整个大脑连接可能是最好的预测“一般智力”

几十年来科学家们的理解大脑结构和功能连接驱动智慧。一项新的分析提供了迄今最清晰的图片不同的脑区和神经网络如何有助于一个人的解决问题的能力在不同的情况下,被称为一般智力特征,研究人员报告。

他们详细的研究结果在《大脑映射。

研究使用“connectome-based预测建模”比较五个关于大脑如何产生情报,说Aron巴氏教授心理学,生物工程和神经科学伊利诺伊大学香槟分校领导第一作者埃文·安德森的新工作,现在一个研究员球航空和技术公司在美国空军研究实验室工作。

“理解的认知能力是智力的基础,大脑中的神经科学家寻求自己的生物学基础,“巴氏说。“现代理论试图解释如何解决问题的能力是通过大脑的信息处理架构。”

生物的理解这些认知能力要求”描述智力的个体差异和解决问题的能力如何与大脑网络的底层架构和神经机制,”安德森说。

从历史上看,情报理论集中在局部脑区如前额叶皮层,在认知过程中发挥着关键作用如计划、解决问题和决策。最近的理论强调特定的大脑网络,而另一些研究不同网络重叠和相互作用,巴贝说。他和安德森检验这些理论对建立自己的“网络神经科学理论”,认为情报走出大脑的全球架构,包括强和弱连接。

“强烈涉及高度连接的信息处理中心建立连接,当我们了解世界,成为善于解决常见问题,”安德森说。“弱连接神经联系较少但使灵活性和适应性的解决问题。“这些连接在一起,”提供必要的网络体系结构,解决我们生活中遇到的不同问题”。

为了测试他们的想法,研究小组招募了一个人口多样化的297名本科学生,首先要求每个参与者进行一个全面的电池的测试,用来评估在各种情况下解决问题的能力和适应性。这些同样的多样化的测试通常用来测量一般智力,巴贝说。

研究人员收集静息状态下的功能磁共振成像扫描每个参与者。

“人类大脑的真正有趣的特性之一是它如何体现丰富的星座网络活跃甚至当我们在休息的时候,“巴氏说。“这些网络创造心灵的生物基础设施和被认为是大脑的内在属性。”

这些包括frontoparietal网络,使认知控制和目标导向决策;背的关注网络,艾滋病在视觉和空间意识;突出网络,将注意力转移到最相关的刺激。之前的研究表明,这些和其他网络的活动当一个人是醒着的但不是从事一项任务或关注外部事件“可靠地预测我们的认知技能和能力,”巴贝说。

认知测试和功能磁共振成像数据,研究人员能够评估理论最佳预测参与者进行智力测试。

“我们可以系统地调查一个理论预测的一般智力基于大脑区域的连接或网络理论需要,”安德森说。“这种方法使我们可以直接比较的证据神经科学预测由目前的理论。”

研究人员发现,考虑到整个大脑的功能产生最精确的预测一个人的解决问题的能力和适应性。举行这样即使占大脑区域的数量包括在分析中。

情报的其他理论还预测,研究人员说,但网络神经科学理论优于那些仅限于局部脑区或网络在许多方面。

研究结果显示,“全球信息处理”在大脑中是如何的基础个体认知的挑战,克服了巴贝说。

”,而不是来自一个特定的地区或网络情报似乎摆脱全球架构的大脑和反映系统网络函数的效率和灵活性,”他说。

参考:安德森ED,巴贝正义与发展党。认知神经科学研究人类智力理论:connectome-based预测建模方法。人类大脑图谱。2022年。doi:10.1002 / hbm.26164

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