Тестирование интеллекта с помощью нейровизуализации - Neuroimaging intelligence testing
Тестирование интеллекта с помощью нейровизуализации касается использования методов нейровизуализации для оценки человеческого интеллекта . Технологии нейровизуализации продвинулись настолько, что ученые надеются все шире использовать нейровизуализацию для исследования функций мозга, связанных с IQ .
IQ тестирование
Традиционные тесты IQ наблюдают за работой тестируемого в стандартизированной батарее образцов поведения. Полученная стандартная оценка IQ является предметом большого количества исследований, поскольку психологи проверяют корреляцию между IQ и другими жизненными результатами. В Векслера тесты IQ для взрослых и для детей , уже давно считается «золотым стандартом» в тестировании IQ.
Нейронные основы интеллекта
Различные методы тестирования на основе изображений ищут разные признаки интеллекта. Типами интеллекта, проанализированными в этом обзоре, были подвижный интеллект (Gf), общий интеллект (g) и кристаллизованный интеллект (Gc). В ранних исследованиях использовалась информация от пациентов с повреждением головного мозга, отмечены изменения в показателях интеллекта, которые коррелируют с определенными областями мозга. По мере совершенствования технологии визуализации появилась возможность более глубокого нейроанализа. Исследования МРТ показали, что объем серого вещества коррелирует с интеллектом, что дает доказательства обобщений, сделанных в отношении размера мозга / головы и интеллекта. Кроме того, исследования ПЭТ и фМРТ позволили получить больше информации о функциях определенных областей мозга. Регистрируя и интерпретируя мозговую активность субъектов по мере того, как они выполняют различные задачи, исследователи могут установить связи между типами задач (и, следовательно, типом интеллекта), которые задействуют определенные области мозга. Это интересно, поскольку знание того, как используются части мозга, может дать больше информации о структуре и иерархии, используемых в нервном развитии. Это также может предоставить интересную информацию о путях передачи нейронных сигналов по нервной системе. Тестирование на основе изображений может позволить исследователям выяснить, почему определенные нейроны связаны, если они действительно целенаправленно выровнены, и, следовательно, как восстановить такие проводящие пути, когда они повреждены.
В целом существует два типа исследований интеллекта: психометрические и биологические. Биологические подходы используют методы нейровизуализации и исследуют функции мозга. Психометрия фокусируется на умственных способностях. Ян Дири и его коллеги предполагают, что большее совпадение этих методов откроет новые результаты.
Психометрия
Психометрия - это область исследования, специально посвященная психологическим измерениям и включающая две основные задачи: (i) создание инструментов и процедур для измерения; и (ii) развитие и уточнение теоретических подходов к измерению. Тесты интеллекта на основе мозга касаются обоих этих аспектов. Современные методы эволюционировали, чтобы сосредоточиться на нескольких биологических характеристиках: ERP мозга, размере мозга и скорости нервной проводимости. Для измерения этих вещей использовались различные инструменты.
ERP мозга позволяют «упорядочить» психологически интересную обработку. Эти связанные с событием потенциалы представляют собой измеренные реакции мозга на определенные стимулы, такие как сенсорные, когнитивные или моторные события. ERP по сравнению с «умственной скоростью» показали отрицательную корреляцию с IQ. Исследования с использованием ERP показывают, что люди с высоким IQ имеют более быстрое время отклика в некоторых условиях тестирования, имеют различимые формы сигналов ERP, которые отличаются от таковых у людей с более низким IQ, и могут иметь меньшую вариативность в их ERP. Отсутствие вариабельности предполагает, что люди с высоким IQ будут иметь хорошие результаты в различных тестовых ситуациях.
ERP можно измерить с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), в которой используются электроды, помещенные на кожу головы, для измерения электрической активности мозга. Сама форма волны ERP построена на основе усредненных результатов многих испытаний (100 или более). Среднее значение уменьшает шум сигнала от случайной активности мозга, оставляя только ERP. Преимущество ERP в том, что они непрерывно измеряют обработку между стимулом и реакцией. Наличие этого потока информации позволяет увидеть, где на электрическую активность мозга влияют определенные стимулы.
Размер мозга
Используя МРТ, исследователи могут получать объемные измерения размера мозга . Некоторые исследования пытались объяснить взаимосвязь между размером мозга (то есть объемом) и интеллектом, особенно с точки зрения IQ. В целом было обнаружено, что Full Scale IQ и Verbal IQ сильнее коррелируют с размером мозга, чем Performance IQ. Некоторые думают, что серое и белое вещество напрямую связаны с разными IQ (серое вещество с вербальным IQ и белое вещество с Performance IQ), но результаты не были согласованными. Было обнаружено, что внутри коры на корреляцию с IQ сильно влиял объем префронтального серого вещества.
В исследовании 2009 года изучались внутримозговые объемные отношения у близнецов. Используя данные МРТ высокого разрешения, они обнаружили сильные корреляции генетических связей между структурами головного мозга. В частности, исследование предполагает, что существует сильная корреляция между типом ткани или пространственной близостью и генами. Изучая различия или отсутствие таковых между размером мозга детей-близнецов, исследователи пришли к выводу, что люди с общими генами (например, близнецы) будут демонстрировать схожие физиологические свойства мозга по сравнению с генетически неродственными людьми. Это исследование предоставляет доказательства генетического влияния структуры и размера мозга, которые, как считается, тем или иным образом влияют на интеллект.
В другом исследовании, проведенном в 2006 году, было изучено 100 посмертных мозгов, ища взаимосвязь между полномасштабной шкалой интеллекта Векслера взрослого человека и объемом его областей мозга. Перед смертью испытуемые прошли тест WAIS, который измеряет вербальные и зрительно-пространственные способности. Факторами, которые считались важными для взаимосвязи между размером мозга и интеллектом, были возраст, пол и функциональная латерализация полушария. Они обнаружили, что общая вербальная способность коррелирует с объемом головного мозга у женщин и мужчин-правшей. Однако не удалось найти взаимосвязь между способностями и объемом в каждой группе.
Скорость нейронной 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 оценками многомерной батареи способностей (MAB). Однако другие исследования оспорили эти утверждения, обнаружив слабую корреляцию между скоростью нервной проводимости и временем реакции (RT).
Прогрессивные матрицы Равена
Прогрессивные матрицы Raven (RPM) - это тест, состоящий из 60 вопросов с несколькими вариантами ответов, которые усложняются. RPM основан на распознавании образов и представляет собой невербальный групповой тест, требующий от тестируемого определить недостающий элемент, завершающий образец. Тест предназначен для измерения способности к рассуждению. Затем результаты этих тестов сопоставляются с результатами визуализационных исследований, и строятся взаимосвязи, то есть более высокие показатели числа оборотов в минуту и увеличенный размер конкретной структуры мозга.
Расширенные прогрессивные матрицы Raven
Расширенные прогрессивные матрицы Raven (RAPM) - это тест из 36 пунктов, используемый для измерения gF. RAPM проверяет различия в способностях к решению новых проблем и рассуждению. Подобно RPM, испытуемые завершают шаблон, определяя недостающий фрагмент матрицы 3x3 из списка из восьми вариантов.
n-Back Working Memory (WM) задача
Задача n-back WM обычно используется для измерения когнитивной активности во время нейровизуализации. По данным Берджесса и др.,
«Обычно считается, что задача n-back требует обновления информации в WM, потому что для каждого последовательно представленного элемента участник должен оценить, соответствует ли он элементу, представленному n попыток назад (где n заранее задано и обычно равно 1, 2 или 3 шт.) ".
Находясь внутри аппарата МРТ, испытуемых просят выполнить множество задач. Затем активность мозга фиксируется и записывается с помощью МРТ, что позволяет сочетать конкретные реакции мозга с соответствующими задачами n-back.
Методы нейровизуализации
ПЭТ
Позитронно-эмиссионная томография обнаруживает гамма-лучи по мере того, как они испускаются трассером, который был введен в тело. Это полезно при нейровизуализации, поскольку предполагается, что области с высокой радиоактивностью связаны с высокой активностью мозга.
Томография
Компьютерная аксиальная томография (CAT) или компьютерная томография (CT) создают томографические изображения тела. Для нейровизуализационных исследований используются рентгеновские лучи, обработанные компьютером, и степень блокирования рентгеновских лучей различными структурами используется для создания «срезов» изображения мозга. Компьютерная томография особенно полезна для определения размера (объема) определенных структур мозга.
Глобальная связь
Исследование, проведенное в 2012 году Вашингтонским университетом в Сент-Луисе, описало глобальную взаимосвязанность префронтальной коры. Глобальная связь - это механизм, с помощью которого компоненты лобно-теменной сети мозга могут координировать управление другими задачами. Cole et al. написал, что:
«Было обнаружено, что активность области латеральной префронтальной коры (LPFC) предсказывает производительность в задаче рабочей памяти с высокими требованиями к управлению, а также демонстрирует высокую глобальную связность. Критически важна глобальная связь в этой области LPFC, включая соединения как внутри, так и за пределами лобно-теменной сети, показал очень избирательную связь с индивидуальными различиями в подвижном интеллекте ».
Латеральная префронтальная кора представляет собой область интереса, потому что у тех, у кого есть травма этой части мозга, часто возникают проблемы с повседневными задачами, такими как планирование своего дня. Считается, что LPFC важен для «способности к когнитивному контролю», который можно использовать для прогнозирования будущих результатов, таких как успехи в школе и на рабочем месте. Это было обнаружено van den Heuvel et al. что люди с более высоким интеллектом используют более эффективную сетевую организацию всего мозга. Это привело к мысли, что способность когнитивного контроля может поддерживаться этими свойствами сети всего мозга. В исследовании 2012 года использовался теоретический подход к данным нейровизуализации, известный как глобальная связь мозга (GBC) или взвешенная центральность степени. GBC позволил исследователям внимательно изучить конкретные регионы и их возможности подключения. Затем появилась возможность изучить роль каждого региона в когнитивном контроле и интеллекте человека. В исследовании использовалась фМРТ для сбора данных и изучения возможности подключения каждого региона.
Этические последствия
Конфиденциальность и конфиденциальность являются основными проблемами при нейровизуализационных исследованиях. С помощью анатомических изображений с высоким разрешением, таких как полученные с помощью фМРТ , можно идентифицировать отдельных субъектов, подвергая риску их личную / медицинскую конфиденциальность . С помощью объемной МРТ можно создавать поверхностные изображения мозга и лица , которые можно сочетать с фотографиями для идентификации человека.
Все больше признается, что существует нейробиологическая основа интеллекта (по крайней мере, для рассуждений и решения проблем). Успех этих исследований интеллекта представляет этические проблемы. Большую озабоченность у населения вызывает проблема расы и интеллекта . Хотя между расовыми группами было обнаружено мало различий, на общественное восприятие исследований интеллекта негативно повлияли опасения расизма . Важно учитывать последствия исследований, изучающих различия в интеллекте в группах населения (расовых или этнических), и этично ли проводить эти исследования. Исследование, предполагающее, что одна группа биологически более разумна, чем другая, может вызвать напряжение. Это заставило нейробиологов неохотно исследовать индивидуальные или групповые различия в интеллекте, поскольку они могут быть восприняты как расистские.