神經科學同智能

**[[神經科學]]**呢個科學領域專門研究神經系統，而神經科學界不嬲都有研究開**[[智能]]**：智能大致上係指諗嘢、學習同埋做推理等嘅認知能力有幾高。二十世紀嘅認知科學經已確定心腦同一論，各種嘅心靈特性，比如係記憶同思考等，都係由個腦掌控嘅，於是神經科學界就自然有咗疑問：腦部以至神經系統其餘部份嘅特性，會唔會同智能有啦掕？

神經科學上對智能嘅研究可以用好多方法做：研究者可以攞死咗嘅人同第啲動物嘅腦做解剖，睇吓腦嘅各種結構特性－簡單嘅有腦嘅大細－會唔會同智能有相關；此外，研究者仲可以用腦電圖（EEG）等嘅神經造影技術，一路要受試者做認知作業（例如玩解謎遊戲）一路監察住佢哋嘅腦活動，睇吓邊啲腦區係用力思考嗰陣零舍活躍嘅，噉就可以窺探邊啲腦區似係有份掌控思考相關嘅能力。

**智能神經科學**包含針對智能做嘅神經科學研究，而呢類研究頗受重視：智能對人嘅成就有深遠影響，所以管理同教育等領域嘅工作者都有興趣想知，有冇方法可以單靠量度腦特性就預測到智能有幾高；廿一世紀初嘅科學界仲有咗智能放大嘅諗頭，主張人可以用某啲方式改造自己嘅腦，以求提升智能。
## 基本定義

到咗廿一世紀頭，心理學界對於智能呢個概念應該點定義，仲有相當嘅爭議。例如响一九九四年，五十餘位心理學家喺華爾街日報一齊發表咗份宣言，噉樣講：

比較籠統啲講，智能可以定義為個體感知同推斷資訊、將呢啲資訊儲起並化為知識、以及用知識適應環境嘅能力。喺人類當中，智能可以透過智商測驗嚟量度，成為咗可以用科學方法研究嘅對象。

**智能神經科學**成個領域，就建基於一條思路：
*廿世紀嘅認知科學確立咗心腦同一論，人腦等同人嘅心靈，記憶同情緒等嘅心靈特性，冚唪唥都係存在喺腦入便嘅。根據呢種睇法，如果神經科學家有充足嘅知識，佢將會能夠做到（例如）開刀切走人腦嘅其中一忽，令到嗰個人冇咗嗰忽所對應嘅記憶或者功能；心腦同一論廣受二十世紀神經科學證據支持，譬如好多研究都表明，腦嘅視覺皮層受損就會損害視力－表示腦嘅某啲部份因為病變等嘅原因受損，就會令到人喪失嗰部份對應嘅心智功能。
*已知智能係一種心智特性。
所以跟住落嚟問題就自然係：智能對應嘅係個腦（以至神經系統）嘅邊啲部份？

## 智能量度

智商（IQ）係量度人類智能最常用嘅統計指標。二十一世紀初嘅智能量表會包含多種子測驗，量度唔同嘅能力，例如言語智能、空間智能同埋工作記憶等，執行測試嘅心理學家會同每個子測驗計返個分，再將啲分結合做整體子數，呢啲分數係按年齡層標準化咗嘅，可以跨年齡層比較，等同平均嘅分數會設定為 100 分，而標準差為 15 ，智商 130（比平均高兩個標準差）或以上就謂之資優。

一般智能因素，或者叫 g-因素，係有關智商嘅重要發現：喺廿世紀初心理學家同神經科學家研究智能，佢哋叫受試者做好多種考認知能力嘅測試，發現雖然唔同測試測嘅能力睇落好唔同，但一個個體喺唔同測試上嘅能力有高度統計相關，於是佢哋就推論，話人腦有 g-因素，而呢個因素反映一個人嘅**整體智力**，涵括晒推理、記憶同解難等好多種唔同嘅能力。好似以下嘅表格噉：

大批研究指出，IQ 或者 g 因素都能夠預測現實世界嘅結果都有**預測效度**，包括（但唔只有）：
*學業成績：由小學到大學，標準化成績通常都同 IQ/g 呈中度嘅正相關；
*學習嘅速度：較高 IQ 嘅受試者，一般可以用更少時間就掌握到新技能；
*收入：IQ 高啲嘅人，傾向收入都會高啲。
因此，智商相關嘅研究吸引咗唔少學者注意。而且亦係智能神經科學嘅基礎：智能神經科學研究智能同神經系統特性之間嘅關係，而智能神經科學屬於科學，定必要搵方法客觀噉量度研究緊嘅現象，智商測驗提供咗一種高效度嘅量度方法，供智能神經科學研究之用。

## 重要變數
以人類為中心嘅智能神經科學，會講及腦容量、大腦皮層嘅特性、同埋灰質及白質嘅量，探討呢啲特性同智商成咩關係。

### 腦容量

腦容量大致係指腦嘅大細。由理論層面睇，神經元係腦處理資訊嘅基礎，而腦大啲就表示可以容納到更多嘅神經元，能夠裝到更多嘅資訊。實證嘅研究亦表明，喺人類當中腦容量同智商有正嘅相關，而且相關值偏中至大。

腦容量可以用多種方法量度：
*原始啲嘅可以搵軟尺度個人頭殼嘅圓周－呢種做法常見於廿世紀上半橛，因為當時技術冇咁先進，而到咗廿一世紀，呢種方法基本上冇神經科學研究者仲會用。
*頭殼內容量（ICV）算係較進階嘅做法－廿世紀後半嘅神經科學界有咗神經造影技術，能夠製作影像描述個腦嘅狀態，例如係 MRI 噉，於是研究者可以輕易噉靠睇神經造影出嘅頭殼影像，估計受試者嘅腦容量，不過呢種做法喺廿一世紀初經已開始俾人詬病，因為打後嘅研究發現人腦好多時會因為衰老等嘅原因而或多或少噉萎縮，搞到頭殼容量唔再反映到腦嘅大細；
*廿一世紀初嘅 MRI 已經可以整出高解像度嘅圖嚟描述個腦，神經科學家得以靠睇圖嚟準確估計受試者嘅腦大細，成為咗腦容量量度法嘅主流。
有過百份研究表明，喺人類當中，腦容量同智商有相當強嘅統計相關：直至二零一五年為止，有好多神經科學研究都探究過腦容量同智商之間有咩啦掕，佢哋量度受試者嘅腦容量同智商，而且啲樣本男女老幼都有；元分析表示，淨係考慮用咗當代腦容量量度方法嘅研究，腦容量同智商之間有顯著嘅正相關，去到成起碼 .24 咁高，算係中等嘅相關數值，而且無論男女老幼都係噉。用日常用語講，腦大嘅人的確有少少傾向會智能高啲，但都有唔少例外。

亦有部份研究採用多種智能嘅觀點，主張唔同類型嘅智能，可能某啲同腦容量相關較強。

### 大腦皮層

喺智能神經科學上，大腦皮層嘅特性亦廣受關注。事實表明，唔同腦區喺功能上各異，二十世紀嘅神經科學家做咗好多神經造影研究，嘗試搵出每個腦區傾向負責咩功能，而研究顯示，大腦皮層（人腦最外面嗰浸）似乎傾向會負責一啲「高級思考」嘅功能，譬如係進階嘅思考、人格以及係執行功能呀噉，而相比之下，大腦皮層下嘅腦區就傾向負責一啲較為「基本」或者生存必需嘅功能，好似係控制唞氣以及基本嘅身體郁動等。因此唔少神經科學家都認為，大腦皮層嘅特性應該會比（例如）小腦嘅特性更加預測到智能。





原則上假設第啲因素不變，大腦皮層愈厚，就表示佢能夠容納愈多嘅神經元，一般認為資訊處理能力應該就會愈強。實證研究表示，大腦皮層嘅厚度能夠預測智商。喺成年人當中，大腦皮層嘅厚度同智商成正相關，大腦皮層愈厚，智商就傾向愈高。有進一步證據指，呢股相關會隨年紀變化，喺幼年期，大腦皮層同智商之間有細微嘅負相關，但到咗童年後期呢股相關變咗正值，智商高嘅細路，傾向大腦皮層會一路變厚，而相比之下智商冇咁高嘅個體大腦皮層發育就比較唔明顯。

大腦皮層嘅腦迴化亦被指係重要考慮因素：單憑用眼觀察就可知，大腦皮層表明好皺，有大量稱為腦回嘅凸位同埋稱為腦溝嘅凹位，腦迴化就係講緊大腦皮層嘅產生呢種摺疊嘅過程；一般認為，腦迴化程度高，就表示大腦皮層嘅表面積大，可以容納更多神經元，處理更多嘅資訊。

### 灰同白質

亦有唔少神經科學家會睇灰質同白質嘅量或者比例，以及呢啲量同智商有點樣嘅關係。灰質同白質係中央神經系統（包括個腦）入便兩種主要嘅神經組織類型。灰質主要由神經元嘅細胞體、樹突同膠質細胞等組成；而白質就主要由神經元嘅軸突構成，呢啲軸突外層有一層富含脂肪嘅髓鞘，因而睇落白白哋噉嘅色。由於兩種組織包含嘅神經元部份有別，所以喺處理資訊中理應係擔當緊唔同嘅角色，因此唔少神經科學家都主張，兩者喺預測智商嘅能力上應該都有分別。





亦有種諗法係灰質同白質負責嘅工作唔同，灰質嘅量反映處理到幾多資訊，而白質嘅量則反映神經元間通訊幾有效率，呢兩種功能對有智能行為嚟講都不可或缺，所以兩者都會同智商有相關，不過某啲能力同灰質嘅量相關強啲，同時另一啲能力同白質嘅量相關強啲。事實係實證嘅研究發現，視乎性別或年紀等嘅因素，**灰質與智商嘅相關**以及**白質與智商嘅相關**嘅值可以好唔同。

根據研究，灰質量同白質量都同智商有正相關。進一步嘅研究會剖析唔同腦區嘅灰質量及白質量同智商成咩關係，或者呢種關係喺唔同性別、年紀嘅群組之中有乜嘢差異。

## 理論模型
### 神經效率

**神經效率假說**主張，智力較高嘅人做認知工作嗰時，大腦嘅活化程度會冇咁高，而呢種活化程度可以用葡萄糖代謝率嚟量度。早期喺一九八零年代尾已經有小型研究發現，智商較高嘅人做認知作業嗰時個腦嘅活化程度冇咁強，於是就有人提出咗見解，話智商高啲嘅人嘅腦效率較高，所以活化程度唔洗咁強都可以做到同樣嘅認知作業，及後有學者發表咗綜述文，發現用多種方法（諸如腦電圖同功能磁振造影等）做嘅研究都確認咗呢個現象。

進一步嘅功能磁振造影同腦電圖研究顯示，任務難度會影響呢種研究搵到嘅關係：做主觀簡單或中等難度嘅作業嗰陣，智力高嘅人的確傾向腦部活化程度較低；但假如受試者做嘅係難度偏高嘅作業，反而係智力高嘅人傾向會調動更多大腦皮層，令到腦部出現高度嘅活化，而呢點喺前額葉皮層（PFC）嗰度特別明顯。

### 創發理論

亦有研究者嘗試探討智能可以點樣由神經系統嘅組成部份度創發出嚟。創發係複雜系統相關研究上嘅概念，講緊系統整體展現嘅特性，可以超越其個別部份嘅特性，大量基本元件互相影響、互相作用下，會自然產生出個別元件冇嘅新特性。由智能神經科學角度睇，智能或思考能力等都係屬於系統整體特性，有可能係由大量基本元件—諸如神經元同埋神經網絡呀噉—嘅特性，以及呢啲元件間嘅互動，最終創發出嚟。

例如網絡理論上嘅細世界網絡概念，就被指係可以用嚟理解腦部嘅成本權衡，解釋點解唔同腦區會有一定嘅相互連結，同時啲連繫又唔會完全均勻分佈，區域化嘅節點之間會緊密連結，同時唔同區域間連繫較少，但依然會維持連繫，最後出現唔同腦區專化做唔同工作嘅情況。

## 物種比較

智能神經科學方面嘅研究，亦時會涉及比較唔同物種嘅腦，尤其係講人腦同第啲動物嘅腦比起嚟有咩突出之處。首先，腦大細同身體大細之間唔成線性關係：一般嚟講，身體大嘅物種腦都會較大，而**腦喺大細上佔咗身體幾多**呢樣嘢似乎係物種身體愈細，就會愈大；喺哺乳類中，腦容量同身體質量呢兩個數成冪定律，而呢個冪定律個冪嘅值大約係 0.75 左右－意思即係話腦容量大致上同身體質量嘅 0.75 次方成正比。

腦化指數（EQ）係指一個物種**實際腦質量**同**用公式預測嘅腦質量**呢兩個數之間嘅比例，時常會用嚟比較唔同物種嘅腦大細。人嘅 EQ 約莫係 7 至 8 （即係人腦大細數值係公式預計嘅值嘅 7 至 8 倍）同時其他靈長目嘅 EQ 就大約係 2 至 3 左右。海豚（都屬於智能高嘅動物）嘅 EQ 高過非人靈長目，但除咗靈長目同海豚之外，大部份嘅哺乳類嘅 EQ 都明顯低過呢啲值。

人同第啲靈長目嘅腦喺結構上同其他哺乳類大致相同，但比例上普遍都較大。靈長目嘅大腦皮層大規模出現擴張，尤其係喺近額頭嗰啲區域同視覺相關區域：靈長目嘅前額葉皮層亦被指係特別發達－前額葉皮層係大腦皮層最近額頭嗰橛，會幫手做計劃、工作記憶、動機以及係注意力控制等（一般認為同智能非常有關）嘅功能。

## 另見
*神經編碼
*智能放大
*資訊理論
*人工智能
*超智能

## 註釋

## 引咗

## 文獻
寫俾有志專攻心理學或神經科學嘅人士睇嘅文獻：

*Gottfredson, L.S., 1998. The general intelligence factor [online]
*Haier, R.J., 2023. *The neuroscience of intelligence*. Cambridge University Press，呢本書好多人用嚟做智能神經科學嘅導讀。
*Jensen, A.R., 1967. How much can we boost IQ and scholastic achievement?.
*Johnson, W., Jung, R.E., Colom, R. and Haier, R.J., 2008. Cognitive abilities independent of IQ correlate with regional brain structure. *Intelligence*, 36(1), pp.18-28.
*Neisser, U., Boodoo, G., Bouchard Jr, T.J., Boykin, A.W., Brody, N., Ceci, S.J., Halpern, D.F., Loehlin, J.C., Perloff, R., Sternberg, R.J. and Urbina, S., 1996. Intelligence: knowns and unknowns. *American psychologist*, 51(2), p.77.
*Petrill, S.A. and Deater-Deckard, K., 2004. The heritability of general cognitive ability: A within-family adoption design. *Intelligence*, 32(4), pp.403-409.
*Ritchie, S.J., Booth, T., Hernández, M.D.C.V., Corley, J., Maniega, S.M., Gow, A.J., Royle, N.A., Pattie, A., Karama, S., Starr, J.M. and Bastin, M.E., 2015. Beyond a bigger brain: Multivariable structural brain imaging and intelligence. *Intelligence*, 51, pp.47-56，呢篇文搵咗幾百個年老嘅成年人做受試者，以結構方程模型做分析，用咗腦容量、皮層厚度等嘅多個自變數預測 *g*，再睇下個模型解釋到幾多變異，發覺腦容量解釋到最多嘅變異，而所有變數一齊會解釋到 18 至 21% 嘅變異。


## 拎
*俾細路睇嘅神經科學