研究人員多年來一直致力於理解大腦結構、功能連接和智力之間的關係。最近的一項研究提供了迄今為止最全面的理解，即大腦的不同區域和神經網絡如何有助於一個人在各種情況下解決問題的能力，這種特質被稱為一般智力。研究人員最近在《人腦繪圖》雜誌上發表了他們的發現。

這項研究由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的心理學、生物工程和神經科學教授Aron Barbey和第一作者Evan Anderson領導，他是在空軍研究實驗室工作的Ball Aerospace and Technologies Corp.的研究員，採用了”基於連接體的預測模型”技術來評估關於大腦如何帶來智力的五個理論。

智力是獲得、理解和應用知識和技能以適應新情況和解決問題的能力。它是一種複雜的特質，受遺傳和環境因素的影響，可以表現為各種方式，如邏輯推理、解決問題、創造力和學習。

伊利諾伊大學教授阿倫-巴貝（圖）和合著者埃文-安德森發現，考慮到整個大腦的特點–而不是專注於個別區域或網絡–可以對智力進行最準確的預測。

巴貝說：”為了理解作為智力基礎的非凡的認知能力，神經科學家著眼於它們在大腦中的生物學基礎。現代理論試圖解釋我們解決問題的能力是如何由大腦的信息處理架構促成的。”

研究主要作者埃文-安德森

安德森說，對這些認知能力的生物學理解需要”描述智力和解決問題能力的個體差異如何與大腦網絡的基本架構和神經機制相關”。

歷史上，關於智力的理論集中在局部的大腦區域，如前額葉皮層，它在認知過程中起著關鍵作用，如計劃、解決問題和決策。巴貝說，最近的理論強調特定的大腦網絡，而其他理論則研究不同的網絡如何重疊和相互作用。他和安德森用他們自己的”網絡神經科學理論”測試了這些既定理論，該理論認為智力來自於大腦的整體架構，包括強連接和弱連接。

強連接涉及高度連接的信息處理中心，這些中心是在我們了解世界並善於解決熟悉的問題時建立的。弱連接具有較少的神經聯繫，但能夠實現靈活性和適應性問題的解決。總之，這些連接提供了解決我們在生活中遇到的各種問題所必需的網絡架構。

為了測試他們的想法，該團隊招募了297名人口統計學上不同的本科生，首先要求每個參與者接受全面的測試，旨在測量解決問題的能力和在各種情況下的適應性。Barbey說，這些測試和類似的各種測試通常被用來測量一般智力。研究人員接下來收集了每個參與者的靜止狀態功能磁共振成像掃描。

巴貝說：”人類大腦真正有趣的特性之一是它如何體現了豐富的網絡組合，即使在我們休息時也是活躍的。這些網絡創造了思維的生物基礎設施，並被認為是大腦的內在屬性。這些網絡包括額葉網絡，它能夠實現認知控制和目標導向的決策；背側注意網絡，它有助於視覺和空間意識；以及顯著性網絡，它將注意力引向最相關的刺激。以前的研究表明，當一個人醒著但沒有參與一項任務或註意外部事件時，這些和其他網絡的活動”可靠地預測了我們的認知技能和能力。”

通過認知測試和fMRI數據，研究人員能夠評估哪些理論能夠最好地預測參與者在智力測試中的表現。

“我們可以根據一個理論所包含的腦區或網絡的連接性，系統地調查該理論對一般智力的預測程度，這種方法使我們能夠直接比較當前理論所做的神經科學預測的證據。”

研究人員發現，考慮到整個大腦的特點，對一個人解決問題的能力和適應性的預測最為準確。即使考慮到分析中包括的大腦區域的數量，這一點也是正確的。其他理論也能預測智力，但網絡神經科學理論在一些方面優於那些僅限於局部腦區或網絡的理論。

研究結果顯示，大腦中的”全局信息處理”對於個人如何很好地克服認知挑戰至關重要。智力似乎不是來自於一個特定的區域或網絡，而是來自於大腦的全球架構，反映了整個系統網絡功能的效率和靈活性。