現代科技的進步，是由一群聰明人所創造出來的，而這些人也締造了許多奇蹟。雖然我們一樣都冠上了「智人」(Homo sapiens)的名稱，但個體間的差異到底由何而生，讓我們這些資質平庸的人望塵莫及? 每個人無不嚮往擁有一顆聰明的腦袋，使自己在人生的道路上走的更順遂一些。那麼這些聰明人的腦又長什麼樣子呢? 我們與他們的區別又是什麼呢?
大腦皮質的厚度與面積會隨著智商與年齡而改變
過去多數研究大多是在探究個體差異裡大腦大小和智商的關聯性，卻鮮少了解到大腦皮質厚度和面積其實也與人的智商息息相關。皮質(cortex)位於大腦的表層，約2到4公釐厚，負責掌管思想、情緒、認知和行為等功能。這些皮質的發育又會在基因的影響下發展出不同的結構，使得幼兒、青少年或成人的腦千變萬化。
Schnack 等人(2015)針對504位參與者(282位男性和222位女性)，年齡分佈從兒童(九歲)到老人(六十歲)，進行磁振造影(Magnetic
Resonance Imaging,MRI)皮質厚度與面積的掃描，並分別針對兒童和成人利用魏氏智兒童智力量表(Wechsler Intelligence Scale for Children)和魏氏智成人智力量表(Wechsler Adult Intelligence Scale)測量他們的智力商數，簡稱智商(Intelligence quotient, IQ)。結果顯示皮質的厚度與面積變化會因智商與年齡而有所不同。那就趕快來一探究竟，看看聰明的腦袋到底是什麼樣子?
智商高者在整個人生階段皮質厚度與面積變化較大
Schnack等人測量皮質厚度如何隨著年齡與智商改變(圖一)。他們發現智商高的人(智商>140)在兒童和青春期階段皮質厚度相較於智商較低(智商<80)的人薄(紅色框線所指處)，例如智商80的人大約有3.4 mm厚的皮質，但智商140的人卻只有約3.3 mm的皮質厚度。且在10-20歲的期間，智商較高者(智商140)的皮質厚度曲線斜率也相較於智商較低者(智商80)斜，顯示出智商較高的人皮質薄化的現象在青春期期間速度更快。但在21歲時候(圖一紅色垂直實線所指)，卻反轉過來，也就是智商較高者有皮質增厚的趨勢，而智商較低者皮質厚度持續下降。因此在42歲以後(圖一紅色垂直虛線所指) IQ與皮質厚度就呈現正相關，也就是智力越高，皮質就增厚。研究者也發現，這些變厚的皮質中，又以左腦掌管語言區位的Broca’s area (布洛卡區)最為顯著。
圖一
但皮質面積隨智商與年齡的改變，似乎與厚度有著不同的結果(圖二)，皮質面積擴張的程度沒有這麼顯著。不論智商多少，在約十歲左右皮質面積就達最大值，並隨著年齡增長，皮質面積便會逐漸下降。但智商越高的人會比智商低的人相對來說皮質面積更大一些，並且面積到達最大值的年紀也會提早。像是智商140在12歲時皮質面積就已約達1075
(圖二紅色垂直虛線)，但智商80的人到了18歲時面積才擴張為920
(圖二紅色垂直實線)。
圖二
雖然說皮質的厚度和面積在不同年齡與智商下有著不同的結果，但兩者的相同點是，他們的結構中的變化速度和智商高低都有相關性，智商高的人在整個人生階段皮質厚度與面積變化大，反之智商較低者的皮質厚度與面積變化小。除了年齡與智商影響皮質厚度與面積外，Schnack等人發現在兒童時期，皮質厚度的薄化現象針對男童才具有顯著性；但在成年後，智商和皮質厚度的正相關性反而又以女性為高。雖然研究者並未對此現象有更多的說明，但這也反映了在男女間對於智商和皮質區域的變化也有發展上的不同
聰明人的大腦運作更有效率
外界的訊息是不斷的在不同功能的腦區處理並進行整合(Sporns et al.2000)，這些整合的訊息讓我們能快速應付周遭複雜的環境。 Van den Heuvel等人（2009)指出智商高的人能有效率的整合他們的腦中網絡。也就是說大腦網絡中的訊息溝通與智商表現有高度關聯性。那麼如果我們的皮質面積太大的話也會因為傳遞訊息距離過遠、消耗能量提高而降低形成有效率的溝通網絡。所以當Schnack等人 （2015）的實驗指出在10-20歲期間（圖二），智商高者相較於其他人能提早進行皮質面積的擴張，並早在12歲時他們的皮質面積開始降低，這說明他們能較使大腦網絡的運作有效率。
勤練習，揮別基因對你大腦皮質的掌控
雖然大腦皮質的發展在出生前就由基因做好決定了，但可別先急著羨慕那些聰明人，資質平庸的我們仍能透過不斷的練習與教育改變我們的大腦。
根據Harier (2009)的研究，當參與者利用俄羅斯方塊(一種能訓練視覺空間的電動遊戲)每周練習僅1.5小時，歷經三個月後，在前運動皮質區(premotor cortex)和顳葉(temporal cortex)皮質有顯著的增厚現象。前運動皮質區是連接「意圖」和「行為」的相關腦區，顳葉則是整合視覺、聽覺、觸覺等感官訊息，作為知覺的分析。Harier的這份研究雖然仍無法證實透過俄羅斯方塊的練習能改善記憶、空間概念等功能，但卻讓我們了解到經過長時間的訓練確實能改變我們皮質的結構。而除了練習外，也能經由閱讀來增加我們知識的廣度與寬度，在字裡行間裡咀嚼反芻，這才是思考的存在意義。而我們的思考，決定了我們成為怎樣的人。
撰寫人：
趙年欣，一個即將從生醫系畢業的大四生，對於未來也正處於茫然的階段，但對神經科學相關的科學新知仍抱有很大的熱誠，希望能作為一個科青在這個領域裡打滾。
參考文獻
〔1〕Schnack, H. G., Van
Haren, N. E., Brouwer, R. M., Evans, A., Durston, S., Boomsma, D. I., ... &
Pol, H. E. H. (2015). Changes in thickness and surface area of the human cortex
and their relationship with intelligence. Cerebral
cortex, 25(6), 1608-1617.
〔2〕Sporns, O., Tononi,
G., & Edelman, G. M. (2000). Connectivity and complexity: the relationship
between neuroanatomy and brain dynamics. Neural networks, 13(8), 909-922.〔3〕van den Heuvel, M. P.,
Stam, C. J., Kahn, R. S., & Pol, H. E. H. (2009). Efficiency of functional
brain networks and intellectual performance. Journal of Neuroscience, 29(23), 7619-7624.
〔3〕Haier, R. J., Karama,
S., Leyba, L., & Jung, R. E. (2009). MRI assessment of cortical thickness
and functional activity changes in adolescent girls following three months of
practice on a visual-spatial task. BMC
research notes, 2(1), 174.
沒有留言:
張貼留言