大腦結構，真的能反映智商嗎？

撰文 | Natalia Mesa

IQ是腦成像研究中被研究得最多的特征之一。然而，根據近日發表于《科學》（Science）的一項研究，在兒童群體中，IQ與大腦結構和功能之間的關系實際上比社會經濟地位更弱。

研究結果表明，一旦控制社會經濟地位這一因素，IQ與大腦差異之間看似存在的關聯基本上就會消失。研究人員表示，這一發現凸顯了在分析腦成像數據集時納入社會經濟地位因素的重要性。

“如果你在腦成像實驗中沒有正確考慮社會經濟地位，”研究作者之一、圣路易斯華盛頓大學神經學教授尼科·多森巴赫（Nico Dosenbach）說，“你就會把自己騙了?！?/p>

多森巴赫及其同事分析了青少年腦認知發展研究（Adolescent Brain Cognitive Development, ABCD Study）中約12000名9至10歲兒童的MRI掃描數據和行為數據，尋找大腦結構和功能指標與649項心理、健康、社會及環境因素之間的相關關系。結果發現，社會經濟變量——例如家庭收入以及兒童居住地點——與功能連接性和皮層厚度的關聯最為顯著。

研究發現，社會經濟差異能夠解釋參與者之間功能連接性變異的16%。未參與該研究的斯坦福大學心理學教授拉斯·波德拉克（Russ Poldrack）表示，這屬于“此類研究中所觀察到的最大效應之一”。社會經濟地位還能夠解釋大約13%的皮層厚度變異。睡眠和屏幕使用時間也與這些大腦特征高度相關，盡管關聯強度仍弱于社會經濟因素。

波德拉克表示，這些發現對研究人員未來如何開展和解讀相關研究具有重要意義?！拔覀儽仨毞浅Ｉ钊氲厮伎伎赡艽嬖诘幕祀s因素。我們不能只是計算相關性，然后假定它們就代表了我們以為的含義?！?/p>

根據多森巴赫團隊于2022年發表的一項研究，IQ和工作記憶等心理表現指標，與大腦差異之間的關聯強于心理健康指標。然而，本研究作者之一、圣路易斯華盛頓大學醫學院放射學助理教授斯科特·馬雷克（Scott Marek）表示，當研究團隊將社會經濟地位納入分析后，他們此前發現的IQ與大腦組織結構之間的關聯便消失了。

在這項新研究中，研究團隊訓練機器學習模型，根據腦掃描數據預測IQ。當模型使用完整的ABCD數據集進行訓練時，能夠準確預測IQ；但當模型僅使用高社會經濟地位兒童的數據進行訓練時，預測能力則消失了。研究顯示，僅使用較低社會經濟地位兒童的數據訓練的模型，其預測IQ的效果與使用全部樣本訓練的模型一樣好。

即使這些模型最初只是被訓練來根據腦掃描預測IQ，它們對兒童社會經濟地位的預測能力仍然超過了對IQ的預測能力。馬雷克表示，這說明模型實際上識別的是社會經濟地位在大腦中的特征信號，卻將其誤認為是IQ的信號。

“他們居然能夠基于社會經濟地位建立出具有預測能力的模型，這令人難以置信?！蔽磪⑴c該研究的匹茲堡大學精神病學與兒科學教授比阿特麗斯·盧娜（Beatriz Luna）表示?！拔覀冊揪椭庇X認為社會經濟地位會產生影響，但這種影響的強度仍然令人驚訝?！?/p>

多森巴赫指出，社會經濟地位與感覺皮層和運動皮層的關聯最強，而不是與負責高級認知功能的額頂葉區域關聯最強。此前研究表明，這些感覺和運動區域也會對覺醒狀態產生反應，包括睡眠不足和壓力。因此，這些大腦變化可能反映了兒童如何適應自身所處環境。波德拉克表示，他在一年時間里數百次掃描自己的大腦時也觀察到了類似現象。功能連接性變化最大的區域同樣出現在感覺和運動區域，而且這些變化與他是否攝入咖啡因密切相關。

研究人員表示，這項新研究并不能直接證明社會經濟地位或其他變量導致了大腦功能差異。但馬雷克認為，這些發現可以作為一個“路標”，為未來探索具體機制的研究提供方向。

波德拉克表示，這篇論文“提出的問題和回答的問題一樣多”。其中一個尚未解決的問題是，社會經濟地位與大腦形態和功能之間的關聯究竟反映的是即時生理狀態，還是長期發育效應。波德拉克指出，社會經濟地位與功能連接性的相關性強于與皮層厚度的相關性，而功能連接性會隨著時間發生變化，皮層厚度則在整個生命過程中相對穩定。這一點暗示，該研究所探測到的部分現象可能更接近一種短暫狀態，而非永久性結構特征。

馬雷克表示，在未來研究中，他計劃追蹤社會經濟因素與大腦功能之間的關聯究竟最早在生命的哪個階段出現。一些研究已經發現，從出生到2歲期間，就能夠檢測到社會經濟地位與大腦結構之間可測量的關聯。“我們需要弄清這種關聯究竟是在什么時候出現的，以及它對兒童此后一生中的腦健康結局意味著什么。這些問題都需要進一步探索。尤其是在像我們這樣的社會中，不平等程度已經達到當前這樣的水平?！瘪R雷克說道。

本文經授權轉載自微信公眾號“神經現實”。原文鏈接：
https://www.thetransmitter.org/brain-imaging/iqs-link-to-brain-structure-function-in-children-may-be-a-mirage/

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