聰明與否，可以用智力來進行量化。在過去百余年間，研究人員發(fā)現(xiàn)智力的高低與數(shù)個大腦結(jié)構(gòu)性因素有關(guān)，即腦容量、灰質(zhì)體積、白質(zhì)體積、皮質(zhì)厚度、皮層皺褶以及神經(jīng)效率【1】。
首先，我們需要了解幾個最基本的概念∶什么是灰質(zhì)、什么是白質(zhì)?
很多人都知道，神經(jīng)細胞的數(shù)量與智力息息相關(guān)，而神經(jīng)細胞的胞體遠比樹突與軸突重要，那么神經(jīng)細胞的胞體都藏在哪里呢?是不是均勻分散在整個大腦結(jié)構(gòu)中 ?
神經(jīng)細胞結(jié)構(gòu)。cell body：胞體；myelin sheat 髓鞘
事實上并非如此，因為大腦是通過模塊化聯(lián)系執(zhí)行任務(wù)的。這種模塊化的基礎(chǔ)在于大腦的神經(jīng)細胞根據(jù)相同的功能聚集成團，分布于不同的部位，分布于大腦深部的神經(jīng)核，分布于大腦表面的 ，叫大腦皮層，這些就是灰質(zhì)?；屹|(zhì)的切面呈現(xiàn)灰色，因而得名。與灰質(zhì)對應(yīng)的為白質(zhì)，白質(zhì)主要由神經(jīng)細胞的軸突形成的神經(jīng)纖維構(gòu)成，這些神經(jīng)纖維的表面被一節(jié)節(jié)的髓鞘（myelin sheat）包裹，起到絕緣的作用，從而提高電信號的傳遞。髓鞘含有類脂質(zhì)，因切面上色澤亮白而被稱白質(zhì)。
大腦的切面觀
出于灰、白質(zhì)的特殊構(gòu)造，灰質(zhì)的體積可能反映了信息處理的能力，而白質(zhì)的體積則可能反映了神經(jīng)元之間通信的效率。
1、腦容量
腦容量的大小與智力的相關(guān)程度是一個爭議性話題，部分研究認為確實如此，而部分研究認為相關(guān)性不大。目前的主流觀點認為同一物種中，腦容量大小與智力的高低相關(guān)性并沒有想象中那么高。
腦容是指的是整個大腦的體積。人類對智力的大腦解剖基礎(chǔ)最初的認知就是腦容量。早在1836年，，德國的解剖學(xué)家蒂德曼就曾表示，腦體積的大小與個人所表現(xiàn)出來的智力之間存在聯(lián)系。2005 年，美國弗吉尼業(yè)聯(lián)邦大學(xué)心理學(xué)家邁克爾·麥克丹尼爾發(fā)表在《智力》雜志上的一項研究顯示，人腦的體積大小與其聰明程度有關(guān)聯(lián)，腦體積越大就越聰明【2】。通過對1530人的大樣本研究，作者得出腦容量和智力之間的相關(guān)性的估計約為0.33，其中女性的相關(guān)性高于男性，成年人的比兒童高。
不同物種之間的大腦體積對比
確實 ，更高的腦容量可以給更多神經(jīng)元的存在提供依據(jù)，那么腦容量越大的人，智力越超群嗎?顯然并非如此，更多的研究顯示，腦容量和智力之間的相關(guān)性約在0.3-0.6之間，這其實是一種弱相關(guān)，僅可以解釋10-36%的方差。實際上，以愛因斯坦為例其大腦重是約為1230克 與正常人的大腦并無任何質(zhì)的差別，這說明影響智力的大腦結(jié)構(gòu)性因素并不能僅僅用腦容量來進行詮釋。
2、灰質(zhì)體積
全大腦體積，即腦容量，作為智力的主要評估條件不太可靠的原因可能為智力與局部腦域有關(guān).灰質(zhì)作為神經(jīng)元胞體密集存在的部位，為大腦的信息處理中心，近30年來被認為是影響智力的重要因素。
灰質(zhì)密度越高，智力測試表現(xiàn)越好，智力越高。2001年，加利福尼亞大學(xué)的保羅·湯普森（Paul Thompson）領(lǐng)導(dǎo)的研究人員發(fā)現(xiàn)，額葉灰質(zhì)的結(jié)構(gòu)差異與智力的個體差異緊密相關(guān)【4】。在擁有相同基因的同卵雙胞胎中，他們擁有相同數(shù)量的灰質(zhì)，但灰質(zhì)密度的差異會導(dǎo)致智力測試的成績不同。2004年，加州大學(xué)爾灣分校的理查德·海爾（Richard Haier）及其同事使用磁共振成像技術(shù)測量了47位成年人的大腦灰質(zhì)含量，并進行了智力測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)額葉（BA 10、46、9區(qū)），題葉（BA 21、37、22、42區(qū)），頂葉（BA 43、3區(qū)）和枕葉（BA 19區(qū)）等部位的灰質(zhì)體積與智力呈正相關(guān)【5】。不同領(lǐng)域的智力測試分數(shù)的不同可能取決于這些不同大腦區(qū)域中灰質(zhì)的含量，這些特定區(qū)域灰質(zhì)中的神經(jīng)細胞可能會使大腦更有效地處理信息。
3、白質(zhì)體積
與灰質(zhì)不同，白質(zhì)主要由有髓神經(jīng)元的軸突組成，主要負責(zé)在神經(jīng)元之間傳遞信號 。決定信息傳遞的快慢。從解剖基礎(chǔ)看，更大白質(zhì)的體積反映出更高的髓鞘形成程度，可以有效降低電信號的衰減，從而增強了神經(jīng)的傳遞作用。髓鞘的主要成分為神經(jīng)膠質(zhì)細胞，而對愛因斯坦的大腦結(jié)構(gòu)進行分析似乎證實白質(zhì)與智力的相關(guān)性。
在1980年，加州大學(xué)伯克利分校的教授，瑪麗安·戴蒙德（Marian Diamond）從托馬斯.哈維（Thomas Harvey）處接收了愛因斯坦的部分大腦標本。通過將愛因斯坦的大腦與其他11位普通男性進行對比，結(jié)果顯示愛因斯坦的大腦具有更多的神經(jīng)膠質(zhì)細胞，特別是聯(lián)想皮層的主要部位一左下頂葉區(qū)，該部位負責(zé)整合和綜合來自其他多個大腦區(qū)域的信息。足量的腦磷脂群營養(yǎng)刺激可以增加神經(jīng)膠質(zhì)細胞的比例，而高比例的神經(jīng)膠質(zhì)可能是愛因斯坦一生對科學(xué)問題的研究所致。
除此之外，愛因斯坦左右大腦半球的白質(zhì)聯(lián)系比常人更強【7】。胼胝體是連接兩側(cè)大腦半球之間最大的白質(zhì)神經(jīng)纖維束，廣泛參與兩側(cè)大腦半球之間的聯(lián)系。更廣泛的聯(lián)系可以更為迅速在大腦不同區(qū)域之間傳遞信息，可以為愛因斯坦非凡的成就提供神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)解釋。
4、皮層厚度
大腦皮層可以同樣歸屬灰質(zhì) ，擁有豐富的神經(jīng)細胞，為影響智力的神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)。以阿爾茨海默?。蠢夏臧V呆）為例，原本富含神經(jīng)元的大腦皮層明顯萎縮，神經(jīng)元數(shù)是明顯減少，從而出現(xiàn)記憶、計算、推理、判斷等能力急劇下降乃至完全喪失。
大腦截面觀：左側(cè)：健康大腦；右側(cè)：阿爾茨海默病大腦
在人的智力發(fā)育過程中，皮層厚度的變化比較令人迷惑。據(jù)2006年發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究顯示，在兒童早期，智力與皮質(zhì)厚度之間呈現(xiàn)顯著負相關(guān)，然而在兒童后期及以后的階段，兩者會變?yōu)檎嚓P(guān)【8】。智力水平與皮層的發(fā)育軌跡有關(guān) ，主要體現(xiàn)存與智力活動有關(guān)的額葉區(qū)域。較聰明的孩子擁有特別可塑的大腦皮質(zhì)，他們的皮質(zhì)增長期會較智力較低者更長。
皮層厚度與智商的關(guān)系。藍色：負相關(guān)；紅色：正相關(guān)
另外的—項研究顯示了同樣的結(jié)果，并指出可能與兒童期大腦皮層的擴張有關(guān)【9】。在10歲時，智商較高兒童比智商較低兒童的大腦皮層稍薄，隨著時間的推移，大腦皮層變薄的速度還會越來越快。血到（成年時，文種關(guān)系會得到逆轉(zhuǎn)，智商高者，皮層會持續(xù)變得更厚.到42歲時皮層越厚智力就越高。相比之下，10歲以下的聰明董 ，其皮質(zhì)表面更大 ，并日會持續(xù)擴張折急為腦溝腦回在青春期達到最大面積，這可能是導(dǎo)致皮層變薄的原因。
不同智商者皮層厚度與年齡的變化
5、皮層皺褶
在人類的進化過程中，大腦皮層逐漸出現(xiàn)了諸多皺褶，將大腦皮層表面分割為一條條腦溝腦回，與小露的大腦皮層井行對比，可以看到明顯的區(qū)別。一般認為，皮層的折疊回旋使細胞彼此靠近，可以提高腦細胞的通訊速度，從而具有更快的認知信息處理速度以及更好的言語工作記憶。
左側(cè)：老鼠大腦；右側(cè)：人類大腦
2012年，著名的人類學(xué)家Dean Falk對愛因斯相的大腦進行了完整的檢查，發(fā)現(xiàn)了數(shù)個高于常人的腦溝腦回。最引人注目的是愛因斯坦的大腦皮層額中葉，有一個額外的腦溝，這是用于制定計劃和工作記憶的部位。大多數(shù)人只有3個腦溝，但愛因斯坦有4個。
6、神經(jīng)效率
根據(jù)神經(jīng)效率假說【11】，智力高的人在執(zhí)行任務(wù)的過程中大腦會激活得更少，消耗能量更少，且更能阻擋干擾信息。
執(zhí)行相同難度的任務(wù)，智力較弱的人與較高的人、，他們的大腦激活區(qū)域相同。但與較低智力的組相比，在執(zhí)行難度相同的任務(wù)時，較高智力組的腦域激活程度會更低【12】。這說明智力高的人群卜理同樣的任務(wù)時，可以以更少的腦域勝任，更為高效。
2018年，波鴻魯爾大學(xué)的Erhan Genc博士研究團隊發(fā)表在《自然通訊》上面的一項研究進一步揭秘了這一現(xiàn)象的神經(jīng)生理學(xué)機制【13】。既往的神經(jīng)影像學(xué)研究表明，智力較高者在推理過程中往往表現(xiàn)出較低的大腦活動率，但尚不清楚造成這一現(xiàn)象的大腦微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。智力高的人擁有更有效的大腦神經(jīng)元回路，而不是過度復(fù)雜的神經(jīng)元回路或許是原因之一。文中指出智力高的人，其大腦結(jié)構(gòu)具有以下特點∶
①更大的皮層體積∶皮層體積與智力之間存正相關(guān)，這一現(xiàn)象與既往研究相符合。與認知能力相關(guān)的大腦皮質(zhì)體積越大，具有的神經(jīng)元越多，邏輯計算推理能力越強;
②更少的樹突和軸突分支，方向更為集中∶將突觸連接的數(shù)量限制滿足執(zhí)行任務(wù)的最低限度內(nèi)，有利于區(qū)分信號和噪聲，同時節(jié)省時間和能耗，可能與更高的智力相關(guān)。刺激最初會誘導(dǎo)突觸生長，隨后未收到刺激的突觸會逐漸喪失連接，這是產(chǎn)生和修剪神經(jīng)聯(lián)系的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)。
上圖為低IQ個體的大腦；下圖為高IQ者的大腦，樹突軸突網(wǎng)絡(luò)連接更為簡潔
對于智力高者大腦激活程度低，另一個可能的解釋是∶高智力的參與者可能更強烈地激活了大腦區(qū)域，但持續(xù)時間較短（與更快的表現(xiàn)有關(guān)），因此隨著時間的推移，其總激活程度降低【14】。
從目前的研究來看，大腦結(jié)構(gòu)對智力的影響顯然是多方面的，無法用單個因素進行解釋。
要想讓大腦更聰明，就要從孩子小時候有意識培養(yǎng)，并且還要做好關(guān)鍵腦營養(yǎng)的補充，尤其是可以做增加大腦白質(zhì)和提高大腦神經(jīng)元集中連接的營養(yǎng)，例如磷脂類，腦磷脂群最為重要。
參考
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