大脑结构，真的能反映智商吗？

本文来自微信公众号： 神经现实 ，作者：Mesa，题图来自：AI生成

IQ是脑成像研究中被研究得最多的特征之一。然而，根据近日发表于《科学》（Science）的一项研究，在儿童群体中，IQ与大脑结构和功能之间的关系实际上比社会经济地位更弱。

研究结果表明，一旦控制社会经济地位这一因素，IQ与大脑差异之间看似存在的关联基本上就会消失。研究人员表示，这一发现凸显了在分析脑成像数据集时纳入社会经济地位因素的重要性。

“如果你在脑成像实验中没有正确考虑社会经济地位，”研究作者之一、圣路易斯华盛顿大学神经学教授尼科·多森巴赫（Nico Dosenbach）说，“你就会把自己骗了。”

多森巴赫及其同事分析了青少年脑认知发展研究（Adolescent Brain Cognitive Development, ABCD Study）中约12000名9至10岁儿童的MRI扫描数据和行为数据，寻找大脑结构和功能指标与649项心理、健康、社会及环境因素之间的相关关系。结果发现，社会经济变量——例如家庭收入以及儿童居住地点——与功能连接性和皮层厚度的关联最为显著。

研究发现，社会经济差异能够解释参与者之间功能连接性变异的16%。未参与该研究的斯坦福大学心理学教授拉斯·波德拉克（Russ Poldrack）表示，这属于“此类研究中所观察到的最大效应之一”。社会经济地位还能够解释大约13%的皮层厚度变异。睡眠和屏幕使用时间也与这些大脑特征高度相关，尽管关联强度仍弱于社会经济因素。

波德拉克表示，这些发现对研究人员未来如何开展和解读相关研究具有重要意义。“我们必须非常深入地思考可能存在的混杂因素。我们不能只是计算相关性，然后假定它们就代表了我们以为的含义。”

根据多森巴赫团队于2022年发表的一项研究，IQ和工作记忆等心理表现指标，与大脑差异之间的关联强于心理健康指标。然而，本研究作者之一、圣路易斯华盛顿大学医学院放射学助理教授斯科特·马雷克（Scott Marek）表示，当研究团队将社会经济地位纳入分析后，他们此前发现的IQ与大脑组织结构之间的关联便消失了。

在这项新研究中，研究团队训练机器学习模型，根据脑扫描数据预测IQ。当模型使用完整的ABCD数据集进行训练时，能够准确预测IQ；但当模型仅使用高社会经济地位儿童的数据进行训练时，预测能力则消失了。研究显示，仅使用较低社会经济地位儿童的数据训练的模型，其预测IQ的效果与使用全部样本训练的模型一样好。

即使这些模型最初只是被训练来根据脑扫描预测IQ，它们对儿童社会经济地位的预测能力仍然超过了对IQ的预测能力。马雷克表示，这说明模型实际上识别的是社会经济地位在大脑中的特征信号，却将其误认为是IQ的信号。

“他们居然能够基于社会经济地位建立出具有预测能力的模型，这令人难以置信。”未参与该研究的匹兹堡大学精神病学与儿科学教授比阿特丽斯·卢娜（Beatriz Luna）表示。“我们原本就直觉认为社会经济地位会产生影响，但这种影响的强度仍然令人惊讶。”

多森巴赫指出，社会经济地位与感觉皮层和运动皮层的关联最强，而不是与负责高级认知功能的额顶叶区域关联最强。此前研究表明，这些感觉和运动区域也会对觉醒状态产生反应，包括睡眠不足和压力。因此，这些大脑变化可能反映了儿童如何适应自身所处环境。波德拉克表示，他在一年时间里数百次扫描自己的大脑时也观察到了类似现象。功能连接性变化最大的区域同样出现在感觉和运动区域，而且这些变化与他是否摄入咖啡因密切相关。

研究人员表示，这项新研究并不能直接证明社会经济地位或其他变量导致了大脑功能差异。但马雷克认为，这些发现可以作为一个“路标”，为未来探索具体机制的研究提供方向。

波德拉克表示，这篇论文“提出的问题和回答的问题一样多”。其中一个尚未解决的问题是，社会经济地位与大脑形态和功能之间的关联究竟反映的是即时生理状态，还是长期发育效应。波德拉克指出，社会经济地位与功能连接性的相关性强于与皮层厚度的相关性，而功能连接性会随着时间发生变化，皮层厚度则在整个生命过程中相对稳定。这一点暗示，该研究所探测到的部分现象可能更接近一种短暂状态，而非永久性结构特征。

马雷克表示，在未来研究中，他计划追踪社会经济因素与大脑功能之间的关联究竟最早在生命的哪个阶段出现。一些研究已经发现，从出生到2岁期间，就能够检测到社会经济地位与大脑结构之间可测量的关联。“我们需要弄清这种关联究竟是在什么时候出现的，以及它对儿童此后一生中的脑健康结局意味着什么。这些问题都需要进一步探索。尤其是在像我们这样的社会中，不平等程度已经达到当前这样的水平。”马雷克说道。