智能就是连通性
你正在沙发上睡午觉,儿子突然出现,让你帮他做数学作业。这种从休息状态到工作模式的转变对大脑来说是相当具有挑战性的。根据任务类型,必须激活特定的神经网络。根据任务的复杂程度,不同的网络可能必须进行交互。所有这些都需要能量和力量。
该杂志最近发表了一项新研究大脑皮层说明一个人的智商越高情报得分越高,他们就越容易在静息状态和不同状态之间切换任务州。这种能力基于特定的神经元网络及其通信结构。”的功能大脑网络在静息状态下,测试智力得分较高的个体的结构与各种认知任务所需的结构更相似,”克尔斯滕·希尔格博士说。
研究人类智力的大脑基础
克尔斯滕·希尔格(Kirsten Hilger)是Würzburg大学心理一系“行为与认知网络”研究小组的负责人。了解人类智力的神经基础是她研究的重点之一。她的主要兴趣是功能性和结构性大脑网络之间的关系,以及它们对智力个体差异的意义。她与博士生Jonas a . Thiele和来自美国布卢明顿印第安纳大学的团队一起进行了由德国研究基金会(DFG)资助的项目。
功能性和结构性的大脑网络——为了解释这种差异,神经科学家使用了一个简单的图像:如果你把大脑不同区域之间的信息交换想象成从伦敦到芝加哥的货物运输,高速公路就代表了结构性的大脑连接——高速公路基础设施越好,交通越快。相比之下,交通量与大脑的功能连接相对应。这些功能连接是当前研究的主题。
一项有800多名成年人参与的研究
为此,该团队使用了多中心项目的数据,这些数据来自800多名成年人,这些数据是在国际“数据共享”倡议的范围内提供给研究人员的。这项研究的参与者要么在休息,要么必须完成各种任务。在此期间,他们的大脑活动被监测功能性磁共振成像(fMRI)。
需要完成7种类型的任务,每一种都代表不同的认知过程。为了激活他们的工作记忆,参与者必须决定,例如,一长串图像中的最后一张图像是否与之前展示的图像相同。为了研究语言处理,他们听了一个故事;然后他们必须在两个选择中选择故事的主题。为了测试社会认知能力,他们观看了运动几何物体的视频片段。然后他们被要求判断这些物体之间是否相互作用。
每一项任务都会触发大脑的适应
希尔格解释说:“磁共振成像使我们能够验证我们的假设,即高水平的一般智力与较低的大脑网络重构有关。”重新配置:这个概念也可以用道路交通的比喻来说明。
希尔格详细说明:“在静止状态下,我们测量的是基本流量,也就是说,基本流量一直在流动。”外部认知需求就相当于高峰时段或假日周末——特定于任务的交通流量出现在基线交通流量之上,根据任务的不同,需要进行不同的调整或重新配置。
高智商的人需要较少的适应
希尔格和她的团队分析了整个大脑和不同功能的大脑网络的过程,这些网络已知与特定的大脑功能有关。结果表明,智商高的人的功能网络在不同认知状态之间切换时需要较少的调整——他们的网络结构被设计成从休息状态到工作模式需要较少的重新配置。或者形象地说,他们的基线交通流动方式使这些调整不那么复杂,也不会造成拥堵。
这种效应的发生与要完成的任务类型无关,也与要处理的不同认知需求无关。它们对观察到的效应的相对贡献几乎相同。根据科学家们的说法,这一结果可以得出这样的结论:智力是一个广泛分布的“多任务大脑网络”的属性,换句话说:“智力是整个大脑适应不同需求的一种现象,”希尔格说。一个人越聪明,他的大脑网络结构就越适合执行各种认知任务。
更多信息:Jonas A Thiele等人,多任务大脑网络重构与人类智力反向相关,大脑皮层(2021)。DOI: 10.1093 / cercor / bhab473