研究发现：网络神经科学理论是预测智力的最佳指标

作者：伊利诺伊大学香槟分校

Study: Network neuroscience theory best predictor of intelligence

伊利诺伊大学教授阿伦-巴贝（Aron Barbey，如图）和合著者埃文-安德森（Evan Anderson）发现，考虑整个大脑的特征--而不是专注于单个区域或网络--可以最准确地预测智力。图片来源：弗雷德-兹威基

几十年来，科学家们一直在努力了解大脑结构和功能连接是如何驱动智力的。研究人员报告说，一项新的分析提供了迄今为止最清晰的图景，即不同的大脑区域和神经网络是如何促进一个人在各种情况下解决问题的能力的，这种能力被称为一般智力。

研究人员在《人类脑图谱》（Human Brain Mapping）杂志上详细介绍了他们的发现。

伊利诺伊大学香槟分校心理学、生物工程和神经科学教授阿伦-巴贝（Aron Barbey）说，这项研究使用了 "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，他与第一作者埃文-安德森（Evan Anderson）共同领导了这项新工作。

"巴贝说："为了理解作为智力基础的非凡认知能力，神经科学家研究了它们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得以实现的。

安德森说，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"。

从历史上看，智力理论的重点是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。巴贝说，最近的理论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。他和安德森用自己的 "网络神经科学理论 "检验了这些既有理论，该理论认为智力来自大脑的整体结构，包括强连接和弱连接。

"安德森说："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"。

为了验证他们的想法，研究小组招募了297名不同性别的本科生，首先要求每位参与者接受一系列综合测试，这些测试旨在衡量他们在不同情境下解决问题的能力和适应性。巴尔贝说，这些测试以及类似的各种测试通常用于测量一般智力。

接下来，研究人员收集了每位参与者的静息态功能磁共振成像扫描结果。

"巴贝说："人类大脑真正有趣的特性之一是，它如何体现出丰富的网络群，即使我们处于休息状态时，这些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，它能够进行认知控制和目标导向决策；背侧注意力网络，它有助于视觉和空间意识；以及显著性网络，它将注意力引向最相关的刺激。以前的研究表明，当一个人清醒但没有参与任务或关注外部事件时，这些网络和其他网络的活动 "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。

"安德森说："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如何。"这种方法让我们能够直接比较当前理论所做的神经科学预测的证据"。

研究人员发现，考虑到整个大脑的特征，对一个人解决问题的能力和适应性的预测最为准确。即使考虑到分析中包含的脑区数量，这一结果也是如此。

研究人员说，其他理论也能预测智力，但网络神经科学理论在许多方面都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。

"他说："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。

巴贝还是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，也是伊利诺伊大学语言与听力科学教授和神经科学项目成员。

(责任编辑：泉水)

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