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前沿 | 耶鲁大学人脑研究:用磁共振扫描你的智力水平

[日期:2016-12-13] 来源:机器之心  作者: [字体: ]

  你认为自己生来是做什么的?哪些技巧,乐器、运动或学科,是你所擅长的?这可能与你大脑的运行方式有关,每个人都有自己所擅长的领域,而负责处理各类任务的单位遍布大脑的各个位置。现在,科学家们正在逐渐揭开大脑运行机制的面纱。

  今天,神经科学家已经可以通过扫描一个人的大脑来判定他的智力水平,就像科幻小说里写到的一样。不仅如此,过不了多久他们就可以通过扫描告诉你擅长什么,缺乏哪方面的能力。耶鲁大学的研究人员正在做着这方面的研究。他们将智力水平解读为抽象推理,或流体智力(Fluid intelligence)的水平(即解决新问题和抽象思维的能力)。流体智力一直被认为是衡量学术表现的指标。然而,这种抽象思维方式难以进行训练,而以往的智力测试也经常会忽略它。这项研究已被发表在 Nature Neuroscience 上。

  这项研究使用了人脑连接组计划(Human Connectome Project)数据的一部分,共 126 名受试者的数据。科学家们通过功能磁共振成像(fMRI)扫描实验者的大脑,通过新的分析方式,研究人员可以准确地预测他们在处理任务时的表现。人脑连接组计划是一项旨在绘制人类大脑中所有连接图谱的科研项目,目的是探究大脑中各部分连接的方式,以及连接对智力、情感的影响。在耶鲁大学的研究中,科学家们通过一系列不同的测试来评估记忆、智力、运动能力和抽象思维。

  研究人员将大脑分割为 268 个不同区域,并绘制了这些分区的连通性图谱。研究人员观察了这些连接的连通性,活跃性,以及连接如何影响接线两端的脑区。研究发现,每个人的大脑内部连接形式各不相同,像人的指纹一样是唯一的。研究人员可以通过 fMRI 扫描认出每个受试者,正确率达到了 99%。通过大脑扫描,研究人员也可以发现受试者是否正在认真对待实验中的测试任务。

  这项研究的作者之一,耶鲁大学的在读博士生 Emily Finn 说道,「大脑中各个区域之间的交流越频繁,你处理信息,进行推断的速度就越快。」在大多数情况下,流体智力和大脑额叶与顶叶之间的连通性有关。这两个区域之间的连通性越强,在实验中测试任务的得分就越高。这些区域也是人类最新进化出来的脑区。它们被用于处理一些高级功能,如记忆和语言,它们是让人类成为全世界最聪明物种的原因。

 深度学习

  大脑中的轴突神经纤维,source: CFCF

  耶鲁大学的研究人员认为,通过进一步地研究人脑连接方式,他们将会找到治疗精神疾病的新方法。精神分裂症的患者通常各不相同。通过找到每名患者的独特之处,精神科医生就可以以此进行有针对性的治疗了。了解病人的大脑运作方式可以让我们搞清疾病的原因,以及病人对各种潜在治疗方式的反应。但这种对于人类大脑的进一步探索可能会催生一些我们不愿意看到的应用。

  「未来,你的孩子在进入学校时可能会接受大脑扫描,」论文合著者 Todd Constable 说道。「然后分析结果会被用来判别一个人是否可以从事特定的工作,大脑扫描可能会告诉别人这个人是否具有自控能力,或者这个人需要在什么样的环境中才能有效地学习。」这样一来,学校的课程每天都会对每个学生进行改变,到了最后,SAT(美国高考)甚至都会消失,进行大脑扫描就行了。

  Peter Bandettini 是国家心理健康研究所(NIMH)功能成像方法的主任。他在采访中说道,随着科技发展,新的道德问题将会出现,大脑扫描可能有一天会被雇主用来判断哪个应聘者具有足够的能力或特质,他们是否勤奋、努力,扫描可以让他们获知一个人的所有性格。UC Irvine 的科学家 Richard Haier 预测道:狱警会使用大脑扫描来预测哪名犯人更有暴力倾向。

  这个研究也会让我们学会如何增强人类的智力。但我们需要知道,人类对于自身智力的研究仍然处于起步阶段。当然,耶鲁大学的科学家们已为我们指明了前进方向。

  一些人正在担心,此类技术会遭受《少数派报告》这样的滥用。密歇根州立大学的神经伦理学者 Laura Cabrera 曾对《连线》杂志发出了这样的担忧:保险公司将来可能会拒绝大脑扫描分析结果为易药物成瘾或危险倾向的人群的投保。分析结果仅仅是在说这个人具有高风险,并不意味着危险的事情即将发生。如果没有适当的监督和原则,我们将会很快看到金融机构和学校出现「神经歧视」。为了防止这种情况的出现,强制性的法律必须出台。

  目前,这一研究仍然存在局限性。例如,我们只能看到即时出现的连接,却无法知晓随着时间的推移,这些连接发生的变化。而流体智力只是几种不同测试模型中的一种。在探索人脑运行机制的道路上,我们只是刚刚起步,但前方已经出现了曙光。

  以下是相关论文:

  论文:Functional connectome fingerprinting: identifying individuals using patterns of brain connectivity

  摘要:功能磁共振成像(fMRI)经常被用来分析来自受试者的各类数据,我们从此类图像中发现,个体之间的脑功能组织互不相同。我们建立了一种稳定可信赖的区分个体的新方式,使用 Human Connectome Project 数据中每个人脑连接的信息作为「指纹」,可以在大量数据中准确识别每个人的身份。区分识别在受试者休息和活动状态下都是准确的,我们证明了用于区分个体的连接分布是固有的,无论扫描期间受试者的大脑活动状态如何,都可以进行识别。每个人特定的连通模式分布在整个大脑中,在额顶网络中最为突出。此外,我们证明了研究连接方式可以用于预测流体智力(fluid intelligence)的水平:用于识别身份的大脑网络也可以用于预测这个人认知能力。实验结果表明通过分析 fMRI 中大脑的连通性,可以判断受试者的推理能力如何。

 

  原文链接:http://bigthink.com/philip-perry/yale-neuroscientists-can-now-determine-human-intelligence-through-brain-scans

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