智力的生物学根源

作者: SHAWNA WILLIAMS

来源: 环球科学

发布日期: 2018-12-01 09:56:57

本文探讨了智力的生物学根源,从弗林效应到大脑结构和遗传学的研究,揭示了智力的定义、测量及其潜在的生物学机制。文章还讨论了通过教育和脑刺激提升智力的可能性,以及智力模型的多样性和复杂性。

你有多聪明不取决于大脑有多努力,而在于它的效率有多高。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。科学家在努力,IQ也仍然会不断提升。

1987年,新西兰奥塔哥大学的政治学家詹姆斯·弗林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。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。

要理解弗林效应首先得对智力进行定义。二十世纪初,英国心理学家查尔斯·斯皮尔曼发现可以利用个人在不相关的智力任务中的表现预测他在其他任务的表现。斯皮尔曼提出常规智力的标准量,他把其称作g,并认为g是造成这种共性的原因。现在,科学家已经提出个体间g水平差异的生物学机制,从大脑大小和密度、神经元活动的同步性到大脑皮层的整体连接性。然而,g的确切生理起源仍无定论,研究人员也无法对个体间智力差异作出解释。

寻找g自斯皮尔曼时代以来,g和旨在衡量它的IQ测试已被证明十分可靠。他发现人们在不同测试之间的相关性是可测量的,现在很多研究也支持了这一观点。许多研究表明,高智商与高收入和教育水平相关,也与更低的慢性病、残疾和早期死亡风险相关。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。

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。

2007年,海尔和新墨西哥大学的雷克斯·荣格基于此和其他神经成像研究,提出了顶额整合理论,即智力中心相关脑区。研究人员发现,即使智力相似的人在执行相同的心理任务时,其激活模式也会有所不同。他说,这表明大脑可使用多种方式解决同一问题。测试分数最高的人实际上有着最低的大脑活动,这表明使你聪明的并不是你的大脑工作有多努力,而是其工作效率有多高。

智力的模型除了没有足够精确的工具之外,一些研究人员认为解答智力问题的关键在大脑的解剖结构中。“20世纪的大脑研究认为解剖结构是最重要的。”麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的神经生理学家厄尔·米勒说,但是在过去的10到15年里,学界发现这种观点过于简单了。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。

基因中的g当神经科学家从大脑结构和活动方向探索智力基础时,遗传学家正从不同的角度进行研究。迄今为止,伦敦经济学院的心理学研究者索菲·冯·斯图姆估计,大约25%的个体智力差异可由基因组中的单核苷酸多态性来解释。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。

智力升级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。但是,对众多研究的回顾发现,没有令人信服的证据表明这种游戏可以增强整体认知能力。现在这些大脑训练一般被认为是名不副实的。近几十年来,通过穿透颅骨的轻微电脉冲或磁脉冲的经颅脑刺激已经显示出增强智力的潜力。

探索思维智力的生物学基础仍然是一个黑匣子,不仅如此,研究者们还在试图认清这个概念本身。虽然g的实用性和预测能力被广泛接受,但是替代模型的支持者认为其是认知能力的平均值或总和,而不是造成认知能力的原因。剑桥大学神经科学家罗吉尔·基维特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。

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