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参与“人脑计划”的科学家首次发现，大脑细胞的大小与智商水平之间存在直接关联。他们在《eLife》杂志上发表的研究指出，大脑颞叶中更大的神经元能够更快速地产生电信号，这与更快的信息处理速度以及标准智商测试中的智力评分相关。
大脑通过近1000亿个神经元的活动来运作，每个神经元通过电信号收集、处理和传递信息。然而，直到现在，我们对这些细胞的特性差异如何影响人类的智力和认知能力知之甚少。
有证据表明，神经元的树突（即神经元通过其长分支接收来自其他细胞的信号）的大小可能起着重要作用，尤其是在整合不同类型信息的大脑区域，如额叶和颞叶，这些区域的神经元树突更为庞大。在这些区域中，智商较高的人通常拥有更厚的皮层。理论研究也预测，较大的树突可能有助于神经元更快速地发出电信号。
然而，由于活体神经元难以获取，关于这些细胞特性是否真的与人类智力相关，直到现在依然没有明确答案。
阿姆斯特丹自由大学的基础神经科学家与阿姆斯特丹大学医学中心的神经外科医生及临床心理学家合作，终于能够探讨“更聪明的大脑是否配备了更大、更快速的神经细胞”。“这项研究首次从单细胞视角，建立了细胞特性与人类智力之间的关联，”资深作者、参与“人脑计划”的细胞神经科学专家Huib Mansvelder教授解释道。
荷兰的研究团队研究了46名因脑肿瘤或癫痫需要手术的患者。每位患者在手术前都接受了智商测试。为了进入大脑深处的病变部位，外科医生通常需要切除未受损的颞叶小样本，这些样本中仍然含有可供科学家研究的活细胞。科学家们在实验室里测量了这些细胞的大小、树突的复杂度及其电信号（即动作电位），并将这些数据与智商分数进行了比较。
方法概述：科学家能够从人类受试者身上收集到包括单细胞生理学、神经元形态学、核磁共振成像和智商测试分数在内的丰富数据集。蓝色区域显示的是皮层厚度测量位置，黑色方块则是切除皮质组织的典型来源。研究发现，智商较高的人的神经元具有更长、更复杂的树突和更快的动作电位，尤其是在神经活动增加的情况下。通过计算模型，科学家们还证实，拥有更大树突和更快电信号的神经元能够处理更多的输入信息，并将更细致的信息传递给其他神经元。
“传统上，人类智力的研究主要集中在三个领域：脑成像研究，大脑结构和功能的研究；遗传学研究，寻找与智力相关的基因；以及行为心理学的研究，”Huib Mansvelder教授解释道。行为心理学研究表明，智商较高的人通常反应速度更快。此次研究为这一关联提供了细胞层面的解释，并将不同研究方法的成果结合起来，揭示了已识别的智力基因如何促进智商较高人群的大脑皮层厚度、神经元数量增加，以及反应时间加快。
因此，这项研究将大脑的各个组织层面——从细胞功能到神经回路，再到行为——联系了起来。“这也是我们与‘人脑计划’其他神经科学学科合作伙伴共同努力的目标之一，旨在将不同层面的大脑知识整合起来，”这位科学家表示。后续研究也在规划中。“由于智商分数是通过一系列测试得出的，我们现在有机会深入分析这些数据，探索哪些技能与这些细胞特征的关联最为密切。”
尽管更快的电信号和更大的树突似乎只是神经元之间的小差异，但由于大脑中有近1000亿个神经元，这一效应在整体上呈倍增效应，极大地增强了大脑的计算潜力。正如Mansvelder所说：“单个神经元的变化可能只是一步小小的进步，但对大脑的计算能力来说，却是一次飞跃。”
About the author：Prof. Huib Mansvelder
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