Тестирование интеллекта с помощью нейровизуализации
Тестирование интеллекта с помощью нейровизуализации касается использования методов нейровизуализации для оценки человеческого интеллекта . Технология нейровизуализации продвинулась настолько, что ученые надеются все чаще использовать нейровизуализацию для исследований функций мозга, связанных с IQ .
Тестирование IQ
Традиционные тесты IQ наблюдают за действиями испытуемого в стандартизированной батарее образцов поведения. Полученный стандартный балл IQ является предметом многочисленных исследований, поскольку психологи проверяют корреляции между IQ и другими жизненными результатами. Тесты IQ Векслера для взрослых и детей долгое время считались «золотым стандартом» в тестировании IQ. [1]
Нейронные основы интеллекта
Различные методы тестирования на основе визуализации ищут различные признаки интеллекта. Типы интеллекта, проанализированные в этом обзоре, были текучим интеллектом (Gf), общим интеллектом (g) и кристаллизованным интеллектом (Gc). Ранние исследования использовали информацию от пациентов с повреждением мозга, отмечая изменения в показателях интеллекта, которые коррелировали с определенными областями мозга. По мере совершенствования технологий визуализации развивалась и возможность более глубокого нейроанализа. Исследования МРТ показали, что объем серого вещества коррелирует с интеллектом, предоставляя доказательства для обобщений, сделанных относительно размера мозга/головы и интеллекта. Кроме того, исследования ПЭТ и фМРТ выявили больше информации о функциональности определенных областей мозга. Регистрируя и интерпретируя активность мозга субъектов при выполнении ими различных задач, исследователи могут устанавливать связи между типами задач (и, таким образом, типом интеллекта), которые задействуют определенные области мозга. Знание того, как используются части мозга, может раскрыть больше информации о структуре и иерархии, используемых в развитии нервной системы. Это также может предоставить интересную информацию о путях нейронных сигналов, когда они перемещаются по нервной системе. Тестирование на основе изображений может позволить исследователям выяснить, почему определенные нейроны связаны, действительно ли они выстроены целенаправленно, и, следовательно, как восстановить такие пути, если они повреждены. [2]
В целом, существует два типа исследований интеллекта: психометрические и биологические. Биологические подходы используют методы нейровизуализации и изучают функции мозга. Психометрия фокусируется на умственных способностях. Ян Дири и его коллеги предполагают, что большее совпадение этих методов позволит обнаружить новые результаты. [3]
Психометрия
Психометрия — это область исследований, специально посвященная психологическим измерениям, которая включает в себя две основные задачи: (i) создание инструментов и процедур для измерения; и (ii) разработка и совершенствование теоретических подходов к измерению. Тесты на интеллект, основанные на мозге, касаются обоих этих аспектов. Современные методы развивались, чтобы сосредоточиться на нескольких биологических характеристиках: мозговых ЭРП, размере мозга и скорости нейронной проводимости. Для измерения этих вещей использовались различные инструменты.
Потенциалы мозга, связанные с событиями (ПСМ)
Мозговые ERP позволяют «упорядочивать» психологически интересную обработку. Эти потенциалы, связанные с событиями, являются измеренными реакциями мозга на определенные стимулы, такие как сенсорные, когнитивные или двигательные события. ERP, по сравнению с «умственной скоростью», показали отрицательную корреляцию с IQ. Исследования с ERP показывают, что люди с высоким IQ имеют более быстрое время реакции в некоторых тестовых условиях, имеют различимые формы волн ERP, которые отличаются от таковых у людей с более низким IQ, и могут иметь меньшую изменчивость в своих ERP. Отсутствие изменчивости говорит о том, что люди с высоким IQ будут иметь хорошие результаты в различных тестовых ситуациях. [4]
ERP можно измерить с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), которая использует электроды, размещенные на голове, для измерения электрической активности мозга. Сама форма волны ERP строится на основе усредненных результатов многих испытаний (100 или более). Усреднение уменьшает шум сигнала от случайной активности мозга, оставляя только ERP. [5] Преимущество ERP в том, что они непрерывно измеряют обработку между стимулом и реакцией. Наличие этого потока информации позволяет увидеть, где электрическая активность мозга подвергается влиянию определенных стимулов. [6]
Размер мозга
Используя МРТ, исследователи могут получить объемные измерения размера мозга . Некоторые исследования пытались объяснить связь между размером мозга (имеется в виду объем) и интеллектом, в частности, с точки зрения IQ. В целом было обнаружено, что полный IQ и вербальный IQ имеют более сильную корреляцию с размером мозга, чем IQ производительности. Некоторые полагают, что серое и белое вещество конкретно связаны с разными IQ (серое вещество с вербальным IQ и белое вещество с IQ производительности), но результаты не были последовательными. Было обнаружено, что в коре головного мозга корреляция с IQ сильно зависит от объема префронтального серого вещества. [4]
Исследование 2009 года изучало внутримозговые объемные отношения у близнецов. Используя данные МРТ высокого разрешения, они обнаружили сильные генетические связи и корреляции между мозговыми структурами. В частности, исследование предполагает, что существует сильная корреляция между типом ткани или пространственной близостью и генами. Изучая различия или их отсутствие между размером мозга детей-близнецов, исследователи пришли к выводу, что люди, которые разделяют гены (т. е. близнецы), будут демонстрировать схожие физиологические свойства мозга по сравнению с генетически неродственными людьми. [7] Это исследование предоставляет доказательства генетического влияния структуры и размера мозга, которые, как полагают, в некотором роде влияют на интеллект.
В другом исследовании 2006 года изучалось 100 посмертных мозгов с целью найти связь между показателем полной шкалы интеллекта взрослых Векслера и объемом их мозговых областей. Перед смертью испытуемые прошли тест WAIS, который измеряет вербальные и визуально-пространственные способности. Факторами, считающимися важными для связи между размером мозга и интеллектом, были возраст, пол и функциональная латерализация полушарий. Они обнаружили, что общие вербальные способности коррелируют с объемом мозга у женщин и мужчин-правшей. Однако не удалось найти связь между способностью и объемом в каждой группе. [8]
Скорость нервной проводимости
Скорость нервной проводимости (NCV) изучалась, давая различные результаты. Некоторые выдвинули гипотезу, что «более высокий интеллект связан с лучшей «нейронной эффективностью». Несколько исследований предположили связь между скоростью нервной проводимости и баллами по тесту Multidimensional Aptitude Battery (MAB). Однако другие исследования оспорили эти утверждения, обнаружив небольшую корреляцию между скоростью нервной проводимости и временем реакции (RT). [4]
Прогрессивные матрицы Равена
Прогрессивные матрицы Равена (RPM) — это тест, состоящий из 60 вопросов с несколькими вариантами ответов, сложность которых увеличивается. RPM основан на распознавании образов и является невербальным групповым тестом, требующим от испытуемого определить недостающий элемент, который дополняет образ. Тест предназначен для измерения способности к рассуждению. Затем результаты этих тестов сопоставляются с результатами исследований визуализации, и выстраиваются связи, т. е. более высокие баллы RPM и увеличенный размер определенной структуры мозга.
Расширенные прогрессивные матрицы Равена
Raven's Advanced Progressive Matrices (RAPM) — это тест из 36 пунктов, используемый для измерения gF. RAPM проверяет различия в способностях решения новых проблем и рассуждения. Подобно RPM, испытуемые завершают шаблон, определяя недостающую часть матрицы 3x3 из списка из восьми вариантов. [9]
Задача n-Back Working Memory (WM)
Задача n-back WM обычно используется для измерения когнитивной активности во время нейровизуализации. Согласно Берджессу и др.,
«Обычно считается, что задача n-back требует обновления информации в WM, поскольку для каждого последовательно представленного элемента участник должен оценить, соответствует ли он элементу, представленному n попыток назад (где n заранее определено и обычно равно 1, 2 или 3 элементам)».
Находясь внутри аппарата МРТ, субъекты должны выполнить ряд заданий. Затем активность мозга фиксируется и записывается с помощью МРТ, что позволяет сопоставлять определенные реакции мозга с соответствующими им задачами n-back. [9]
Методы нейровизуализации
ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ
Позитронно-эмиссионная томография обнаруживает гамма-лучи, которые испускаются из введенного в тело трассера. Она полезна в нейровизуализации, поскольку предполагает, что области высокой радиоактивности связаны с высокой активностью мозга.
Компьютерная томография
Компьютерная аксиальная томография (CAT) или компьютерная томография (CT) создает томографические изображения тела. Для нейровизуализационных исследований используются обработанные компьютером рентгеновские лучи, а величина блокировки рентгеновских лучей различными структурами используется для создания «срезов» изображения мозга. CAT-сканирование особенно полезно для определения размера (объема) определенных структур мозга. [10]
Глобальная связь
 | Этот раздел в значительной степени или полностью опирается на один источник . ( Декабрь 2021 г. ) |
Исследование 2012 года из Университета Вашингтона в Сент-Луисе описало глобальную связность префронтальной коры. Глобальная связность — это механизм, посредством которого компоненты лобно-теменной сети мозга могут координировать управление другими задачами. Коул и др. писали, что:
«Было обнаружено, что активность области латеральной префронтальной коры (LPFC) предсказывает производительность в задаче на рабочую память с высоким уровнем контроля, а также демонстрирует высокую глобальную связность. Что особенно важно, глобальная связность в этой области LPFC, включающая связи как внутри, так и вне лобно-теменной сети, показала высокоизбирательную связь с индивидуальными различиями в подвижном интеллекте».
Боковая префронтальная кора является областью интереса, поскольку те, у кого есть травмы этой части мозга, часто испытывают проблемы с обычными повседневными задачами, такими как планирование своего дня. Считается, что LPFC важна для «способности к когнитивному контролю», которая может использоваться для прогнозирования будущих результатов, таких как успехи в школе и на рабочем месте. Ван ден Хевел и др. обнаружили, что люди с более высоким интеллектом используют более эффективную организацию сети всего мозга. Это привело к мысли, что способность к когнитивному контролю может поддерживаться этими свойствами сети всего мозга. Исследование 2012 года использовало теоретический подход к данным нейроизображения, известный как глобальная связность мозга (GBC) или взвешенная степень центрированности. GBC позволила исследователям внимательно изучить определенные регионы и их диапазон связности. Затем стало возможным изучить роль каждого региона в когнитивном контроле и интеллекте человека. Исследование использовало фМРТ для получения данных и изучения связности каждого региона. [11]
Этические последствия
Конфиденциальность и конфиденциальность являются основными проблемами для нейровизуализационных исследований. С помощью анатомических изображений высокого разрешения, таких как те, которые генерируются фМРТ , можно идентифицировать отдельных субъектов, подвергая риску их личную / медицинскую конфиденциальность . Можно создать поверхностные визуализации мозга и лица с помощью объемной МРТ, которые можно сопоставить с фотографиями для идентификации личности. [12]
Все большее признание получает тот факт, что существует нейробиологическая основа интеллекта (по крайней мере, для рассуждений и решения проблем). Успех этих исследований интеллекта представляет этические проблемы. Большую озабоченность у населения в целом вызывает вопрос расы и интеллекта . Хотя между расовыми группами было обнаружено мало различий, общественное восприятие исследований интеллекта подверглось негативному влиянию проблем расизма . Важно учитывать последствия исследований, которые изучают различия в интеллекте в группах населения (расовых или этнических), и этично ли проводить эти исследования. Исследование, предполагающее, что одна группа биологически более умна, чем другая, может вызвать напряженность. Это заставило нейробиологов неохотно исследовать индивидуальные или групповые различия в интеллекте, поскольку они могут быть восприняты как расистские. [13]
Смотрите также
Ссылки
- ^ Мейер и Уивер 2005, стр. 219 Кэмпбелл 2006, стр. 66 Штраус, Шерман и Шпреен 2006, стр. 283 Фут 2007, стр. 468 Кауфман и Лихтенбергер 2006, стр. 7 Хант 2011, стр. 12ошибка harvnb: нет цели: CITEREFMeyerWeaver2005 ( помощь )ошибка harvnb: нет цели: CITEREFCampbell2006 ( помощь )ошибка harvnb: нет цели: CITEREFStraussShermanSpreen2006 ( помощь )ошибка harvnb: нет цели: CITEREFFoote2007 ( помощь )ошибка harvnb: нет цели: CITEREFKaufmanLichtenberger2006 ( помощь )ошибка harvnb: нет цели: CITEREFHunt2011 ( помощь )
- ^ Грей, Дж. Р.; Томпсон, П. М. (2004). «Нейробиология интеллекта: наука и этика». Nature Reviews. Neuroscience . 5 (6): 471–82. doi :10.1038/nrn1405. PMID 15152197. S2CID 2430677.
- ^ Дири, Ян Дж.; Остин, Элизабет Дж.; Кэрил, Питер Г. (1 января 2000 г.). «Тестирование против понимания человеческого интеллекта». Психология, государственная политика и право . 6 (1): 180–190. doi :10.1037/1076-8971.6.1.180.
- ^ abc Deary, IJ; Caryl, PG (август 1997). «Нейронаука и различия в интеллекте человека». Trends in Neurosciences . 20 (8): 365–71. doi :10.1016/S0166-2236(97)01070-9. PMID 9246731. S2CID 13295937.
- ^ Рагг, под ред. Майкла Д.; Коулз, Майкл Г. Х. (1996). Электрофизиология мозговых потенциалов, связанных с событиями в сознании, и познание (переиздание). Оксфорд: Oxford University Press. ISBN 9780198524168.
{{cite book}}:|first=имеет общее название ( помощь ) - ^ Лак, Стивен Дж. (2005). Введение в технику событийно-связанного потенциала . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. С. 21–23. ISBN 978-0-262-62196-0.
- ^ Schmitt, JE; Wallace, GL; Lenroot, RK; Ordaz, SE; Greenstein, D; Clasen, L; Kendler, KS; Neale, MC; Giedd, JN (март 2010 г.). «Исследование близнецов внутримозговых объемных отношений». Behavior Genetics . 40 (2): 114–24. doi :10.1007/s10519-010-9332-6. PMC 3403699 . PMID 20112130.
- ^ Witelson, SF (26 октября 2005 г.). «Интеллект и размер мозга в 100 посмертных образцах мозга: пол, латерализация и возрастные факторы». Brain . 129 (2): 386–398. doi : 10.1093/brain/awh696 . PMID 16339797.
- ^ ab Берджесс, Грегори К.; Грей, Джереми Р.; Конвей, Эндрю РА; Брейвер, Тодд С. (1 января 2011 г.). «Нейронные механизмы контроля помех лежат в основе взаимосвязи между подвижным интеллектом и объемом рабочей памяти». Журнал экспериментальной психологии: Общие сведения . 140 (4): 674–692. doi :10.1037/a0024695. PMC 3930174. PMID 21787103 .
- ^ Дживс, Малкольм (1993). Поля разума: размышления о науке разума и мозга . Homebush West, NSW: Anzea Publishers. стр. 21. ISBN 9780858925250.
- ^ Cole, MW; Yarkoni, T.; Repovs, G.; Anticevic, A.; Braver, TS (июнь 2012 г.). «Глобальная связанность префронтальной коры предсказывает когнитивный контроль и интеллект». J. Neurosci . 32 (26): 8988–99. doi :10.1523/JNEUROSCI.0536-12.2012. PMC 3392686 . PMID 22745498.
- ^ Кулинич, Дж. (декабрь 2002 г.). «Юридические и этические вопросы в нейровизуализационных исследованиях: защита субъектов, медицинская конфиденциальность и публичное сообщение результатов исследований». Мозг и познание . 50 (3): 345–57. doi :10.1016/S0278-2626(02)00518-3. PMID 12480482. S2CID 2559078.
- ^ Грей, Джереми Р.; Томпсон, Пол М. (1 июня 2004 г.). «Нейробиология интеллекта: наука и этика». Nature Reviews Neuroscience . 5 (6): 471–482. doi :10.1038/nrn1405. PMID 15152197. S2CID 2430677.
