Ø版本人類進(jìn)化的過程中，我們的大腦大規(guī)模擴(kuò)張。在過去幾百萬年中膨脹的區(qū)域之一是大腦皮質(zhì)，大腦的皺紋外層。它處理感官信息，協(xié)調(diào)我們的動(dòng)作，并負(fù)責(zé)我們的高階函數(shù)，例如語言處理和解決問題。

科學(xué)家們正在仔細(xì)研究皮層的結(jié)構(gòu)，以尋找關(guān)于它在我們生命中的發(fā)展以及我們作為一個(gè)物種的進(jìn)化以及了解遺傳與智力相交的地方的線索。對(duì)數(shù)百個(gè)發(fā)育中的大腦進(jìn)行的一項(xiàng)新研究揭示了從兒童期到成年期發(fā)育的皮質(zhì)表面區(qū)域的三重重疊，在進(jìn)化過程中擴(kuò)展，并與遺傳有關(guān)。他們今天(3月4日)在“神經(jīng)科學(xué)雜志”上報(bào)告說，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)智商測試分?jǐn)?shù)與智力相關(guān)地區(qū)的表面積之間存在基因介導(dǎo)的聯(lián)系。

“我認(rèn)為這是一項(xiàng)非常非常強(qiáng)大的工作，” 荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的神經(jīng)科學(xué)家Rachel Brouwer說，他不參與這項(xiàng)研究。作者提到大腦哪些區(qū)域的變異性最多由基因解釋，但通過尋找與進(jìn)化擴(kuò)張和神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的聯(lián)系，“它試圖將[遺傳性]與它在更廣泛的圖景中實(shí)際意義聯(lián)系起來，”她說。

該研究的作者分析了677名兒童的MRI掃描腦部掃描結(jié)果。掃描讓他們映射孩子的大腦，揭示他們的皮質(zhì)皺褶，凹槽和線圈的布局。通過將大腦的特征與樣本中的遺傳變異聯(lián)系起來，研究人員可以探索基因在發(fā)育和進(jìn)化過程中如何構(gòu)建大腦。

研究人員使用圖像處理工具測量了皮質(zhì)的厚度及其表面積。“這是一個(gè)衡量你是否基本上采取了皮質(zhì)，你展開它。。。賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)遺傳學(xué)家，該研究的作者之一J. Eric Sc??hmitt說：“就像披薩一樣。”

Brouwer說，這項(xiàng)研究的結(jié)果指出了大腦表面區(qū)域在發(fā)育過程中的重要性，直到最近還沒有像總體積或皮質(zhì)厚度那樣受到關(guān)注。

研究人員還通過比較包含大量相同和異卵雙胞胎，兄弟姐妹和家庭成員的樣本中的大腦來研究這些特征的遺傳性。利用相關(guān)性基于家庭關(guān)系捕獲基因的共享部分，他們可以梳理出遺傳學(xué)與大腦某些特征之間的聯(lián)系。

人類的表面積和大腦結(jié)構(gòu)差異很大，研究人員發(fā)現(xiàn)大腦的總表面積很高。遺傳因素占變異的85%，與早期研究的結(jié)果相似。“這是可變性的很大一部分。。。。Schmitt說，基因確實(shí)在確定全球表面區(qū)域的模式中占主導(dǎo)地位。

科學(xué)家們還觀察到皮質(zhì)厚度和大腦表面區(qū)域在這些孩子中是遺傳相關(guān)的，這與成年人的早期發(fā)現(xiàn)相反，“成人”被解釋為表示不同的遺傳因素是表面積與皮質(zhì)厚度發(fā)展的基礎(chǔ)，“ John Gilmore說。北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的精神病學(xué)家，他沒有參與這項(xiàng)工作。此前，Gilmore，Schmitt及其同事在一項(xiàng)啟發(fā)該項(xiàng)目的研究中顯示了新生兒皮質(zhì)厚度和表面積的遺傳耦合。

“如果我們能找出導(dǎo)致這種耦合的實(shí)際基因是什么。。。為什么當(dāng)人們長大后它開始分開，這對(duì)我們理解發(fā)育中的大腦真的有幫助，“Brouwer說。

作者還放大了大腦的區(qū)域差異。在將虛擬大腦表面切割成大約80,000個(gè)小三角形之后，他們可以比較研究對(duì)象的大腦不同區(qū)域的表面區(qū)域。將這些數(shù)據(jù)與遺傳信息相結(jié)合，研究人員可以了解變異與每個(gè)點(diǎn)的遺傳有何關(guān)聯(lián)。當(dāng)科學(xué)家們考慮到總表面積的變化時(shí)，他們的分析揭示了大腦表面區(qū)域與整體或全球遺傳因素的關(guān)系。

這些受遺傳影響最大的區(qū)域 - 正面和顳葉皮層的大片，在語言處理和智力中很重要 - 與人類進(jìn)化過程中擴(kuò)展的大腦部分強(qiáng)烈重疊。正如其他研究所發(fā)現(xiàn)的那樣，這些區(qū)域與非人靈長類動(dòng)物的區(qū)別最大。“這導(dǎo)致我們假設(shè)可能有一個(gè)共同的遺傳因素影響所有這些進(jìn)化新穎的區(qū)域，”Schmitt說。

這些地區(qū)也是童年時(shí)期變化最快的地區(qū)，“這表明也許一些導(dǎo)致人類內(nèi)部個(gè)體差異的基因也可能隨著時(shí)間的推移而發(fā)展，”Schmitt說。“我發(fā)現(xiàn)這非常有趣。我想知道它們是什么基因。“這項(xiàng)研究沒有確定控制腦表面積變化的實(shí)際基因。他說，要找到這些基因需要更大的樣本量。

通過分析他們的基因描述性腦圖以及他們給予孩子的智商測試結(jié)果，研究人員可以梳理出與測試中更高性能相關(guān)的皮質(zhì)哪些區(qū)域可能與遺傳有關(guān)。

他們的結(jié)果突出了一些區(qū)域，但大腦的一個(gè)區(qū)域確實(shí)脫穎而出，將這些線連接起來 - 大腦左側(cè)的超邊緣回。“這幾乎是每個(gè)人都能接受的大腦語言中心，”施密特解釋道。他說，相關(guān)性幾乎是一個(gè)，基本上與它們可以得到的一樣高，這意味著在該點(diǎn)中IQ與表面積之間存在幾乎完美的遺傳重疊。

這不是第一項(xiàng)尋求與智力相關(guān)的研究，施密特表示雖然智商是一種有用且相當(dāng)可重復(fù)的指標(biāo)，但它并不是智力的直接衡量標(biāo)準(zhǔn)。即使如此，“看到如此強(qiáng)烈的影響是非常罕見的。。。。這是神經(jīng)科學(xué)的一小部分，“他說。

Brouwer說，結(jié)果很有意思，因?yàn)楸砻鎱^(qū)域與智能的關(guān)系并不多。在這里，“大多數(shù)影響看起來都非常全球化，所以這意味著有一些全球遺傳因素對(duì)你的大腦和你的智力有益，”她說。

雖然波士頓兒童醫(yī)院和哈佛大學(xué)的心理學(xué)家大衛(wèi)·格拉恩對(duì)這項(xiàng)研究的方法和研究結(jié)果總體上持肯定態(tài)度，但對(duì)于智力結(jié)果的重要性持懷疑態(tài)度。“是的，這看起來很重要。。。[但]如果你有更大或更小的表面積，這對(duì)于IQ來說真的意味著什么?我們是在談?wù)搩傻饺c(diǎn)的差異嗎?或者我們?cè)谡務(wù)撌c(diǎn)差異?“他說。有意義的是，作者看到了大腦的解剖學(xué)和智力之間的關(guān)系，但許多論文也報(bào)道了這種關(guān)系，而其他人則沒有，而且成人觀察到的影響不是很強(qiáng)，他說。

施密特承認(rèn)，智力的基礎(chǔ)是神經(jīng)科學(xué)中的一個(gè)敏感主題，但通過人口水平研究來調(diào)查它是很舒服的。這也是他發(fā)現(xiàn)令人著迷的問題。

“我認(rèn)為，推動(dòng)人類認(rèn)知技能的因素是我們?cè)谏窠?jīng)科學(xué)中所具有的基本問題之一，而這實(shí)際上是讓我對(duì)神經(jīng)科學(xué)產(chǎn)生興趣的事情之一。為什么我們這個(gè)東西吸收了大量的能量呢?它必須為我們做點(diǎn)什么，“施密特說。