简讯：网络神经科学理论 - 实现智力的最佳预测

2023-01-29 05:26:08 来源：cnBeta

研究人员多年来一直致力于理解大脑结构、功能连接和智力之间的关系。最近的一项研究提供了迄今为止最全面的理解，即大脑的不同区域和神经网络如何有助于一个人在各种情况下解决问题的能力，这种特质被称为一般智力。研究人员最近在《人脑绘图》杂志上发表了他们的发现。

这项研究由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的心理学、生物工程和神经科学教授Aron Barbey和第一作者Evan Anderson领导，他是在空军研究实验室工作的Ball Aerospace and Technologies Corp.的研究员，采用了"基于连接体的预测模型"技术来评估关于大脑如何带来智力的五个理论。

(资料图片仅供参考)

智力是获得、理解和应用知识和技能以适应新情况和解决问题的能力。它是一种复杂的特质，受遗传和环境因素的影响，可以表现为各种方式，如逻辑推理、解决问题、创造力和学习。

伊利诺伊大学教授阿伦-巴贝（图）和合著者埃文-安德森发现，考虑到整个大脑的特点--而不是专注于个别区域或网络--可以对智力进行最准确的预测。

巴贝说："为了理解作为智力基础的非凡的认知能力，神经科学家着眼于它们在大脑中的生物学基础。现代理论试图解释我们解决问题的能力是如何由大脑的信息处理架构促成的。"

研究主要作者埃文-安德森

安德森说，对这些认知能力的生物学理解需要"描述智力和解决问题能力的个体差异如何与大脑网络的基本架构和神经机制相关"。

历史上，关于智力的理论集中在局部的大脑区域，如前额叶皮层，它在认知过程中起着关键作用，如计划、解决问题和决策。巴贝说，最近的理论强调特定的大脑网络，而其他理论则研究不同的网络如何重叠和相互作用。他和安德森用他们自己的"网络神经科学理论"测试了这些既定理论，该理论认为智力来自于大脑的整体架构，包括强连接和弱连接。

强连接涉及高度连接的信息处理中心，这些中心是在我们了解世界并善于解决熟悉的问题时建立的。弱连接具有较少的神经联系，但能够实现灵活性和适应性问题的解决。总之，这些连接提供了解决我们在生活中遇到的各种问题所必需的网络架构。

为了测试他们的想法，该团队招募了297名人口统计学上不同的本科生，首先要求每个参与者接受全面的测试，旨在测量解决问题的能力和在各种情况下的适应性。Barbey说，这些测试和类似的各种测试通常被用来测量一般智力。研究人员接下来收集了每个参与者的静止状态功能磁共振成像扫描。

巴贝说："人类大脑真正有趣的特性之一是它如何体现了丰富的网络组合，即使在我们休息时也是活跃的。这些网络创造了思维的生物基础设施，并被认为是大脑的内在属性。这些网络包括额叶网络，它能够实现认知控制和目标导向的决策；背侧注意网络，它有助于视觉和空间意识；以及显著性网络，它将注意力引向最相关的刺激。以前的研究表明，当一个人醒着但没有参与一项任务或注意外部事件时，这些和其他网络的活动"可靠地预测了我们的认知技能和能力。"

通过认知测试和fMRI数据，研究人员能够评估哪些理论能够最好地预测参与者在智力测试中的表现。

"我们可以根据一个理论所包含的脑区或网络的连接性，系统地调查该理论对一般智力的预测程度，这种方法使我们能够直接比较当前理论所做的神经科学预测的证据。"

研究人员发现，考虑到整个大脑的特点，对一个人解决问题的能力和适应性的预测最为准确。即使考虑到分析中包括的大脑区域的数量，这一点也是正确的。其他理论也能预测智力，但网络神经科学理论在一些方面优于那些仅限于局部脑区或网络的理论。

研究结果显示，大脑中的"全局信息处理"对于个人如何很好地克服认知挑战至关重要。智力似乎不是来自于一个特定的区域或网络，而是来自于大脑的全球架构，反映了整个系统网络功能的效率和灵活性。

关键词：神经科学伊利诺伊人工智能