人類智力與大腦的發(fā)展

尹媛媛　薛貴

“人皆養(yǎng)子望聰明”，蘇軾的這句詩道出了古往今來家長們對于孩子最大的期許：那就是讓孩子“占領(lǐng)智商高地”。那么，智力到底是什么？是否智力高就可以取得好成績？有哪些方法能夠提升智力？下面從腦科學(xué)的角度全方位解讀有關(guān)于智力的熱門話題。

如何測量智力

20世紀(jì)初，法國開始普及全民教育，此時發(fā)現(xiàn)有一部分兒童無法像普通兒童一樣適應(yīng)學(xué)校，他們在學(xué)習(xí)上的表現(xiàn)不盡如人意，需要單獨(dú)進(jìn)行輔導(dǎo)。怎么才能將這部分兒童全部篩選出來呢？1904年，法國實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家比奈·阿爾弗雷德（Binet Alfred）被任命為智力落后兒童委員會委員，為對兒童智力進(jìn)行科學(xué)評測，他編制出第一套比奈—西蒙智力量表（Binet-Simon Scale）。自此，智力測量的大時代便拉開了帷幕。

同一年，英國心理學(xué)家查爾斯·愛德華·斯皮爾曼（Charles? Edward? Spearman）以心理測量學(xué)為基礎(chǔ)，利用相關(guān)系數(shù)理論推演出智力結(jié)構(gòu)的“二因素說”，即“G”因素（一般因素）和“S”因素（特殊因素）。其中，“G”指的是人從經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出事物之間的關(guān)系并將由此所獲得的認(rèn)識加以運(yùn)用的能力，也就是人類智力的核心。

斯皮爾曼的學(xué)生、美國心理學(xué)家雷蒙德·卡特爾（Raymond Bernard? Cattell）認(rèn)為，“G”因素可以進(jìn)一步分為兩種：流體智力和晶體智力。流體智力是個體解決新穎、抽象問題時表現(xiàn)出來的能力，是一種以生理為基礎(chǔ)的認(rèn)知能力，如記憶、知覺、運(yùn)算速度、推理能力等;晶體智力則是后天形成的，通過掌握社會文化經(jīng)驗(yàn)而獲得，如詞匯概念、常識、言語理解等。常見的韋氏智力量表就是以晶體智力和流體智力理論為基礎(chǔ)設(shè)計出來的，它包含11個分測驗(yàn)，測量被試的知識、算術(shù)、圖片排列等能力，最終得出被試的總智商。除此之外，瑞文圖形推理測試，也是基于流體智力理論而得以廣泛應(yīng)用的問卷之一。

此外，還有眾多智力理論嘗試從不同角度對智力進(jìn)行解析。其中，美國教育家霍華德·加德納（Howard? Gardner）提出的多元智力理論在教育領(lǐng)域用于多種教育實(shí)踐活動，該理論認(rèn)為存在7種相互獨(dú)立的智力系統(tǒng)，比如言語智力、音樂智力等，這些智力系統(tǒng)在大腦中按照各自的規(guī)則運(yùn)行。該理論雖然在教育界受到廣泛歡迎，但是迄今為止在理論基礎(chǔ)、測量工具和實(shí)證數(shù)據(jù)上沒有得到足夠的科學(xué)支撐。

可以看到，有關(guān)智力的理論一直在發(fā)展演化，但至今尚沒有達(dá)成廣泛一致。在腦科學(xué)研究的推動下，我們對智力的看法將會取得更大的突破。另外，智力是一個非常復(fù)雜的概念，智力測驗(yàn)雖然可以反映個體的某些智力表現(xiàn)，但測驗(yàn)成績和個體的智力水平并不能等同。

智力高低對人究竟有多重要

非洲有一則關(guān)于智力的諺語：“愚人在平地上會迷途，智者在沙漠里也能辨明方向?！敝橇λ降母叩途烤箍梢詫θ藗儺a(chǎn)生什么樣的影響呢？

智力水平的高低與學(xué)生學(xué)業(yè)水平的高低有很大關(guān)聯(lián)。大量的研究都顯示，流體智力在語文和數(shù)學(xué)學(xué)科能力發(fā)展中起到了非常重要的作用。隨著年齡的增長，流體智力與語文、數(shù)學(xué)等學(xué)科能力的相關(guān)顯著提高。

智力水平影響個體的工作表現(xiàn)和職業(yè)成就。美國大樣本的數(shù)據(jù)表明，智力程度高的人更可能完成高等教育，從事專業(yè)性的工作，收入水平更高，工作表現(xiàn)也更好。

智力水平影響人的生活質(zhì)量。一般而言，智商高的人對自己的生活更有掌控力，他們較少從事危害健康的冒險行為，更不容易受到負(fù)面情緒的影響和患精神疾病。發(fā)表在《英國醫(yī)學(xué)雜志》（The BMJ）的一項(xiàng)研究表明，童年時期智力測驗(yàn)中得分高的人往往比低的人活得更長壽。世界衛(wèi)生組織（WHO）的一項(xiàng)報告也顯示，聰明的人身體會更加健康，這可能得益于高智商的人更關(guān)愛自己的身體、擁有更好的醫(yī)療條件以及吸煙飲酒的可能性更小。

但是需要明確的是，智力水平的高低并不是學(xué)業(yè)以及人生成就的唯一決定因素。除了智力，還有其他因素，包括學(xué)習(xí)和教育，環(huán)境等都是影響個體發(fā)展的重要因素。

人在多少歲時達(dá)到智力巔峰

美國心理學(xué)家卡特爾認(rèn)為流體智力與晶體智力的發(fā)展是不同的，流體智力隨生理成長曲線而變化，到20歲左右達(dá)到高峰，而后逐漸下降;晶體智力不僅能夠繼續(xù)保持，而且還會有所增長，可能要緩慢上升至25歲或30歲以后，一直到老年時期才逐漸衰退。

除了晶體與流體智力發(fā)展的趨勢以外，科學(xué)家還想探究更細(xì)致分類的智力隨著年齡是如何發(fā)展的。美國麻省理工學(xué)院的學(xué)者們對48537名參與者進(jìn)行測試后發(fā)現(xiàn)，各項(xiàng)認(rèn)知能力到達(dá)巔峰的年齡不盡相同：對于細(xì)節(jié)進(jìn)行記憶的能力巔峰在18歲;大量認(rèn)知能力，比如視覺空間和抽象推理能力巔峰在30多歲;詞匯和日常信息的掌握等其他能力在人們40歲或以后才會達(dá)到頂峰。我們的各項(xiàng)認(rèn)知能力均在60歲前開始下降。

總的來說，人類的智力包含眾多內(nèi)容，每一項(xiàng)的發(fā)展趨勢都不太一樣。傳統(tǒng)觀念里，人們成年之后各項(xiàng)能力就不再有大的變化。事實(shí)上，雖然我們的智力在到達(dá)成年階段就已經(jīng)基本發(fā)展成熟，但是我們的大腦還存在很強(qiáng)的可塑性，也有研究表明，即使在成年以后，智力還是可以通過訓(xùn)練獲得有效的提升。因此任何時候，我們都可以追求更高的“智力巔峰”。

腦子越大越聰明嗎

老人們常說：“額頭大，人聰明?！笔聦?shí)并非如此，如果以腦子大小論智力，那抹香鯨豈不是早就取代人類了？

人類為何能在眾多生物中脫穎而出呢？巴西神經(jīng)科學(xué)家蘇珊娜·赫庫拉諾·霍澤爾（Suzana Herculano? Houzel ）決定往大腦深處尋找答案，她通過用熒光分子標(biāo)記神經(jīng)元細(xì)胞核的方法來計算各種動物以及人類大腦中的神經(jīng)元數(shù)量，發(fā)現(xiàn)人腦共860億個神經(jīng)元，而非洲象擁有2570億個神經(jīng)元細(xì)胞。無論是體積、重量還是神經(jīng)元數(shù)量，人類均少于大象。但大象腦中的神經(jīng)元98%都集中于負(fù)責(zé)運(yùn)動的小腦，而大象大腦皮層中的神經(jīng)元只有不到60億，但人類大腦皮層中足足有163億神經(jīng)元?？梢?，在漫長的進(jìn)化過程中，人類之所以比大多數(shù)動物擁有更高智力的基礎(chǔ)就在于我們的大腦皮層擁有比其他動物更多的神經(jīng)元。

除了數(shù)量以外，神經(jīng)元的體積也跟智力有關(guān)。荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)的娜塔莉·戈里烏諾娃（Natalia Goriounova）團(tuán)隊(duì)團(tuán)隊(duì)在35名接受腦部手術(shù)的人身上提取健康的腦組織，經(jīng)過分析之后發(fā)現(xiàn)：與智商低的人相比，智商高的人的腦部神經(jīng)元體積更大，這些神經(jīng)元擁有更多和更長的樹突，以便于跟其他神經(jīng)元建立更好的信息傳遞通路。

除此之外，科學(xué)家們還研究了人類大腦中哪些區(qū)域與智力更為相關(guān)。美國加州大學(xué)爾灣分校的心理學(xué)家理查德·海爾（Richard J. Haier）等人基于多項(xiàng)腦成像研究成果提出了智力的“頂額整合理論”，即跟智力最為相關(guān)的區(qū)域大多位于前額葉和頂葉皮層：前額葉跟計劃和意志控制有關(guān)，而頂葉則負(fù)責(zé)整合感覺信息和控制注意力。海爾認(rèn)為，這兩個區(qū)域的工作效率越高，人的智力就越高。

掃描大腦就可以知道一個人的智力嗎

不需要做任何測試，只掃描一下大腦就可以知道你的智商水平，這聽起來是不是有點(diǎn)天方夜譚？現(xiàn)在有一些機(jī)構(gòu)打著腦科學(xué)測智力的幌子，號稱通過簡單的腦電波或者腦掃描就來確定孩子的智力。事實(shí)上，有很多腦科學(xué)家也在致力于腦成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想。

早期的研究者受到智力“G”因素的影響，試圖尋找單一的大腦指標(biāo)來描述個體的智力水平。比如，有的研究者測查了人腦的神經(jīng)傳導(dǎo)速度，腦電P300波的大小，或者大腦的體積。這些結(jié)果一方面并不太可靠，另外對智力的預(yù)測程度也并不高。

美國耶魯大學(xué)的學(xué)者們通過對126名參與者的大腦進(jìn)行功能磁共振掃描來預(yù)測參與者做某個特定類型測試的表現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)，流體智力與大腦的額葉和頂葉之間的連接有關(guān)，這兩個區(qū)域交流得越多、連接越緊密，它們之間溝通的效率就越高，參與者在各項(xiàng)流體智力測驗(yàn)中所得分?jǐn)?shù)就越高。還有一些研究者綜合采用了大腦的不同指標(biāo)，包括白質(zhì)、灰質(zhì)、神經(jīng)聯(lián)系，這些結(jié)果表明，通過測量大腦的結(jié)構(gòu)和功能，我們可以在一定程度上預(yù)測一個人的智力水平。我們相信，隨著研究的不斷深入，通過大腦掃描，配合其他的技術(shù)和手段，實(shí)現(xiàn)對個人智力的準(zhǔn)確預(yù)測應(yīng)該是可以期待的，但大家也不要輕信現(xiàn)在市場機(jī)構(gòu)的宣傳。

智力是天生的嗎

在很多人潛在的觀點(diǎn)里，智力是天生的，所謂“天資聰穎”。但智商是不是天生的呢？英國愛丁堡大學(xué)的戴維希爾（David Hill）博士的研究發(fā)現(xiàn)，人與人之間智商的差別有50%以上都與基因有關(guān);英國科學(xué)院院士羅伯特·普洛閔（Robert? Plomin）在對人類基因進(jìn)行長達(dá)50年的研究之后認(rèn)為人與人之間的智力和個性差異的50%可由遺傳解釋。同卵雙胞胎智力的相關(guān)系數(shù)大概是0.75，異卵雙胞胎的是0.5不到，這意味著智力雖然也可遺傳，但是遺傳率并不如身高一樣強(qiáng)。

遺傳的作用是不是在環(huán)境的影響下越來越小了呢？具體說來，是不是小時候的表現(xiàn)更多受到環(huán)境影響，而長大后的影響就不大了呢？與普通人的觀點(diǎn)相反，美國心理學(xué)家羅納德·威爾遜（Ronald Wilson）和其他研究者通過計算同卵雙胞胎、異卵雙胞胎、兄弟姐妹以及父母與子女之間的智力相關(guān)系數(shù)，他發(fā)現(xiàn)這些智力相關(guān)系數(shù)都會隨著年齡不斷增加。因此，威爾遜認(rèn)為智力的遺傳率隨年齡呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢，后來人們將此稱為“威爾遜效應(yīng)”。

既然遺傳的作用這么強(qiáng)，那是否存在什么天賦基因呢？如果存在，我們就通過基因檢測選擇更好的基因，至少可以預(yù)測孩子未來的智商?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)，雖然智力是可以遺傳的，也可以通過分析一個人的基因來預(yù)測其智力，但智力并不是由幾個或者幾十個基因決定，而是由大量的基因共同決定。這一方面提示，通過選擇或者改變少數(shù)基因來提高智力是不太現(xiàn)實(shí)的，另一方面也給現(xiàn)在很多基因公司所謂的天賦基因測試帶來了挑戰(zhàn)。

環(huán)境如何影響智力

除了先天的遺傳因素，后天的環(huán)境因素也會對智力產(chǎn)生重要影響。最直接的例子就是，同卵雙生子被不同的家庭領(lǐng)養(yǎng)，多年之后他們的智力水平有了顯著差異。也就是說，控制住基因的影響以后，環(huán)境對于人智力的作用非常大。

在印度曾經(jīng)出現(xiàn)過“狼孩”：兩個女孩被狼養(yǎng)大，后來被接回正常的環(huán)境中。由于教養(yǎng)環(huán)境的缺失，她們的智力水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同齡人，其中一個孩子卡拉4年時間只學(xué)會了6個詞語，智力僅相當(dāng)于三四歲的小孩。研究人員分析后發(fā)現(xiàn)她們的大腦在重量與體積上與同齡人無異，但是長期脫離教養(yǎng)使得她們大腦的功能完全退化，對她們的智力發(fā)育造成了不可挽回的負(fù)面影響。

科學(xué)家試圖揭示哪些環(huán)境因素會對智力有影響。其中，早期的家庭社會經(jīng)濟(jì)地位對智力的影響非常明顯。哥倫比亞大學(xué)教育學(xué)院神經(jīng)科學(xué)和教育學(xué)副教授金伯莉·G·諾布爾（Kimberly G. Noble）在2015年分析了1099名兒童的大腦，他們發(fā)現(xiàn)父母的受教育程度和家庭收入均與兒童大腦皮層的表面積相關(guān)。家庭年收入低于2.5萬美元的兒童的皮層表面積比超過15萬美元的兒童小6%，這種相關(guān)性廣泛存在于大腦的眾多區(qū)域，并尤為明顯地體現(xiàn)在一些負(fù)責(zé)語言加工、沖動抑制及其他自我調(diào)節(jié)的腦區(qū)中。

智力真是一代強(qiáng)過一代嗎

很多人感嘆：“這一代的小孩子就是比我們聰明！”“一代更比一代強(qiáng)”是我們的美好愿望，還是真有科學(xué)依據(jù)？科學(xué)家的研究顯示，新一代的年輕人的確比前輩要聰明。確切來說，每一代人都比上一代人的智力分?jǐn)?shù)提升3，這一趨勢被稱為“弗林效應(yīng)”。

1983年，美國科學(xué)家詹姆斯·弗林（James Flynn）發(fā)現(xiàn)從1932年至1978年，美國年輕人的IQ平均指數(shù)提高了14點(diǎn)。我們中國人的智力發(fā)展水平是否也有類似效應(yīng)呢？《中國民生發(fā)展報告2016》顯示，識字方面的能力比數(shù)學(xué)能力更符合“弗林效應(yīng)”，而這一效應(yīng)出現(xiàn)的一部分原因是國民教育的普及以及營養(yǎng)的改善。

但人類智力會一直持續(xù)增加下去嗎？近些年研究發(fā)現(xiàn)這個趨勢在減慢，甚至出現(xiàn)了“反轉(zhuǎn)”。挪威的拉格納·弗里希（Ragnar Frisch）研究中心的兩位研究者分析了73萬挪威男子的智力數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，1991年出生的人比1975年出生的人智商低了大約5。人類智力出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)這個結(jié)果的可靠性還需要更多不同國家和地區(qū)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。另外，人們對這個問題的看法也不同。部分科學(xué)家認(rèn)為，新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)致人們更多依賴網(wǎng)絡(luò)，從而給人類的智力帶來了負(fù)面影響;一些人卻比較樂觀，認(rèn)為當(dāng)今社會對于智力的需求發(fā)生了多層次的變化，傳統(tǒng)的智力測驗(yàn)已經(jīng)不能準(zhǔn)確反映社會對智力的要求，所得數(shù)值并不代表真正的智力水平。

如何在家庭環(huán)境中開發(fā)兒童智力

基于環(huán)境在改善人的智力上的重要潛力，家長如何為孩子的智力發(fā)展提升保駕護(hù)航呢？

刻意地練習(xí)。暢銷書作家馬爾科姆·格拉德威爾（Malcolm T.Gladwell）提出“一萬小時定律”，他強(qiáng)調(diào)天才并非天生智力超群，而是在某個特定領(lǐng)域堅持做到刻意練習(xí)。在這一萬個小時中，練習(xí)不應(yīng)該是簡單的重復(fù)，而是連續(xù)不斷地進(jìn)步和技能磨合。在家庭環(huán)境中，家長可以幫助孩子找到自己的興趣所在，比如彈鋼琴、打球等，然后制訂科學(xué)且可行的刻意練習(xí)方案。

豐富的活動。感知覺、記憶和注意力等認(rèn)知能力均存在關(guān)鍵期，也就是說在這種關(guān)鍵期內(nèi)給予適宜的刺激可以讓能力得到更好的發(fā)展，進(jìn)而影響兒童該項(xiàng)能力的上限水平，繼而影響到兒童終身的健康、學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)能力及心理彈性能力。在家里可以進(jìn)行一些能調(diào)動多種認(rèn)知能力的游戲或者活動。

均衡的飲食。多項(xiàng)研究表明多吃果蔬可有助于營養(yǎng)的攝入，對大腦的發(fā)育是有利的。除此之外，優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的攝入也對大腦的健康成長起到積極的作用。

充足的睡眠。睡眠是大腦消除疲勞的主要方式，也是對神經(jīng)元進(jìn)行維護(hù)的重要手段。在睡夢中，我們大腦里的“清潔工”腦脊液會幫我們清除大腦中的垃圾。如果長期睡眠不足或者睡眠質(zhì)量不好，我們大腦中的神經(jīng)元就會受到損害。因此，保證優(yōu)質(zhì)且充足的睡眠非常必要。

包容的氛圍。壓力對于大腦的發(fā)育發(fā)展有非常負(fù)面的影響，家庭作為兒童的心靈港灣，應(yīng)該盡量營造一種放松和包容的氛圍，這樣有助于建立和諧良好的親子關(guān)系。

學(xué)校應(yīng)該如何測評與提升學(xué)生智力

很多研究顯示學(xué)校教育對智力影響巨大。數(shù)據(jù)顯示，失教兒童智商顯著低于非失教兒童，并且失教時間越長，對智力發(fā)展的影響也就越大。除此之外，有研究顯示義務(wù)教育的年限與智力增長相關(guān)，“在學(xué)校多接受一年教育，智商隨之提高3.7”。

隨著腦科學(xué)和人工智能的發(fā)展，社會發(fā)展對智力的培養(yǎng)和教育提出了更高的需求，也提供了更多科學(xué)的方法和手段。學(xué)校的使命不僅僅是“傳遞”知識，更要注重對大腦認(rèn)知能力的科學(xué)培養(yǎng)。從學(xué)校的角度，可以從以下幾方面入手：

加強(qiáng)了解。無論是教師還是學(xué)生，都應(yīng)該更加清晰地了解智力是什么、智力的重要性、科學(xué)的定義和構(gòu)成等。在日常的學(xué)習(xí)活動中可以多增設(shè)智力的科普講座與課程，認(rèn)識到科學(xué)測評以及有效干預(yù)訓(xùn)練的重要性。

科學(xué)測評。以往的問卷和考試并不能完全了解學(xué)生的能力發(fā)展?fàn)顩r，應(yīng)該引入基于腦科學(xué)的科學(xué)評估手段，基于大數(shù)據(jù)常模，以對學(xué)生的各方面發(fā)展做出全方位、持續(xù)性、發(fā)展性的精準(zhǔn)評估。

課程體系。學(xué)校應(yīng)該在現(xiàn)今的學(xué)科教育之上，總結(jié)國內(nèi)外腦科學(xué)研究最新進(jìn)展，結(jié)合小學(xué)教育階段學(xué)生全面發(fā)展的需求，開展有助于提高學(xué)生智力的課程體系。這些課程包括專門的腦育課程，與學(xué)科融合的課程，綜合活動課程，針對特殊學(xué)生的專項(xiàng)課程，以及其家校融合的課程等，從而在學(xué)校教育中全面培養(yǎng)孩子的能力。

是否有必要專門進(jìn)行智力訓(xùn)練

認(rèn)知訓(xùn)練在近年來得到了非常廣泛的關(guān)注?？茖W(xué)研究表明，專門化的認(rèn)知訓(xùn)練可以提高個體在特定方面的認(rèn)知力，包括注意力、記憶力、自控力、閱讀和數(shù)學(xué)能力等。還有研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過長時間的認(rèn)知訓(xùn)練，個體在進(jìn)行認(rèn)知任務(wù)時，與之相關(guān)的腦區(qū)腦血流量增加，多巴胺密度發(fā)生改變，并伴有大腦突觸活動減弱、興奮性活動增強(qiáng)。

但是否每一個人都需要接受專門的認(rèn)知訓(xùn)練呢？這里面有幾個重要的考慮因素。一是年齡的因素。比如說，兒童大腦的神經(jīng)可塑性較高，認(rèn)知訓(xùn)練帶來的收益會更加明顯;老年人由于認(rèn)知的衰退，經(jīng)過長時間的認(rèn)知訓(xùn)練之后，可以延緩認(rèn)識衰退，讓他們更好地適應(yīng)老年生活;二是個體的特殊情況。腦損傷人群也需要定時定量的認(rèn)知訓(xùn)練，這可以幫助他們刺激對應(yīng)的腦區(qū)活動，改善因大腦損傷造成的負(fù)面影響。還有一些特殊的個體，包括多動癥、自閉癥、學(xué)習(xí)困難，甚至抑郁和精神分裂等精神疾病，認(rèn)知訓(xùn)練也可以帶來比較顯著的改善效果，同時不會有藥物帶來的副作用。而對于正常的成年人來說，如果日常工作活動中要從事復(fù)雜的腦力活動，專門訓(xùn)練的收益相對較小。但對于智力活動相對較少的人來說，認(rèn)知訓(xùn)練也是一個很好的補(bǔ)充。需要注意的是，認(rèn)知訓(xùn)練是一個廣泛的概念，除了一些專門的認(rèn)知訓(xùn)練游戲，體育鍛煉、讀書等都是很好的認(rèn)知訓(xùn)練。