脑电波能测量智力吗?


2022-07-01 11:34:57


从上世纪以来,多个研究显示人类智力在不断上升。科学家也尝试用一个标准值来阐述智力是什么。但是无论是从解剖学还是遗传学角度,目前都没有一个统一的理论告诉我们智力是什么。


1987年,新西兰奥塔哥大学的政治学家詹姆斯·弗林James Flynn)记录了一个奇特的现象:多个人类群体的智力随时间普遍提高。数十年来,14个国家的人口平均智商分数均有所上升,其中一些甚至幅度极大。弗林最初怀疑这一趋势是测试出了问题。然而在接下来的几年里,有更多的数据和分析证明了人类智力确实随时间在增加,人们把这种趋势也称作弗林效应Flynn Effect)。其认为智力增加的原因包括:教育的增加、营养的改善、技术的发展、以及铅暴露的减少等等。


最近一项针对1475名欧洲青少年的认知能力测试表明,智力与一系列广泛的生物学特征相关联,包括已知的遗传标记、多巴胺信号通路相关基因的表观遗传修饰、纹状体中的灰质密度(运动控制和奖励反应的关键脑区),以及纹状体对意外奖励线索的响应。


早期对脑损伤患者的研究指出,额叶对人类解决问题很关键。在上世纪80年代后期,加州大学尔湾分校的理查德·海尔(Richard Haier)和他的同事记录了人们在解决抽象推理难题时的大脑图像,他发现解题过程激活了大脑额叶、顶叶和枕叶的特定区域并加强了它们之间的联系。额叶与计划和注意力有关;顶叶负责整合感觉信息;枕叶则会处理视觉信息——这些能力均对解谜十分有用。但海尔指出,更多的活动并不意味着更强的认知能力。“测试分数最高的人实际上大脑活动最低,这表明,聪明并不取决于你的大脑工作有多努力,而是取决其工作效率有多高。”



一个被脑部扫描和对大脑受损患者的研究所支持的有名假说提出,智力位于大脑中特定的神经元簇,其大多位于前额叶和顶叶皮质


研究人员已经提出大脑的其他特性可能也是智力的根基。例如,米勒一直在追踪当多个神经元同步放电时产生的脑电波活动,他认为该活动可能和智商有关。在最新的研究中,他和同事们将脑电图电极连接到猴子的头部,这些猴子在看到相同物体时会作出相应反应。这个任务依赖记忆来完成,以及存取和提取相关信息的能力,并且该行为会产生高频γ波低频β波峰


从左到右:脑波:皮层中神经元同步放电产生的β波和γ波的谐波,是完成认知任务的必需;网络神经科学理论:智力产生于大脑内部的整体通讯;可塑性:大脑对变化的响应

 

米勒猜测这些波指挥着大脑的“交通”,确保神经信号去往相应的神经元。γ波是自下而上的,它搭载了你正在思考的内容。β波是自上而下的,它搭载了决定想法的控制信号,”他说,“如果你的β波没有强大到控制γ波,你的大脑就会处于分心状态。”

 

哈佛大学的艾米利亚诺·桑塔内奇(Emiliano Santarnecchi)和意大利锡耶纳大学的西蒙尼·罗西(Simone Rossi)也认为智力是全脑的特性,但是他们认为整体的可塑性是智力的关键,即大脑重新组织的能力。大脑在受到经颅磁刺激或电刺激后会反应产生活动,我们能够以此来测量可塑性, 桑塔内奇说。“有些个体不在我们刺激的点产生反应,而是在同一网络中其他节点产生反应,”他说,还有些人的大脑“信号开始到处传播。”他的研究小组发现,智商测试所测出更高的智力与更特异性的网络响应是对应的。桑塔内奇推断这“某种程度上反映了,越聪明的大脑效率越高

 

为了寻找决定智力的基因,研究人员扫描了数千人的基因组。例如,今年早些时候,南加州大学的经济学家丹尼尔·本杰明(Daniel Benjamin)和他的同事们分析了110多万欧洲后裔的数据,确定了基因组中1200多个位点与教育程度相关,教育程度一定程度可以反映智力水平。“智力和学习成绩高度相关,遗传上也显示同样联系,”冯·斯图姆说,他最近参与合著了一篇关于智力遗传学的综述。在本杰明的研究中,基因对个体教育水平差异的贡献是11%;相比之下,对家庭收入的贡献是7%

 

Daniel Benjamin

 

操纵智力的想法是诱人的,且不乏尝试。大脑训练游戏曾被看好能提高智力。通过练习,玩家可以提高他们在这些简单的电子游戏上的表现,这些游戏需要用到快速反应或短期记忆等技巧


大脑360中的大脑训练游戏


剑桥大学神经科学家罗吉尔·基维特(Rogier Kievit)和他的同事去年发表的一项研究表明,智力是互相加强的特殊认知能力的一个综合指标。通过算法预测研究人员发现,最合适的智力模型是互利模型,即不同的认知能力相互支持形成正反馈。

 

当研究人员努力研究棘手的智力问题时,有人提到:我们这个物种是否聪明到能理解我们自己智力的基础?虽然研究者们普遍认为,要解决这个问题还有很长的路要走,但大多数人态度都很乐观,认为未来几十年将出现关于该问题的重大见解。

 

“现在的发展不仅关注人类大脑连接的映射,也开始关注突触映射,”海尔说。“这将使我们对智力等基本生物学机制的理解达到一个全新的水平。”

 

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