这一发现是通过详细研究双胞胎大脑得到的,暗示了不断发展的大脑成像技术可能如何揭示我们绝大部分的基本特征。
菲利普·肖(Philip Shaw)说:“这一研究回答了关于大脑如何表达智商这些非常基本的问题。” 菲利普·肖是马里兰州贝塞斯达(Bethesda)国立精神卫生研究所(the National Institute of Mental Health)的一名儿童心理学家,他并未参与这一研究。
在大脑中负责细胞间电信号传递的神经网络被一种叫髓鞘的脂肪层所包被。这很像电线的绝缘层,髓鞘阻止了电流从神经通路中的漏出,同时加快了信号的传导速度,正是通过这样的通路,信号得以在大脑间进行传递——髓鞘性质越好,信号传递得就越快。这些髓鞘包被的通路组成了大脑白质,而神经细胞胞体则称为灰质。
在大多数脑部扫描时白质是不可见的,但是新近发展出的一种改良磁共振成像技术,称作磁共振弥散张量成像(DTI),则允许科学家们通过测量水分子在通过组织时的弥散现象以测绘我们大脑中复杂的神经网络。多亏有脂肪髓鞘的包被,水会沿着神经网络的走向而弥散,而在其他类型的脑组织中水则会朝着任意方向弥散。
研究者可以计算出大脑中每一点的最快弥散方向,进而构建出大脑神经纤维通路的图像。每个组织完好的大脑都有功能正常的髓鞘,可以很清晰的观察到水在其中沿着特定通路进行运动。保罗·汤普森(Paul Thompson)称“弥散成像演示给我们大脑中连接体的完整状态”。这位加州大学洛杉矶分校的神经学家领导了此项研究。
汤普森及其同事对92对异卵双胞胎和同卵双胞胎进行了DTI扫描。他们发现了白质的完整性和标准智商测试表现之间存在有很大的关联性。“下一步,我们肯定会考虑白质结构是影响智商的重要因素,” 波士顿麻省总医院的神经学家范·沃登(Van Wedeen)说,他同样没有参与此项研究。“这同时也改变了我们对智商是在测定什么的认识,”沃登说。此项研究刊登在了上月的《神经科学》(Journal of Neuroscience)杂志上。
如果白质与处理速度和智商都有关,那就提出了这样的问题:智商仅仅是你大脑工作有多快的表现吗?先前的研究已将处理速度与智商联系起来,但研究中所用的测试是综合智商的标准,包括言语技能,数学,以及逻辑能力。肖认为,“处理速度在很大程度上决定了你聪明与否,但并非唯一的因素。”
这项新研究首次将健康个体具体的神经结构和智商联系起来。“大多数人更关注灰质,”肖说,“这是让我们把目光也投向白质的有力证据。”先前应用DTI的研究已将白质损伤同阿尔茨海默氏病、慢性酒精中毒、以及创伤性颅脑损伤联系起来。
加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究员们通过比较的方法将研究更进一步,他们比较了DNA几乎完全相同的同卵双胞胎和DNA仅半数相同的异卵双胞胎的白质结构。结果显示,尽管遗传因素在不同脑部区域的影响有所不同,但白质的特性还是由基因遗传度很高。
根据这一发现,顶叶白质大约85%的变异可归因于基因遗传,顶叶与个体的数学,逻辑,以及视觉空间能力有关。而仅有约45%的颞叶变异可能是出于遗传,颞叶在个体的学习和记忆中占主导作用。
汤普森及其同事们也分析了双胞胎的DNA,他们现在正在寻找与大脑白质特性有关的具体的基因变异。研究者已经发现了一个候选基因——编码一种蛋白的基因,这种被称作BDNF的蛋白可促进细胞生长。“出现一种变异的人拥有较多完整的纤维。”汤普森说。
对于智商在基因和神经解剖方面基础的研究历来备受争议,很大程度上是因为反对者害怕这样的结果会产生一种对于能力和教育的决定论观点。“人们担心一旦某些事情是由基因决定的,那他们对它就无能为力了,”汤普森说。“然而这根本不是真的。”例如,一个普通跑步的人和一个由基因决定有天赋的赛跑运动员都可以通过训练而有所提高。
但是正如沃登指出的,因为一次独立的脑部扫描不可能预测一个人的智商,所以争论可能仍要持续讨论下去。“报告描述了很多个体的汇总数据,”他说。“但这并不就是说我们可以做一次扫描然后就可以决定一个人的智商。这可能将要实现,但目前为止我们还不得而知。”
大脑成像揭示高智商的秘密
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