211service.com
Hjärnbilder avslöjar hemligheten bakom högre IQ
Ny forskning tyder på att lagret av isoleringsbeläggning neurala ledningar i hjärnan spelar en avgörande roll för att bestämma intelligens. Dessutom verkar kvaliteten på denna isolering till stor del vara genetiskt betingad, vilket ger ytterligare stöd för tanken att IQ delvis är ärvt.
Pixilerad hjärna: Längst ner visar en MRI-bild en bit av den mänskliga hjärnan. Överst visas en förstorad del av denna sektion, skapad med diffusionsavbildning. För att skapa bilden mätte forskare riktningen för vattendiffusionen i hjärnvävnaden. Blombladen vid varje punkt visar riktningarna för den snabbaste diffusionen. Dessa är inriktade längs hjärnans nervbanor, eftersom vatten diffunderar i riktning längs de välisolerade neurala trådarna som bär elektriska signaler. De olika spridningsriktningarna är färgkodade rött, grönt och blått. I det här exemplet avslöjar de ljusröda områdena den tjocka fiberkanalen, som kallas Corpus callosum , som överför information mellan vänster och höger sida av hjärnan.
Fynden, som är resultatet av en detaljerad studie av tvillingars hjärnor, antyder hur ständigt förbättrad hjärnavbildningsteknik kan kasta ljus över några av våra mest grundläggande egenskaper.
Studien svarar på några mycket grundläggande frågor om hur hjärnan uttrycker intelligens, säger Philip Shaw, en barnpsykiater vid National Institute of Mental Health, i Bethesda, MD, som inte var involverad i forskningen.
Neuraltrådarna som överför elektriska meddelanden från cell till cell i hjärnan är belagda med ett fettlager som kallas myelin. Ungefär som isoleringen på en elektrisk ledning, stoppar myelin ström från att läcka ut ur ledningen och ökar hastigheten med vilken meddelanden färdas genom hjärnan - ju högre kvalitet myelinet är, desto snabbare färdas meddelandena. Dessa myelinbelagda kanaler utgör hjärnans vita substans, medan nervcellernas kroppar kallas grå substans.
Vit substans är osynlig på de flesta hjärnskanningar, men en nyligen utvecklad variant av magnetisk resonanstomografi, kallad diffusion-tensor imaging (DTI), gör det möjligt för forskare att kartlägga de komplexa neurala ledningarna i våra hjärnor genom att mäta diffusionen av vattenmolekyler genom vävnad. Tack vare den feta myelinbeläggningen diffunderar vatten längs neurala trådar, medan det i andra typer av hjärnvävnad rör sig i alla olika riktningar. Forskare kan beräkna riktningen för den snabbaste diffusionen vid varje punkt i hjärnan och sedan konstruera en bild av hjärnans fiberkanaler. En välorganiserad hjärna har välfungerande myelin, i vilket vatten tydligt kan ses röra sig längs specifika vägar. Diffusionsavbildning ger en bild av hur intakta dina hjärnanslutningar är, säger Paul Thompson , en neuroforskare vid University of California, Los Angeles, som leder studien.
Thompson och hans kollegor tog DTI-skanningar av 92 par av enäggstvillingar. De fann en stark korrelation mellan integriteten hos den vita substansen och prestanda på ett standard IQ-test. Framöver kommer vi säkerligen att tänka på strukturen av vit substans som en viktig bidragsgivare till intelligens, säger Från Wedeen , en neuroforskare vid Massachusetts General Hospital i Boston, som inte heller var involverad i forskningen. Det förändrar också hur du tänker på vad IQ mäter, säger Wedeen. Forskningen publicerades förra månaden i Journal of Neuroscience .
IQ arv: Genom att jämföra hjärnskanningar av tvillingar upptäckte forskare att kvaliteten på fettvävnaden som isolerar nervtrådarna till stor del är ärvd. Parietalloben, som är involverad i logik och matematik, är till 85 procent genetiskt betingad, medan den visuella cortex är cirka 76 procent, och tinningloben, som är involverad i inlärning och minne, är endast 45 procent genetiskt betingad.
Om vit substans är kopplad till både bearbetningshastighet och IQ, väcker detta frågan: är intelligens bara en funktion av hur snabbt din hjärna fungerar? Tidigare forskning har kopplat bearbetningshastighet till IQ, men testerna som används i studien är mått på allmän intelligens, inklusive verbala färdigheter, matematik och logik. Bearbetningshastigheten spelar en stor roll för hur intelligent du är, men det är inte den enda faktorn, säger Shaw.
Den nya studien är bland de första som kopplar en specifik neural arkitektur till IQ hos friska individer. De flesta har fokuserat på grå substans, säger Shaw. Detta är bra bevis på att vi också borde titta på vit substans. Tidigare studier med DTI har kopplat vita substansskador till Alzheimers sjukdom, kronisk alkoholism och traumatisk hjärnskada.
UCLA-forskarna tog studien ett steg längre genom att jämföra arkitekturen för vit substans hos enäggstvillingar, som delar nästan allt sitt DNA, och tvillingar, som bara delar hälften. Resultaten visade att kvaliteten på den vita substansen är mycket genetiskt betingad, även om genetikens påverkan varierar beroende på hjärnområde. Enligt fynden kan cirka 85 procent av variationen i vit substans i parietalloben, som är involverad i matematik, logik och visuell-spatiala färdigheter, hänföras till genetik. Men bara cirka 45 procent av variationen i tinningloben, som spelar en central roll för inlärning och minne, verkar vara nedärvd.
Thompson och hans medarbetare analyserade också tvillingarnas DNA, och de letar nu efter specifika genetiska variationer som är kopplade till kvaliteten på hjärnans vita substans. Forskarna har redan hittat en kandidat - genen för ett protein som kallas BDNF, som främjar celltillväxt. Människor med en variant har mer intakta fibrer, säger Thompson.
Sökandet efter den genetiska och neuroanatomiska grunden för intelligens har varit kontroversiellt, till stor del för att motståndare fruktar att det kommer att skapa en deterministisk syn på förmågor och utbildning. Folk oroar sig för att om något är genetiskt så har de ingen makt att påverka det, säger Thompson. Men det stämmer inte alls. Till exempel kan både en genomsnittlig löpare och en genetiskt begåvad ha nytta av att träna.
Men debatten kan vara omtvistad eftersom, som Wedeen påpekar, det är osannolikt att en individuell hjärnskanning skulle kunna förutsäga en persons IQ. Rapporten beskrev aggregerade data över antalet individer, säger han. Det är inte samma sak som att säga att vi kan göra en skanning och fastställa en persons intelligens. Det kan vara på gång, men det vet vi inte än.