新的造影技术凸显脑内连结与高智商的关联

新的造影技术凸显脑内连结与高智商的关联

编译|Mumu Dylan

  近几年来,科学家致力于研究大脑与人类行为(如智商和精神障碍)之间的关联,设法绘製大脑各区域的连结,尝试深入了解所谓的「神经网路体」(Connectome,或称联结体)。最近,剑桥大学和美国国立卫生研究院科学家领导的国际研究小组发表在《Neuron》期刊的研究指出,藉由分析核磁共振成像(MRI)採集的传统脑部扫描,能够绘製出大脑神经网路体的图谱。而这种新颖且相对简单的造影技术,也显示出个体脑内连结与智商的关联。

  研究团队比较296名青春期受试者的脑内成像,接着再与另外124名受试者的脑内成像比较来验证研究结果。团队一开始使用传统的3T核磁共振成像(3T MRI,3T代表磁场强度),直到后来剑桥大学装设功能更强大的7T核磁共振成像,为科学家提供了更精準的人类大脑图谱。

  传统核磁共振成像扫描所提供的大脑单一图像,可从中计算大脑的多种结构特徵。也就是说,每个大脑区域都能找到十多种不同的特徵。研究人员表示,如果区域之间具有相似特徵,它们就会被定义为「形态测量学的相似性」 (morphometric similarity),并假设两者为脑内相互连结的网络。

  藉由「形态测量学的相似性网路」(MSNs)科学家便可构建出一幅显示「枢纽」(大脑不同区域之间的主要连结点)如何相互连结的集成图像。他们发现「形态测量学的相似性网路」里的脑内连结与更高级别的功能(如问题解决和语言能力)有关,也与智商息息相关。

新的造影技术凸显脑内连结与高智商的关联

  剑桥大学博士候选人雅各‧赛德里兹(Jakob Seidlitz)解释说:「我们发现高级别大脑区域的『枢纽集成』之间有明确连结。换句话说,它们与神经网路体的其他部分密切联繫,也与个体的智商相关。枢纽在大脑中传递信息,当这种联繫越强时,大脑处理讯息的能力就越好。」

  研究人员指出,儘管受试者的智商各不相同,但形态测量学的相似性网路就佔了差异的40%左右,而7T核磁共振成像所提供的高解析多模态数据,能解释更大规模的个体差异。

  赛德里兹补充说:「但它还是无法告诉我们差异究竟从何而来,以及为何某些人的大脑比其他人具有更强的联繫:是遗传或后天教育培养吗?在发育过程中,这些关联又是如何增强或减弱?」

  剑桥大学精神病理学主任艾德‧布摩尔(Ed Bullmore)教授表明:「它让我们离『以脑部扫描评估智商』的概念更进一步,而不是继续依赖智商测验。新的造影技术也能帮助我们更了解精神障碍的症状与成因,例如焦虑、忧郁症,甚至精神分裂症患者的大脑连结是如何出现分歧。」

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