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神經系統科學家繪製出影響人類智力大腦結構圖

來自美國加州理工學院、愛荷華州大學、南加州大學以及西班牙馬德里自治大學(Autonomous University of Madrid)的神經系統科學家們近日宣布他們已經共同繪製出影響人類一般智力(general intelligence)的大腦結構圖。這項最新的研究成果被刊登在今年二月第四周出版的美國國家科學院院刊上,隨即就引發了學界對於一個更加有爭議的問題的探討——智力究竟是什麼東西?我們如何才能測算出一個人準確的智力水平?

這個聯合研究小組包括了該成果文章的第一作者,來自加州理工學院的博士後研究員——簡·格蘭舍(Jan Gl?scher)以及其他心理學、神經系統科學以及生物學的專家學者。來自加州理工學院的科學家與來自愛荷華州大學以及南加州大學的研究人員一起對 241名患有大腦功能障礙的病人所參與IQ測試的結果進行了仔細的分析和研究。研究人員將每位病人大腦中存在功能障礙的部位進行了定位,同時他們根據病人參加IQ測試所得的分數劃定出了大腦中可能影響智力水平的區域。參與研究的科學家拉爾夫·阿道夫(Ralph Adolphs)表示:「一般智力一直是一個備受爭議的概念。但是其基本原理已經得到了學術界的公認——人類參與各種不同的測試所取得的不同分數其實都是有內在的聯繫的。有些人的分數高,有些人的分數低——由此就引發出另外一個問題:人類一般智力水平的高低是否取決於大腦特定區域的功能強弱。」研究人員發現,一般智力水平的高低通常取決於大腦兩個半球所共同組成的網路所發揮功能的強弱,而並非單一的結構所能控制。格蘭舍解釋說:「出乎研究人員意料之外的是——大腦當中存在著一種分散式系統(distributed system)。若干個大腦部位的連同作用是決定一般智力水平高低層次的關鍵。」阿道夫表示:「也許一般智力水平的高低和特定的大腦部位的功能強弱沒有任何關係,它只受到整個大腦功能的影響——但那並不我們的研究成果,我們通過研究所發現的大腦特定部位之間的協同合作原理與現存的一種名叫parieto-frontal integration theory的理論不謀而合,此理論認為大腦可以將多種功能進行整合以完成不同的工作,比如製造記憶等等。」研究人員表示這項研究成果將為研究大腦、智力以及周圍環境三者之間如何「互動交流」打開一條新的道路。這項在加州理工學院進行的研究活動得到了美國國家健康研究院(the National Institutes of Health)、西蒙斯基金會(he Simons Foundation)、日本政府下屬的全球卓越研究中心(Global Center of Excellence grant)等機構的大力支持。

大腦結構特點造成了群體智力的差異

作者:於大海

大腦結構方面的影響主要是用來說明群體差異的原因的。

我們知道,人類的大腦結構雖然從總體上看是大致相同的,但卻又是在微觀結構上有一定區分和差異的。比如表現男女兩性群體大腦結構的差別就是很明顯的;比如表現在短頭型與長頭型人士大腦組織結構的差別就是比較突出的;再比如表現在白種人眼窩上部大腦組織的前凸與黑種人在大腦頂部神經組織的後凸也是人類大腦結構差異的典型例證等。

那麼這些差異對智力的影響又主要體現在什麼地方呢?對此我們在上面已做了分析----男女兩性智力表現的對應性,以及不同族類智力表現的特定性[白種族類思想的深邃性和黑種族類技能的敏捷性(技能特性也同樣會反映智力素質的某一個側面)----這就是在一些不需要嚴密策劃的運動領域,如藍球、短跑等項目上黑人運動員威風八面的原因之所在(如以喬丹和約翰遜為代表的籃球明星們;以劉易斯、鮑威爾和博爾特等為代表的短跑明星們)----關於黑色人種在體育方面所霸居的壟斷地位業已引起了世人的廣泛關注。我國就有一本書籍專章解說了這個問題。但是其理論卻是蒼白和乏力的。比如他們仍然拘泥於在身材的、體格的方面,以及在狩獵的歷史上去尋求答案、找尋結論,而忽略了在基因和大腦結構的生物特性上挖掘根據。其實在1928年以來就已經有很多的研究材料解說了這個問題。比如美國學者貝利(Bayley)、格伯(Geber)和安斯沃思(Ainsworth)等通過對黑人嬰兒運動反射的觀察就發現黑人兒童在出生後的第一年裡就顯示出了他們在運動發展方面所具有的種族優勢,並由此證明了遺傳基礎在其中的作用。巴西運動醫學專家萊特.巴羅斯也論列了巴西混血族類對足球的特殊適應性。他說:「世界上沒有一個國家像巴西那樣擁有數量眾多的混血兒。混血人適於從事足球運動」。這種適應性甚至使得一個瘸腿的人還能夠成為最需要腳來運動的體育項目的強者----巴西著名球星加林查就是一例。一位法國學者在《青年非洲》周刊上載文認為,黑人在某些體育項目上的超常水平有著特定的基因優勢和生理特點。如身體密度大、肺腔比較小、體內睾丸酮含量高、胳臂和腿部的皮下脂肪較少等等]。

應該說,大腦結構的多樣性和複雜性具有十分重要的意義----它本身就是人類行為多樣性和複雜性的基礎,由此還使得人類形成了各具風格和特長的鮮活的個性和技能特徵(不然的話,我們大家都會成為只擅長某一專業的千人一面式的人物了----T.R.布萊克斯利就認為:「如果人人都有一個愛因斯坦那樣的頭腦,這個世界可就真的要混亂不堪了」;不然的話男女兩性就會在同樣的一些職業上去爭口了)。

這裡我主要想以男女兩性在大腦結構上的差異,以及由此所引發的在智力表現上的不同來進行具體一點的解說。

在男女兩性大腦結構的差異方面,應該說現在「解剖學的、生理學的以及行為學的數據都指出男性的腦和女性的腦是不相同的」[格拉爾德 D.弗施巴赫語],而且「行為學的、神經學的和內分泌學的研究已經闡明了產生腦的性別差異的過程」[道林.金慕拉語]。

男女兩性大腦的形態學差異主要表現在兩個方面:

一是在解剖學方面,即在大腦兩半球的組織結構上存在差異,如朱爾.列維經過研究就得出結論認為:「女人和男人的大腦皮層是不同的」;如比拉德薩(Bradshan)在1977年就發現了女性的右顳葉部位比男性大的現象;如加拿大的瑪麗-克里斯蒂娜.德拉斯科特、美國的德.拉可斯-尤塔敏森和拉夫.赫路威等學者在1982年進行大腦生理解剖中就發現了女性的胼胝體壓部(尾部)出口比男性的要大(胼胝體的形態特徵無疑就是大腦神經組織結構特徵的具體反映。但尾部大則只能反映她們對雙側肢體的支配能力強的問題);如加拿大著名神經科專家桑德拉.威特森博士在解剖學研究中也發現,就連接大腦兩半球的神經纖維的多少來說,女子要超過男子。

一是在形態學方面,即女性頭型的前後長徑要普遍短於男性,女性的大腦重量也比男性輕約100克(美國紐約大學古人類學家迪安.福克所提供的研究數據則為112克)。

一是在心理學方面,即在女性以語言能力為代表的智力優勢和男性以空間能力為代表的智力優勢方面表現著非常突出的差異。一般地說,這種差異的存在必然會有著深刻的生物學因素並在大腦兩半球神經結構組織功能的分化上反映出來----畢爾布(Berbow)就認為「在有利於男子的數學推理能力方面存在著一貫的性別差異」,而「高的數學智能必然存在著一種重要的生物學決定因子」;布克和科拉克斯基(R.D.Bock&D.Kolakawski)等人的研究就表明,人類在三維空間視知覺能力方面所表現出來的差異約有50%應歸因於生物因素,即X染色體上的一個隱性基因;耶魯大學醫學院的行為科學家謝伊維茨在研究人們說話前瞬間如何使用大腦的過程時就發現男人運用的是大腦左邊的一小部分,而女人則是左右大腦「在兩面開弓」,沃爾夫(Wolff)的研究也證實了女性言語的雙側化,即女性大腦左右半球較少「兩側專門化」的問題;臨床觀察也證明,在左半球腦血管卒中後,女性出現語言功能障礙的要明顯少於男性;金慕拉也認為,「從一生的極早期起男女的大腦就是沿不同的路線形成的」,「就語言和空間功能而言,男子腦部兩半球的結構比婦女更不對稱」。

男女兩性的腦形態解剖學上的不對稱性,還表現在大腦外側裂的結構圖式上。所謂外側裂就是在顳葉與額葉和頂葉交界處的一條裂縫。一般地說,男性左右兩半球的外側裂呈現著明顯的不對稱性,即左側裂無論是在總長度,抑或是在水平延伸上都要比右側裂為長,同時顳平面也是左大於右;而女性的大腦外側裂卻常常是對稱的,且左側顳平面也不一定大於右側。

更多閱讀EurekAlert!相關報道(英文)美國《國家科學院院刊》相關論文摘要(英文)PNAS:大腦結構異常會使人成為「天生賭徒
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