到底什么决定了智力

武士楠 张语轩

1955年4月18日，提出相对论的德国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在美国普林斯顿病逝，普林斯顿一位名叫托马斯·哈维的医生借解剖爱因斯坦遗体的机会，取走了爱因斯坦的大脑，试图从脑结构中发现这位天才不同于普通人的秘密。而事实上，他除了将大脑保存在福尔马林中，什么也没有发现。时隔多年，神经学家玛丽安·C·戴蒙德在1985年发表论文，报告爱因斯坦大脑中的神经胶质细胞比普通人多73%，此外，爱因斯坦大脑的前额叶皮质中拥有更复杂的卷曲模式。那么，神经胶质细胞和前额叶与智力究竟有什么关系呢？

神经胶质细胞和前额叶与智力的关系

人脑可能是世界上存在的最复杂的系统，约有1000亿（1011）的神经元组成了我们的大脑。1011是什么概念呢？大约是银河中存在的恒星数量。此外，神经元之间的连接又形成了约100万亿（1014）的连接，通过这些连接，我们得以感知外界的信息，并进行传导、加工，最终做出反应。我们几乎任何一个行为或者反应，都需要大脑的参与。这也是为什么人脑的重量只不过约为体重的2%，却要消耗大约1/6的能量。

大脑在早期发育是非常迅速的。大脑在早期胚胎发育过程中，最快每分钟可产生25万个神经元，新产生的神经元会迁移至既定位置并功能固化。大脑中所包含的细胞类型比我们身体中任何其他组织和器官都要多，目前科学家仍在不断发现和描绘大脑中的细胞类型图谱。神经元在迁移到目标位置后会和周围的神经元相连，形成突触。人在出生之后，这个过程仍在进行。在发育过程中，大脑会形成远远超过成人平均数的神经元和神经突触，大概在3岁左右，会有大量的神经元和神经突触开始凋亡，那些没有成功建立起有效连接的突触和神经元就会在这个过程中消失。

神经元的轴突，也就是大脑中的神经线，在刚长出时是裸露的，传递电信号的速度很慢;在发育过程中，外面会被胶质細胞包裹上，就像电线上套了一个绝缘胶套，从而大大增加了电信号的传导速度。这个过程被称为髓鞘化。包裹在外层的神经胶质细胞，就属于前文提到爱因斯坦比其他人多出的细胞类型。在大脑中，神经元的数量只有10%左右，其余90%起到支持、营养、免疫作用的神经胶质细胞。事实上，神经胶质细胞的作用，可能比我们想象中还要多。

大脑和智力的关系

关于智力的定义和分类一直以来众说纷纭，现在教科书上介绍的至少有五种，一般来说可以通过认知或智力测试来定量测量。智力与脑的关系更为复杂。有研究表明，智力分数与额叶、颞叶区的灰质厚度和功能连接具有多重相关。2015年美国有项关于儿童追踪研究证明，考试成绩上的差距部分可以用额叶和颞叶成熟落后来解释，但是额叶和颞叶的落后原因有可能是社会经济地位造成的，我们可以简单理解为家庭条件。此前也有研究表明，家庭条件差的孩子，语言发展比家庭富裕的孩子慢，原因可能是由于家庭贫困的孩子在4岁前每天听到的词汇量约只有家庭富裕孩子的1/3左右。使用磁共振成像的研究证明，和智力相关的脑区在左前额叶皮层（前额后），左颞皮层（耳后）和左顶叶皮层（在头顶后部）以及连接它们的白质关联区内。近期的研究显示，高智商人群有更大的皮层体积，更大、电信号传导更快的神经元，但神经元的分布反而更稀疏。这些研究表明，智力不仅与大脑的物理指标相关，更与大脑的活动方式，以及后天经验对脑的塑造（比如功能连接模式）相关。

对儿童青少年来说，并不是发育越早，或是大脑皮层越厚，智力就一定越高。对不同智力儿童的脑发育指标研究显示，尽管相对于普通智力儿童，高智力儿童的智力相关大脑皮层厚度的确更厚也发展更快，但是超高智力的儿童的皮层厚度在学龄初期（7岁左右）却远低于普通儿童，要到青春期（10-11岁）才迎头赶上。实际上，智力越高，皮层厚度发育峰值期出现得越晚（普通智力约在7岁左右;高智力约9岁;超高智力约12岁），之后皮层厚度因为神经修剪和细胞凋亡而逐渐降低。神经修剪的过程是功能优化、认知发展和成熟的过程。

总体来说，基因和环境共同作用于大脑的发育和智力的发展。许多对同卵（100%相同基因）和异卵（50%相同基因）双生子的研究显示，基因对大脑灰质和白质体积的个体差异贡献约在50%-80%之间，对功能连接的贡献只有大约15%;对智力的贡献约为42%-85%。因而，为儿童青少年创造有益于脑和智力发展的环境，特别是在神经修剪大量发生的学龄前期（约3-5岁）以及青春期（约10-15岁），对儿童的学习以及终身的脑智提升至关重要。