker,Beghetto,&Dow,2004)。无论是从历史上创造力对人类社会发展的贡献来看,还是从适应当代社会政治、经济、文化发展以及解决现实问题的需要来看,创造力对人类社会都有异乎寻常的重要意义(Sternberg &Kaufman,2010)。

与人类其他高级心理活动一样,创造力的个体差异从根本上可以归因为先天遗传特征与后天环境的影响。早在1869年,心理学家、遗传学家Galton(1869)便在《遗传的天才》中提出,人类的才能是可以透过遗传延续的。尽管Galton的研究因未将遗传和环境的作用清楚地区分开来而备受质疑,他的观点却为从遗传的角度考察创造力奠定了理论基础。在随后的20世纪里,一些研究者展开了创造力的定量遗传学研究,发现创造力及观念流畅性存在一定程度的遗传性(Barron,1972;Canter,1973)。但囿于研究思路与研究技术等,这些研究也未能系统揭示创造力的遗传基础。

近年来,随着分子遗传学的发展和跨领域研究的兴起,发现和确定影响人类高级心理活动的遗传基因、揭示基因与环境之间的交互作用逐渐成为心理学研究的热点,创造力研究者也开始关注分子水平上的创造力遗传机制。创造力的认知神经科学研究在一定程度上推动了对于影响创造力的候选基因的搜寻工作。认知神经科学研究表明,大脑前额叶在创造过程的新颖和远距离观点联结中发挥了重要作用(沈汪兵,刘昌,陈晶晶,2010);且创造力与前额叶皮质执行的一些重要认知功能(如工作记忆、注意及认知控制等) 关系密切(Dietrich,2004;Nęcka,2011;Oshin,2009;Vanderverta,Schimpfb,&Liub,2007;Zabelina &Robinson,2010)。研究发现,多巴胺(Dopamine,DA)和 5-羟色胺(5-Hydroxytryptamine,5-HT)递质对上述脑区执行的这些认知功能具有重要作用(Congdon,Lesch,&Canli,2008;Di Giorgio et al.,2014;Egan et al.,2001;Fallon,Williams-Gray,Barker,Owen,&Hampshire,2013),因此与多巴胺、5-羟色胺神经递质通路相关的基因成为了创造力分子遗传学研究的重要候选基因。候选基因的确定为研究者从微观角度开展创造力研究,发现创造力的遗传基础,进一步揭示相关基因与家庭环境对创造力的影响及其机制提供了可能。而实现这一目标有助于人们从本源上理解创造力的个体差异,深化关于创造力的科学认识,并为创造人才的鉴别和培养提供理论依据。

创造力是创造思维与创造人格的结合,本课题拟从创造思维和创造人格两个层面出发,以多巴胺、5-羟色胺通路相关基因为候选基因,系统探索上述基因与家庭环境及二者交互作用对创造力的影响,在此基础上进一步探讨可能的作用机制。

2 创造思维与创造人格的测量概述

创造力的核心是创造思维(Lin &Li,2003),因而多数创造力研究都以创造思维来代表个体的创造力水平,相应的,以创造思维为主要考察对象的测量工具得到了研究者的广泛应用。这类测量工具通常包含言语、图形等形式的分测验,在各分测验中通过让被试完成一些创造性任务(如举例、多用途任务),并多以思维的流畅性、独创性和灵活性来预测个体的创造力。常见的创造思维测验主要有Wallach和Kogan创造思维测验、托兰斯创造思维测验(Torrance Test of Creative Thinking,TTCT)以及 Runco及其同事编制的创造力测量工具(Runco Creativity Assessment Battery,rCAB)。

创造人格也称创造倾向,是个体对创造活动所具有的积极心理倾向,是创造力的重要组成部分(蔡笑岳,朱雨洁,2007)。对创造人格的测量主要通过创造人格测验来完成,这类测验主要考察个体是否具有好奇心、独立性、自信心等与创造有关的人格特征(申继亮,王鑫,师保国,2005)。常用的创造人格测验有Williams创造性倾向测验(Creativity Assessment Packet)、Basadur和 Hausdorf(1996)的创造倾向量表以及三维人格问卷(Tridimensional Personality Questionnaire,TPQ)中的新颖寻求测验等。

创造思维和创造人格测验在国内外众多研究中均表现出良好的信度(Lau,Cheung,Lubart,Tong,&Chu,2013;Liu et al.,2013;师保国,许晶晶,2009;张景焕,刘桂荣,师玮玮,付秀君,2011),但创造力测验的预测效度问题一直是研究者质疑的焦点。创造力本身是一个复杂的结构,任何一种创造力测验都不能完全等同于创造力,研究者更倾向于认为创造思维与创造人格测验实质是对创造潜能的测量,而非个体的创造行为或创造成就(Cropley,2000;Runco &Acar,2012;Runco,2014;徐雪芬,辛涛,2013)。潜能最终能否表现为相应的创造成就,受到诸多因素的共同影响,创造力遗传学研究关注的也正是个体的创造潜能,进一步的研究则关注遗传与环境如何交互作用以实现创造潜能。

3 国内外创造力分子遗传学研究现状及述评

3.1 创造力的分子遗传学研究

创造力的分子遗传学研究着眼于特定基因的遗传效应。DA、5-HT通路的相关基因是多数研究者的考察对象,已有研究涉及一般领域创造力、音乐创造力、舞蹈创造力及创造性人格与遗传基因的关系,表1概括了本领域的主要研究成果。

3.1.1 单位点研究

Reuter等(2006)在 92位高加索遗传背景的大学生中,采用柏林智力结构测验(Berlin Intelligence Structure Test,BIS)中的Inventiveness分测验为创造力测量工具,考察了儿茶酚-O-甲基转移酶基因(Catechol-O-Methyl-transferase,COMT) Val158Met(rs4680)多态性、多巴胺受体 D2基因(Dopamine Receptor D2,DRD2)TaqIA(rs1800497)多态性和色氨酸羟化酶1基因(Tryptophane Hydroxylase 1,TPH1,rs1799913,A779C)多态性与创造力的关系。研究结果显示,DRD2 rs1800497位点上携带A1等位基因的被试在言语任务上表现出更高的创造力;TPH1 rs1799913位点上携带A等位基因的被试则在图形和数字任务上表现出更高的创造力;而 COMT rs4680多态性则与创造力无关。Runco等人于2011年在Reuter等人研究基础上重复并拓展了相关研究,同时对多巴胺转运体基因(Dopamine Transporter,DAT)VNTR多态性(SLC6A3)、COMT rs4680多态性、DRD2 rs1800497多态性、多巴胺受体D4基因(Dopamine Receptor D4,DRD4)VNTR多态性以及TPH1 rs1799913多态性与创造力的关系进行了考察。研究发现DAT VNTR多态性、COMT rs4680多态性、DRD4 VNTR多态性、TPH1 rs1799913多态性与言语任务、图形任务上被试思维的流畅性显著相关。国

内研究者最近以 543名中国汉族大学生为被试,着重考察了 DRD2和 COMT基因与创造力的关系。发现DRD2 rs1800497的T等位基因携带者在言语任务上的流畅性以及图形任务上的流畅性、灵活性更高;COMT rs4680的A等位基因携带者在图形任务上的独创性更高;另外该研究也发现了两基因内的一些其他多态性位点(例如 DRD2 rs6277、COMT rs174697)与创造力的关系(Zhang et al.,2014a,2014b)。Mayseless等(2013)则专门考察了DRD4 VNTR多态性与创造力的关系,发现在该位点上携带 7R等位基因的被试创造思维任务流畅性和灵活性的得分较低。DRD4基因不仅被发现与创造思维有关,同样也是影响创造性人格的重要因素。大量研究证实DRD4基因与新颖寻求的人格特质存在显著相关(Ebstein et al.,1996;Benjamin et al.,1996;Strobel et al.,1999;Ebstein&Israel,2009),Noble等人(1998)的研究还发现DRD4基因与DRD2基因共同作用于该人格特质。

表1 DA、5-HT通路相关基因与创造力的关系

除了上述基因,另外一个创造力分子遗传学研究的重要候选基因是 5-羟色胺转运体基因(serotonin transporter,SERT/SLC6A4)。Volf等(2009)的研究报告了该基因 5-HTTLPR多态性与创造力相关显著,携带 S等位基因的被试较携带L等位基因的被试表现出了更高的创造力水平。已有研究还发现SLC6A4还与个体的舞蹈创造力有关,具体而言,5-HTTLPR上携带S等位基因的被试在反映舞蹈创造力的泰勒根专注量表(Tellegen Absorption Scale,TAS)上的得分更高(Bachner-Melman et al.,2005)。

现有的研究结果并不完全一致。如Runco等人的研究未发现 DRD2 rs1800497与创造力的关系;Reuter等人的研究则未发现COMT rs4680的效应;国内学者Lu和Shi也曾在2010年的研究中报告COMT rs4680的不同等位基因与创造力没有显著相关,但是会影响个体的想象力,Val/Val基因型的被试比Met/Met基因型的被试更富有想象力(Lu &Shi,2010);Ukkola(2009)对音乐创造力的研究则发现该位点与即兴创作能力有关。研究结果的不一致有着多方面的原因,可能与样本大小、遗传背景异质性等因素有关。

3.1.2 单体型和基因交互作用研究

创造力的分子遗传学研究在起初的几年里,多是单独考察某个基因与创造力的关系,或是选择多个基因再分别考察每一个基因与创造力的关系。但是,单个基因及其多态性位点对创造力的影响往往是“微效”的,随着研究成果的不断积累和研究者相关领域知识的不断丰富,一些研究者开始意识到上述研究方法忽略了基因间和相邻多态性位点之间可能存在的联合作用。Murphy,Runco,Acar和 Reiter-Palmon(2013)重新分析了Runco等人2011年的研究数据,并首次检验了基因间的交互作用。结果显示,对于言语任务,思维的流畅性、独创性和灵活性受到显著的基因间二元和三元交互作用的影响。Zhang等人(2014b)在其研究中也分析了DRD2和COMT基因的交互作用,发现在言语任务的流畅性和灵活性上,上述两个基因存在显著的四元交互作用。Zhang等人同时还进行了相关单体型(haplotype)的关联分析,以此考察同一基因内相邻位点间的联合作用。发现由DRD2和COMT基因相关位点组成的单体型同样与创造力相关显著。由此可见,基因间的交互作用和多位点的联合效应可能是影响创造力的重要形式。

3.2 影响创造力的家庭环境因素研究

家庭是个体创造力发展的重要环境因素。相关研究表明,创造力与家庭环境因素,如家庭社会经济地位、家庭环境氛围、父母教养方式等有密切联系。在本领域研究中,研究者早期关注的是家庭社会经济地位对子女创造力的影响,研究发现,来自高社会经济地位家庭的儿童比低社会经济地位家庭的儿童创造力高(Lichtenwalner &Maxwell,1969;Simonton,1997;Sharma,2011),回归分析发现,家庭社会经济地位显著预测个体创造力水平(师保国,申继亮,2007)。深入分析后研究者发现,并不是家庭经济地位本身,而是不同家庭经济条件的父母创造了不同的家庭环境氛围,起直接作用的是家庭环境氛围这个心理变量。该方面的研究发现,鼓励自由和独立的家庭氛围与创造力的流畅性、灵活性、独创性及总分显著正相关(Pratima &Dhull,2014;Yeh,2004);尊重儿童、丰富的学习环境、鼓励独立的家庭氛围与学前儿童的创造力和创造人格显著正相关(Lew &Cho,2013);家庭环境氛围的知识性、独立性和控制性与创造力显著相关(李金珍,王文忠,施建农,2005;王晓玲,张景焕,初玉霞,刘桂荣,2009);家庭环境氛围的娱乐性、知识性、亲密度和独立性是创造人格的主要预测变量(师保国,许晶晶,2009)。在分析家庭环境氛围对创造力影响的过程中,研究者发现,家庭环境氛围是对家庭心理氛围的总体描述,主导家庭心理氛围的是父母以及父母对子女的教养方式。父母教养方式对创造力影响的研究发现,接纳性教养与子女创造人格正相关(Lim &Smith,2008),父母的自主信念正向预测子女的创造力(Niu,2007),父母的鼓励与子女创造力正相关(Robinson,Freeburg,&Workman,2013),专制型父母教养方式显著负向预测儿童的创造力(Fearon,Copelanda,&Saxona,2013),父亲温暖理解正向预测子女创造力,父亲惩罚、严厉则负向预测子女的创造力(张景焕,李建全,郑雪梅,张舜,刘桂荣,2014)。对做出创造性成就及高科学创造力个体的质性研究发现,高创造性个体的父母鼓励子女创造,经常表达赞美、会引导孩子进入某个领域等等(张景焕,金盛华,2007;Sen &Sharma,2013)。

总的说来,国内外研究结果表明积极的家庭环境特征是个体创造力的重要影响因素。然而,相关研究也得出了一些不一致的结论。一项关于大学生的回溯研究让大学生回忆他们的成长历程,具有高创造力的大学生回忆他们的父母给予了更多拒绝,而低创造力的大学生回忆父母给予了更多的关爱(Siegelman,1973)。有研究者通过对具有杰出创造性成就个体的个案研究发现,许多杰出创造性个体的早期家庭环境不仅缺乏温暖家庭环境的支持,甚至还受到家庭贫困、父母冷漠等消极家庭环境因素的困扰(Albert,1992)。Jackson,Witt,Fitzgerald,Eye和Zhao(2011)的研究则发现,父母温情和控制与儿童的创造力相关不显著。这些不一致的结论提示,家庭环境因素并不是单独对个体创造力起作用的,可能有其他因素与家庭环境因素共同作用于创造力。

3.3 研究问题

认知神经科学和生物学研究为创造力的分子遗传学研究提供了靶点,研究者在此基础上开展了一系列研究,试图从分子水平阐明 DA、5-HT通路相关基因与创造力的关系。但考虑到低频位点等因素,已有研究仅考察了 DA、5-HT通路中DRD2、COMT、DRD4、DAT、TPH1及 SLC6A4基因的个别多态性位点,未能对这些基因内的其它多态性位点进行系统考察。单个多态性位点并不能有效覆盖和代表整个基因在群体中的遗传变异情况,本项目组首次在较大的样本中系统考察了DRD2和COMT基因的相关多态性位点,发现了多个与创造力相关的“微效”位点,相关单体型与创造力的关系以及基因间的交互作用。但这些为数不多的探究不同多态性位点联合作用和交互作用的研究还远不能说明问题。因此,有必要对DA、5-HT通路中其它众多候选基因的多态性位点进行较为全面、系统的筛查,并根据相关生物学知识将通路中功能相关的基因整合为功能单元,对多个基因的联合作用及交互作用进行考察。此外,为了能够提高对微效多态性位点以及低频多态性位点的统计分析效能,需要在更大的样本下开展相关研究。

其次,已有研究未能从遗传、家庭环境交互作用角度对创造力个体差异进行分析。个体的发展是遗传与环境交互作用的结果,基因型不同的个体对同一环境的敏感性可能存在差异,不同的环境对携带相同基因型个体的作用也不同(张文新,王美萍,曹丛,2012),因此这两类因素在个体创造力发展过程中也不是完全独立发挥作用的。现有研究均是独立地探讨遗传或环境因素对创造力的影响,这势必会阻碍研究者全面而准确地剖析创造力影响因素的作用机制。

另外,已有研究也未能将创造思维与创造人格结合起来探讨其遗传与环境基础。创造力是创造思维与创造人格的结合,研究者通常从创造思维与创造人格两个方面来鉴别创造人才(林崇德,2004)。但是,关于创造力分子遗传学以及创造力家庭环境的研究通常将创造思维与创造人格单独进行研究,因而研究结果无法揭示创造思维与创造人格共享的或特有的影响因素及其作用机制。

综上所述,本课题将立足创造力研究的国际前沿,在前期工作基础上进一步深入、系统地探讨DA、5-HT通路有关基因和家庭环境对创造力的影响,发现与创造力个体差异有关的遗传基因,揭示遗传—环境交互作用对创造力的影响及其作用机制,阐明遗传对创造力的影响如何因个体家庭环境的不同而产生差异,为鉴别和培养创造性人才提供理论依据。

4 研究构想

基于国内外现有的创造力分子遗传学研究以及存在的问题,本课题将探索创造力个体差异的遗传与家庭环境基础。从创造思维和创造人格的层面,通过考察候选基因、家庭环境因素及二者的交互作用与创造力的关系,揭示创造力个体差异的分子遗传学基础,揭示遗传与家庭环境在创造思维和创造人格上共享的与特异的影响因素及其作用机制,构建遗传与家庭环境交互作用影响创造力的理论模型,阐明家庭环境因素调节遗传对创造力影响的机制。根据理论框架和上述研究目标,同时为保证研究有 0.8以上的统计检验力,经过先验分析,本课题拟选取1000名18～20岁的健康(无精神病史)、无亲缘关系的中国汉族大学生为被试,采用 Runco编制的创造力评价测验以及Basadur和 Hausdorf(1996)的创造倾向量表来分别测量被试的创造思维和创造人格,并拟解决如下关键科学问题：

4.1 创造力与哪些基因有关,创造力的个体差异在多大程度上能够被DA、5-HT通路的遗传多态性所解释

创造力的认知神经科学和相关生物学研究表明,DA、5-HT神经递质对创造力具有重要作用。已有研究发现了上述两个神经递质通路内的多个基因以及基因间的交互作用与创造力之间的关系。而生理状态下神经递质活性的维持及功能发挥有赖于神经递质通路中多个复杂的动态生物学过程,这些过程主要包括神经递质的合成、转运、降解及与受体的结合等,涉及这些生物学过程的相关基因都可能对创造力有重要影响。因此,本课题在已有研究结果的基础上,依据 DA、5-HT通路相关基因功能的现有研究结果,筛选出包含DRD2、DRD4、COMT基因在内的上述两个通路中32个基因约700个多态性位点,拟进行全面的筛查。研究将通过基于单个基因(单个基因位点与创造力的关系、基因相关单体型与创造力的关系)、基于通路(以相关神经递质通路作为功能单元,考察相关神经递质通路内多基因联合作用与创造力的关系)以及基因——基因交互作用三个水平的关联分析(Yu et al.,2009,Zhang et al.,2014a,2014b),综合考察遗传多态性与创造力的关系,发现和确定通路中与创造思维、创造人格有关的基因和基因的作用形式,探讨创造思维、创造人格可能在多大程度上被这两条通路中的遗传基因所解释。

4.2 家庭环境以何种方式调节遗传因素对创造力的影响

遗传与环境的交互作用对个体认知和行为的影响一直是心理学研究的热点,而家庭作为个体成长过程中最为重要的影响因素,自然受到研究者的广泛关注。已有众多研究表明基因与家庭环境的交互作用对一些个体问题行为(如攻击行为、酗酒、吸食大麻)和精神疾病有重要影响(Hayden et al.,2010;Otten,Barker,Huizink,&Engels,2012;van der Zwaluw et al.,2009)。在创造力领域,国内外相关研究虽然表明积极的家庭环境有助于个体创造力的发展,但家庭环境是怎样调节遗传与创造力之间关系的还尚未可知。

本课题的又一重要问题便是考察家庭环境以何种方式调节遗传因素对创造力的影响。根据已有研究,拟选取家庭环境中与创造力关系最为密切的三个代表性因素——家庭社会经济地位、家庭环境氛围和父母教养方式,通过综合使用遗传学与心理学的统计方法,进行基因—环境交互作用分析,以上述三个家庭环境因素为调节变量,分析其在遗传与创造力关系中的调节作用,以揭示DA、5-HT通路遗传多态性与家庭环境的交互作用对创造力的影响。我们希望看到基因型相同的个体因不同的家庭环境而表现出不一样的创造力水平,所处家庭环境相似的个体则由于基因型的不同,创造力水平也不同的结果。

4.3 创造思维与创造人格是否具有共享的遗传与家庭环境基础,其作用机制是怎样的

创造思维与创造人格均是创造力的重要体现,二者的遗传基础也都得到了相应的考察。回顾已有研究可以发现,一些与创造思维有关的基因同样影响着创造人格,如DRD4、DRD2和DAT基因(Ebstein et al.,1996;Noble et al.,1998;van Gestel et al.,2002);家庭环境因素的研究也发现了良好的家庭环境对创造思维和创造人格均有正向预测作用,这提示我们创造思维与创造人格很可能具有共享的遗传和家庭环境基础。但是,以往的研究将创造思维与创造人格分别进行考察,并且是对单个基因甚至是对单个多态性位点的考察,难以形成关于创造力个体差异的整体性认识,因而也无法系统地了解创造思维和创造人格共享或非共享的遗传与家庭环境基础。

为了更好地揭示创造力的遗传与环境基础及其作用机制,本课题选择同时对创造思维和创造人格加以考察,使用筛选出的 DA、5-HT通路中的 32个基因探索创造思维和创造人格各自的遗传基础;通过分析家庭社会经济地位、家庭环境氛围和父母教养方式与创造思维、创造人格的关系考察二者各自的家庭环境基础;随后依据上述研究结果进一步探讨创造思维和创造人格共享和非共享的遗传与家庭环境因素。最后,比较创造思维、创造人格影响机制上可能存在的差异,并检验遗传与家庭环境交互作用对创造思维与创造人格预测效能上的差异。

5 研究创新

首先,本课题的研究思路新颖。在创造力研究领域,尽管大多数研究者都承认遗传与家庭环境及其交互作用在创造力个体差异中的作用,但由于学科差异,已有研究往往只考察遗传或家庭环境两者中某一方面因素对创造力的影响,尚未见到关于两者交互作用对创造力影响的研究。因此,本研究试图整合心理学、分子遗传学两个学科的优势,从遗传、家庭环境以及二者交互作用的角度揭示创造力个体差异的根源,突破了已有研究的学科局限,这种研究思路的创新使得本项目有望取得创新性的研究成果。

其次,本课题对于候选基因位点的选取方法新颖。创造力的分子遗传学是近几年刚刚兴起的一个研究领域,已有的相关研究多限于某一个或几个特定基因的单个多态性位点的检测,难以全面地揭示创造力的遗传基础。近年来,分子遗传学研究技术发展迅速,全基因组关联研究(Genome Wide Association Study,GWAS)成为分子遗传学的新兴研究策略之一,但是与人类行为相关的全基因组关联研究还很少见。究其原因,GWAS费用高昂,并存在由于多重比较带来的 Ι类错误扩大和假阳性相关等风险,因此,目前绝大多数研究仍选用候选基因的办法。如何选取候选基因及相关多态性位点就成为研究设计中非常关键的问题。本项目采用“行为→脑功能定位→神经递质通路→基因及其功能位点”的思路选取候选基因,首次同时对可能与创造力有关的多个基因的多个多态性位点进行检测,有望在对创造力最重要的两个神经递质通路(DA和 5-HT)上实现对创造力遗传基础的较全面和系统的考察。

最后,本课题拟从创造思维和创造人格两方面探讨创造力的遗传基础,并分析家庭环境在遗传与创造力关系中的调节作用,揭示创造思维与创造人格之间共享的或特有的影响因素及其作用机制,这避免了一定程度上由于对二者的单独研究所带来的对个体创造力差异的片面理解,将从更为广阔的视角探查影响个体创造力的因素,从而形成对该问题更加整体和清晰的认识。

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