聪明人的思维速度快吗?


聪明的大脑需要更长的时间来解决困难的问题。

BIH和柏林Charité-Universitätsmedizin的研究人员与一位来自巴塞罗那的同事一起做出了令人惊讶的发现,智力分数较高的参与者只有在处理简单任务时才会更快,而他们解决困难问题的时间比智商分数较低的受试者要长。

在对650名参与者进行的个性化大脑模拟中,研究人员可以确定,大脑区域之间同步性降低的大脑在做决定时简直是 "跳到了结论",而不是等到上游大脑区域能够完成解决问题所需的处理步骤。

事实上,得分较高的参与者的大脑模型也需要更多时间来解决具有挑战性的任务,但犯的错误较少。

科学家们现在已经在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究结果。

人脑中有1000亿左右的神经元。每一个神经元都与大约1000个相邻或相距较远的神经元相连。这个深不可测的网络是大脑具有惊人能力的关键,但它也是使人难以理解大脑工作原理的原因。

柏林夏里特健康研究所(BIH)和柏林夏里特大学神经学和实验神经学系的大脑模拟部门负责人佩特拉-里特教授用计算机模拟人脑。"她在描述目前的项目时说:"我们想了解大脑的决策过程如何运作,以及为什么不同的人做出不同的决定。

个性化的大脑模型
为了模拟人脑的机制,里特和她的团队使用来自磁共振成像(MRI)等大脑扫描的数字数据,以及基于生物过程理论知识的数学模型。这最初产生了一个 "一般 "的人脑模型。然后,科学家们利用来自个人的数据来完善这个模型,从而创建 "个性化的大脑模型"。

在本研究中,科学家们使用了人类连接组项目650名参与者的数据,该项目是一项美国倡议,自2010年9月以来一直在研究人类大脑的神经连接。"瑞特解释说:"正是神经元的正确兴奋-抑制平衡影响了决策,或多或少地使一个人能够解决问题。她的团队知道参与者在广泛的认知测试中的表现以及他们的智商分数是多少。

人工大脑的行为与他们的生物对应物一样
"我们可以非常有效地复制单个大脑的活动,"里特说。"我们在这个过程中发现,这些硅基大脑的行为彼此不同--而且与生物对应物的行为方式相同。我们的虚拟化身与他们的生物类似物的智力表现和反应时间相匹配。"

有趣的是,人类和模型中 "较慢 "的大脑更加同步,也就是说,彼此之间的时间。这种更大的同步性使额叶中的神经回路比协调性较差的大脑在决策上拖得更久。这些模型揭示了时间协调性的降低如何导致决策所需的信息既不能在需要时获得,也不能储存在工作记忆中。

收集证据需要时间--并导致正确的决定
静止状态功能磁共振成像扫描显示,速度较慢的解题者在其大脑区域之间具有更高的平均功能连接性,或时间同步性。
所谓同步性:即大脑中功能网络的形成,改变了工作记忆的属性,从而改变了'忍受'长时间不做决定的能力。

参与者被要求在一系列的模式中识别逻辑规则。这些规则随着每项任务的进行而变得越来越复杂,因此越来越难以破译。

在日常用语中,一项简单的任务包括在红灯前迅速刹车,而一项困难的任务则需要在路线图上有条不紊地找出最佳路线。

在该模型中,参与决策的不同神经组之间发生了所谓的赢家通吃的竞争,有更多证据的神经组占上风。然而,在复杂决策的情况下,这种证据往往不够明确,无法快速决策,无法迫使神经组匆匆下结论。

在对650名参与者进行的个性化大脑模拟中,研究人员可以确定,功能连接性降低的大脑在做决定时实际上是 "跳到结论",而不是等到上游的大脑区域能够完成解决问题所需的处理步骤。

在更具挑战性的任务中,你必须在工作记忆中储存以前的进展(上下文),同时探索其他解决路径,然后将这些路径相互整合。
这种为特定解决方案收集证据的过程有时可能需要更长的时间,但它也会带来更好的结果。

在整个大脑网络的全球层面上,兴奋-抑制平衡是如何在单个神经组的更细微的层面上影响决策和工作记忆的。
(越难越有挑战性 越兴奋)

研究结果对治疗计划很有意义
里特很高兴在基于计算机的 "大脑化身 "中观察到的结果与在 "真正的 "健康受试者身上看到的结果一致。

毕竟,她的主要兴趣是帮助受痴呆症和帕金森病等神经退行性疾病影响的病人。

"这项研究中使用的模拟技术已经取得了重大进展,并可用于改善手术和药物干预以及治疗性脑刺激的个性化硅计划。例如,医生已经可以使用计算机模拟来评估哪种干预措施或药物可能对某一特定病人最有效,并且副作用最小"。