作者：伊利诺伊大学香槟分校

伊利诺伊大学的阿伦·巴贝教授（Aron Barbey，如图）及其合著者埃文·安德森（Evan Anderson）发现，考虑整个大脑的特征，而非单一区域或网络，能够最准确地预测智力水平。图片来源：弗雷德·兹威基

数十年来，科学家们一直在努力揭示大脑结构与功能连接如何驱动智力。研究人员的新分析提供了迄今为止最清晰的视角，阐明了不同大脑区域和神经网络如何促进个体在各种情境下解决问题的能力，这种能力被称为一般智力。

研究成果已在《人类脑图谱》（Human Brain Mapping）杂志上发表。

巴贝教授表示，这项研究采用“基于连接体的预测建模”来比较大脑如何产生智力的五种理论，他与第一作者安德森共同领导了这项研究。

巴贝指出：“为了理解智力背后的非凡认知能力，神经科学家们研究了这些能力在大脑中的生物学基础。现代理论试图解释我们解决问题的能力是如何通过大脑的信息处理架构实现的。”

安德森补充道，要从生物学角度理解这些认知能力，需要“描述智力和解决问题能力的个体差异与大脑网络的基本架构和神经机制之间的关系”。

历史上，智力理论往往集中于前额叶皮层等局部脑区，前额叶皮层在计划、解决问题和决策等认知过程中发挥着关键作用。巴贝表示，最近的理论则强调特定的大脑网络，而其他理论则研究不同网络如何相互重叠和相互作用。他和安德森用“网络神经科学理论”检验了这些既有理论，认为智力源于大脑的整体结构，包括强连接和弱连接。

安德森解释道：“强连接涉及高度连接的信息处理枢纽，当我们了解世界并善于解决熟悉的问题时，这些枢纽就建立起来了。弱连接的神经联系较少，但能够实现灵活性和适应性解决问题。”这些连接共同“提供了解决生活中遇到的各种问题所必需的网络结构”。

为了验证他们的假设，研究小组招募了297名不同性别的本科生，要求每位参与者接受一系列综合测试，以衡量他们在不同情境下的解决问题能力和适应性。巴贝表示，这些测试通常用于测量一般智力。

随后，研究人员收集了每位参与者的静息态功能磁共振成像（fMRI）扫描结果。

巴贝指出：“人类大脑的一个有趣特性是，即使在休息状态下，丰富的网络群也处于活跃状态。这些网络创造了思维的生物基础设施，被认为是大脑的固有属性。”

这些网络包括前顶叶网络，负责认知控制和目标导向决策；背侧注意力网络，帮助视觉和空间意识；以及显著性网络，将注意力引向最相关的刺激。之前的研究表明，当个体清醒但未参与任务或关注外部事件时，这些网络的活动“能可靠地预测我们的认知技能和能力”，巴贝说。

通过认知测试和fMRI数据，研究人员能够评估哪些理论最能预测参与者在智力测试中的表现。

安德森表示：“我们可以根据某一理论所涉及的大脑区域或网络的连通性，系统地研究该理论对一般智力的预测效果。这种方法使我们能够直接比较当前理论所做的神经科学预测的证据。”

研究发现，考虑到整个大脑的特征，预测个体解决问题的能力和适应性最为准确。即使在分析中包含的脑区数量相同的情况下，这一结果依然成立。

研究人员指出，尽管其他理论也能预测智力，但网络神经科学理论在许多方面优于那些局限于局部脑区或网络的理论。

研究结果表明，大脑中的“全局信息处理”是个体克服认知挑战的根本。

巴贝总结道：“智力并非源于某个特定的区域或网络，而是从大脑的整体结构中产生的，反映了全系统网络功能的效率和灵活性。”

巴贝教授同时担任贝克曼先进科学与技术研究所（Beckman Institute for Advanced Science and Technology）、卡尔·R·沃斯基因组生物学研究所（Carl R. Woese Institute for Genomic Biology）的教员，以及伊利诺伊大学语言与听力科学教授和神经科学项目成员。