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更大的大脑更聪明 但不是很多

英语成语“高雅”源于对颅骨内部几乎无法容纳大脑的物理描述,源于长期以来对大脑和智力之间存在联系的信念。

200多年来,科学家一直在寻找这种联系。开始使用粗略的测量方法,例如估计的颅骨体积或头围,在过去的几十年里,当MRI对脑容量进行高度准确的计算时,调查变得更加复杂。

然而,这种联系仍然模糊不清,许多研究未能解释混淆变量,如身高和社会经济状况。已发表的研究也受到“发表偏倚”的影响,这种倾向只能发表更值得注意的发现。

由宾夕法尼亚大学沃顿商学院的Gideon Nave和阿姆斯特丹自由大学的Philipp Koellinger领导的一项新研究,是同类研究中规模最大的一项研究,澄清了这种联系。研究人员利用有关大脑尺寸的MRI信息与超过13,600人获得的认知表现测试结果和教育程度测量相关联,研究人员发现,正如之前的研究所表明的那样,大脑体积与认知表现之间存在正相关关系。试验。但这一发现伴随着重要的警告。

“效果就在那里,”沃顿商学院营销学助理教授Nave说。“平均而言,大脑较大的人在认知测试中的表现往往比脑力较小的人更好。但是大小只是图片的一小部分,解释了测试表现变异的2%左右。达到效果甚至更小:额外的“杯子”(100平方厘米)大脑会使普通人的受教育年限增加不到五个月。“Koellinger说:“这意味着除了这一个因素之外,多年来受到如此多关注的因素占认知测试表现的其他变异的98%。”

“然而,这种影响非常强大,以至于所有未来的研究都试图解开更细粒度的大脑解剖学测量和认知健康之间的关系,这应该可以控制总脑容量。因此,我们认为我们的研究很小但很重要,有助于更好地理解认知健康的差异。“

Nave和Koellinger在这项工作上的合作者发表在心理科学杂志上,其中包括宾夕法尼亚大学心理学系Baird Term教授Joseph Kable。Wi Hoon Jung,Kable实验室的前博士后研究员;和Koellinger实验室的博士后RichardKarlssonLinnér。

研究人员从一开始就力求在研究中尽量减少偏见和混杂因素的影响。他们预先登记了这项研究,这意味着他们发布了他们的方法,并承诺提前发布,因此如果研究结果似乎微不足道,他们就不能简单地埋没研究结果。他们的分析还系统地控制了性别,年龄,身高,社会经济状况和人口结构,使用参与者的遗传学进行测量。例如,身高与更高的更好的认知表现相关,但也与更大的脑尺寸相关,因此他们的研究试图将大脑尺寸的贡献归零。

早期的研究一致地确定了大脑尺寸和认知表现之间的相关性,但由于研究包括更多的参与者,这种关系似乎变得越来越弱,因此Nave,Koellinger及其同事希望以一个相比之前的努力相比较的样本量来追求这个问题。

该研究依赖于最近积累的数据集,即英国生物银行,这是一个来自英国50多万人的信息库。生物银行包括参与者的健康和遗传信息,以及大约20,000人的一部分脑部扫描图像,这个数字正在逐月增长。

“这给了我们以前从未存在过的东西,”科林格说。“这个样本量巨大 - 比之前关于这个主题的所有研究都大70% - 并且允许我们以更高的可靠性测试大脑大小和认知表现之间的相关性。”

测量认知表现是一项艰巨的任务,研究人员指出,即使本研究中使用的评估也存在缺陷。参与者采用了一个简短的调查问卷,测试逻辑和推理能力,但没有获得知识,产生相对“嘈杂”的一般认知表现衡量标准。

使用包含各种变量的模型,该团队研究了哪些可以预测更好的认知表现和教育程度。即使控制其他因素,如身高,社会经济状况和遗传祖先,总脑容量也与两者正相关。

这些发现有些直观。“这是一个简化的类比,但想到一台电脑,”Nave说。“如果你有更多的晶体管,你可以更快地计算并传输更多的信息。它可能在大脑中是相同的。如果你有更多的神经元,这可能会让你有更好的记忆,或者并行完成更多的任务。

“然而,实际上事情可能要复杂得多。例如,考虑一个更大的大脑,这是一个高度可遗传的,与更好的父母相关联的可能性。在这种情况下,更大的大脑和测试表现之间的关联可能只是反映了养育对认知的影响。如果没有更多的研究,我们将无法深究这一点。“

该分析的一个显着发现涉及男性和女性之间的差异。“就像身高一样,男性和女性在脑容量方面存在相当大的差异,但这并没有转化为认知表现的差异,”Nave说。

对脑部扫描进行更细致的研究可以解释这一结果。其他研究报道,在女性中,大脑皮层(大脑前部的外层)往往比男性更厚。

“这可能解释了这样一个事实:尽管平均大脑相对较小,但男性和女性之间的认知能力没有显着差异,”Nave说。“当然,还有很多其他事情可以继续下去。”

作者强调,脑容量和“脑力”之间的总体相关性很弱;在招聘过程中,没有人应该测量求职者的头部规模,Nave开玩笑说。事实上,从分析中脱颖而出的是大脑体积似乎很难解释。育儿方式,教育,营养,压力等因素可能是本研究未经过专门测试的主要因素。

“以前对大脑尺寸和认知能力之间关系的估计是不确定的,真正的关系实际上可能非常重要,或者说,与零无差异,”Kable说。“我们的研究使得该领域对这种影响的大小及其向前发展的相对重要性更加自信。”

在后续工作中,研究人员计划放大以确定大脑的某些区域或它们之间的连通性是否在促进认知方面发挥着巨大作用。

他们也希望深入了解认知表现的生物学基础可以帮助阐明有助于环境因素的环境因素,其中一些环境因素可能会受到个人行为或政府政策的影响。

“假设你有必要的生物学成为一个梦幻般的高尔夫球或网球运动员,但你从来没有机会参加比赛,所以你永远不会发现自己的潜力,”Nave说。

Koellinger补充说:“我们希望,如果我们能够理解与认知表现相关的生物因素,它将使我们能够确定人们能够最好地发挥其潜力并保持认知健康的环境条件。我们只是在这里开始划破冰山的表面。“

该研究得到了ERC Consolidator Grant,沃顿商学院神经科学计划和沃顿商学院院长研究基金的支持。

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