浅析一般智力的神经机制论文(2)
时间：2021-08-31三、白质、灰质与一般智力的相关性
白质和灰质是中枢神经系统的两个主要元素。人脑剖而中的白质组织，位于皮层深而，由大量髓磷脂(脂质)组成，由连合、联络和投射三类纤维组成，控制着神经元共享的讯号，协调脑区之间的正常运作;而灰质由神经元、神经胶质细胞、毛细血管组成。比较来看，白质反映轴突数量和厚度以及其髓鞘形成程度;灰质反映神经元胞体和树突分支生长的数量和密度。白质支持了信息在脑内流动的有效性，尤其是白质弓形束在脑内信息交流中扮演一个至关重要的角色;而灰质支持信息加工容量。
弥散张量成像技术(DTI)是目前检测脑白质纤维束最好的无创性成像方法。它能利用组织中水分子自由热运动的各向异性原理，以三维形式呈现神经纤维束的联接和走行分布，能准确评价白质纤维束之间的空间解剖关系和受侵情况。DTI可获得一系列完整的正常脑白质纤维图像，可显示的纤维束包括:弓状束、上下纵行束、钩回束、视听辐射、前连合、脐服体、锥体束、薄形束、楔形束、内侧束、红核脊髓束、顶盖脊髓束、中盖束、三叉神经丘脑背侧束、上中下脑脚、动眼和三叉神经根部纤维等。DTI指标包括:部分各向异性(FA)、平均扩散率(MD)、径向弥散(RA)和轴向弥散(AD)
另一个测量白质神经化学完整性的技术是磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)，它是测定活体内某一特定组织区域化学成分的唯一的无损伤技术，是磁共振成像和磁共振波谱技术完美结合的产物，是在磁共振成像的基础上又一新型的功能分析诊断方法。现在用于MRS检测的核素有1H,13C,19F,23Na,31P。
近年来研究使用DTI和MRS技术揭示了白质完整性与一般智力的联系性，强调白质完整性对一般智力的重要作用。比如，Schmithorst等用这两种技术扫描47位儿童和青少年(平均年龄5-18岁)，选用DTI的2个指标—部分各向异性(FA)和平均弥散率(MD)，计算额、顶、枕、颞四个脑区的白质。结果显示，这两个指标与被试的一般智力(WISC -III)得分存在相关，尤其额、顶和枕区双侧和内侧的白质FA指标，而这些部位被认为是白质弓形束所在的代表性区。该研究还发现，FA与言语一般智力的相关(. 57)大于其与非言语能力的(.33)。因此，联接布罗卡区(BA 44)和韦尼克区(BA 22)的整体性白质，对于解释孩子一般智力的差异似乎更敏感。
Yu等使用DTI技术中的FA方法来评估几个部位白质神经束的完整性，将15个智障儿童和79个健康控制组做比较，并将对照组分为普通智力组和高智力组。结果显示，智障组的FA指标在胼胝体、钩束、视放射和皮质脊髓束这4个部位都显著低于控制组，而普通智力组仅在右钩束部位比高智力组低。由此表明，智障组的脑白质神经束的完整性广泛受损，且右钩束可能是一般智力差异的`一个重要神经基础。
Chiang等用DTI技术扫描92对双胞胎，首次分析基因和环境如何影响脑的神经纤维结构以及它们与认知功能的基因联接。他们评估了言语(信息、词汇和算术)和非言语智力(空间和客体分类)智力，用FA指标评价白质完整性，用结构方程模型(SEM)拟合脑内每一点上的数据，并生成三维遗传图谱。在显著控制基因条件下来检测白质完整性，发现与一般智力相关的白质完整性存在于:前额两侧、顶叶双侧、枕叶左侧(相关范围.55~ .85)。非言语智力与这6个部位的FA指标存在相关:扣带回、视放射、前侧额枕骨纤维束、内囊、胼胝体峡和放射冠。而且，共同的基因因素调节了一般智力和白质完整性的相关，二者之间存在一个共同的生理机制。
总之，这些相关结论表明，白质的纤维组织密度与一般智力存在密切联系。原因可能在于:白质的轴突直径越大，其神经传导速度越快。白质髓鞘形成和轴突直径的同时增加，在认知发展中扮演了重要角色。虽然，DTI和MRS是两项激动人心的技术，大大帮助了我们评估白质在整个脑的流向和完整性。但是，DTI技术的信度是建立在检测离散的白质神经束(如弓形纤维束)基础上的。由此，DTI技术间接、潜在地促成了白质完整性与一般智力的相关。
同时，也有研究发现了灰质与一般智力的相关性。通常，人脑并不容易被切割成不同皮层区，只有很高级的成像技术才能实现。基于体素的形态测量法(voxel-based morphometry，VBM)能够测量不连续的脑区皮层和皮层下神经元(突触群)，并用统计参数绘图方法自动将脑分割为几个不同组织(如灰质、白质、脑脊髓液等)，且空间分辨率达到毫米水平。
Colom, Jung和Haier总结出这几个区的灰质容量与斯皮尔曼的g相关显著，即前扣带回、额叶、顶叶、颞叶和枕叶。随后，他们用VBM扫描48名被试后得出结论:(1)越复杂的认知任务(即g负荷较高)，越能激活较多的灰质;(2) g与工作记忆广度的复杂任务相重叠的灰质区大于简单任务与它的重叠区。
总之，很多研究在基于体素(voxel)水平的分析上，揭示了特定脑区的白质和灰质与一般智力分数存在相关。Cignac,Vernon和Wicket综述以往研究后指出，各类研究报告大部分汇报:一般智力与整脑的白质容量未加权的平均相关值是.31，与整脑灰质容量的相关是.27。可见，比较而言，白质与一般智力的相关更大一些。
四、多个脑区的网状联接:高智力者的特点
多个脑区间的网状联接可能也是支持一般智力的重要神经基础。那么，天才智力水平高的一个重要因素是否是其脑区间的信息传递比普通人更有效?
Li等用79个青年被试来检验这一假设。他们使用弥散张量纤维束成像技术进一步分化脑的解剖结构，着重关注脑两半球内部和两半球之间的网状联接，构建了6个白质神经束:胼胝体的膝、胼胝体的体、胼胝体的压部、扣带、皮质脊髓束、顶枕部纤维束，并计算被试神经网状联接的拓扑特征。他们依据IQ得分，将被试分为普通智力组和高智力组。结果，高智力组表现出特有的相对短的信息传递路径和比较高效的神经网状联接整体效应(控制了性别和年龄差异后)，表明他们的脑具有更高效的平行信息转换功能。由此，该研究充分支持了脑整体信息传递的效率是一般智力差异的重要生理基础。
Lee等挑选18个天才(瑞文推理得分M±SD = 33. 9±0.8， >99%)和18个韩国普通青少年(瑞文推理得分M±SD=22.8±1.6，60%)，用fMRI来扫描被试执行两种推理任务(g的高负荷和低负荷)时的脑活动。结果，两组被试都发现在双侧额顶区的几个部位激活增加了，即侧前额、扣带回和后侧顶皮层。但是，天才组在后侧顶叶皮层的激活比普通组更大。而且，在顶叶上侧和内侧与一般智力个体差异相关更高。因此，高智力者通过后顶区的优先激活而使额顶部位的神经联接发挥作用。
总之，近期研究己经表明，人脑有一个复杂的网状联接系统，它可以在空间分散但功能联系的不同脑区之间连续不断地转换信息，由此暗示，脑内部聚集了多个高水平的局部神经束，使其可以发生长距离联接，保证了整个脑网络之间的高效运作。因此，脑组织结构的高效率运作可能是一般智力的一个重要生理基础。而高智力者的神经网状联接的整体效率与一般智力联系尤为密切，尤其发生在额顶区。且他们在执行任务过程中，比普通人的脑区激活程度更大，但持续时间更短。五、小结
从以上分析可见，多项研究表明了脑总体的大小、几个特定脑区、以及特定脑区的灰质和白质均与一般智力存在联系性。整个脑的神经网状联接和特定脑区对一般智力的影响都很重要。虽然特定脑区与一般智力的相关性仍存在一些争议，但总体而言，额叶和顶叶皮层是一般智力加工的重要脑区。未来研究需要整合多学科(如心理学、心理测量、遗传学、基因学神经学)的研究结果，以便将一般智力的神经机制准确地揭示出来。
总之，如何将一般智力的神经机制准确地定位出来，如何绘制“神经—智力”的综合性蓝图，这对人类来说，始终将是一个激动人心的挑战。
【浅析一般智力的神经机制论文】相关文章：
