od ponad 200 lat naukowcy szukali takiego stowarzyszenia. Rozpoczęte przy użyciu przybliżonych środków, takich jak szacowana objętość czaszki lub obwód głowy, dochodzenie stało się bardziej wyrafinowane w ciągu ostatnich kilku dekad, kiedy rezonans magnetyczny oferował bardzo dokładne rozliczanie objętości mózgu.

jednak połączenie pozostało zamglone i obarczone, a wiele badań nie uwzględnia zmiennych zakłócających, takich jak wzrost i status społeczno-ekonomiczny. Publikowane badania podlegają również „tendencjom publikacyjnym”, tendencjom do publikowania tylko bardziej godnych uwagi wyników.

nowe studium, największe tego typu, prowadzone przez Gideona Nave ’ a ze szkoły Wharton University of Pennsylvania i Philippa Koellingera z Vrije Universiteit Amsterdam, wyjaśniło związek. Korzystając z informacji pochodzących z MRI na temat wielkości mózgu w związku z wynikami testu wydajności poznawczej i środkami edukacyjnymi uzyskanymi od ponad 13 600 osób, naukowcy odkryli, że, jak sugerowały poprzednie badania, istnieje pozytywny związek między objętością mózgu a wydajnością testów poznawczych. Ale to odkrycie wiąże się z ważnymi zastrzeżeniami.

„efekt jest”, mówi Nave, adiunkt marketingu w Wharton. „Średnio osoba z większym mózgiem ma tendencję do wykonywania lepszych testów poznawczych niż osoba z mniejszym mózgiem. Ale rozmiar jest tylko niewielką częścią obrazu, wyjaśniając około 2 procent zmienności w wydajności testu. Dla osiągnięcia wykształcenia efekt był jeszcze mniejszy: dodatkowy „kubek” (100 centymetrów kwadratowych) mózgu wydłużyłby przeciętnemu człowiekowi lata nauki o mniej niż pięć miesięcy.”Koellinger mówi” oznacza to, że czynniki inne niż ten jeden czynnik, który otrzymał tak wiele uwagi na przestrzeni lat stanowią 98 procent innych zmian w wydajności testów poznawczych.”

” jednak efekt jest na tyle silny, że wszystkie przyszłe badania, które będą próbowały rozwikłać związki między bardziej drobnoziarnistymi miarami anatomii mózgu i zdrowia poznawczego, powinny kontrolować całkowitą objętość mózgu. W ten sposób postrzegamy nasze badania jako mały, ale ważny wkład w lepsze zrozumienie różnic w zdrowiu poznawczym.”

współpracownikami Nave 'a i Koellingera w pracy, która została opublikowana w czasopiśmie Psychological Science, byli Joseph Kable, profesor Baird Term na Wydziale Psychologii Penna; Wi Hoon Jung, były badacz podoktorski w laboratorium Kable’ a; i Richard Karlsson Linnér, postdoc w laboratorium Koellingera.

od samego początku naukowcy starali się zminimalizować skutki stronniczości i czynników zakłócających w swoich badaniach. Wstępnie zarejestrowali badanie, co oznacza, że opublikowali swoje metody i zobowiązali się do publikacji z wyprzedzeniem, więc nie mogli po prostu zakopać wyników, jeśli wyniki okazały się nieistotne. Ich analizy są również systematycznie kontrolowane pod kątem płci, wieku, wzrostu, statusu społeczno-ekonomicznego i struktury populacji, mierzonej za pomocą genetyki uczestnika. Wzrost jest skorelowany z wyższą lepszą wydajnością poznawczą, na przykład, ale także z większym rozmiarem mózgu, więc ich badania próbowały zerować na udział wielkości mózgu.

wcześniejsze badania konsekwentnie zidentyfikowały korelację między rozmiarem mózgu a wydajnością poznawczą, ale związek wydawał się słabszy, ponieważ badania obejmowały więcej uczestników, więc Nave, Koellinger i współpracownicy mieli nadzieję kontynuować pytanie z wielkością próby, która przewyższała wcześniejsze wysiłki.

badanie opierało się na niedawno zgromadzonym zbiorze danych, brytyjskim biobanku, repozytorium informacji od ponad pół miliona osób w Wielkiej Brytanii. Biobank obejmuje informacje zdrowotne i genetyczne uczestników, a także obrazy skanów mózgu podgrupy około 20 000 osób, liczba ta rośnie z miesiąca na miesiąc.

„to daje nam coś, czego nigdy wcześniej nie było”, mówi Koellinger. „Ta wielkość próby jest gigantyczna-o 70 procent większa niż wszystkie wcześniejsze badania na ten temat razem wzięte-i pozwala nam przetestować korelację między rozmiarem mózgu a wydajnością poznawczą z większą niezawodnością.”

Pomiar wydajności poznawczej jest trudnym zadaniem, a naukowcy zauważają, że nawet ocena zastosowana w tym badaniu ma słabości. Uczestnicy wzięli krótki kwestionariusz, który testuje logikę i zdolności rozumowania, ale nie nabytej wiedzy, dając stosunkowo „hałaśliwy” miarą ogólnej wydajności poznawczej.

korzystając z modelu, który zawierał różne zmienne, zespół sprawdzał, które przewidywały lepsze wyniki poznawcze i osiągnięcia edukacyjne. Nawet kontrolując inne czynniki, takie jak wzrost, status społeczno-ekonomiczny i pochodzenie genetyczne, całkowita objętość mózgu była pozytywnie skorelowana z obydwoma.

wnioski są nieco intuicyjne. „To uproszczona analogia, ale pomyśl o komputerze” – mówi Nave. „Jeśli masz więcej tranzystorów, możesz obliczyć szybciej i przesłać więcej informacji. Może być tak samo w mózgu. Jeśli masz więcej neuronów, może to pozwolić Ci mieć lepszą pamięć lub wykonywać więcej zadań równolegle.

„jednak w rzeczywistości rzeczy mogą być znacznie bardziej złożone. Na przykład rozważ możliwość, że większy mózg, który jest wysoce dziedziczny, wiąże się z byciem lepszym rodzicem. W tym przypadku związek między większym mózgiem a wydajnością testu może po prostu odzwierciedlać wpływ rodzicielstwa na poznanie. Nie dojdziemy do sedna bez dalszych badań.”

jedno z istotnych ustaleń analizy dotyczyło różnic między samcami i kobietami. „Podobnie jak w przypadku wzrostu, istnieje dość znaczna różnica między mężczyznami i kobietami w objętości mózgu, ale nie przekłada się to na różnicę w wydajności poznawczej”, mówi Nave.

bardziej niuansowe spojrzenie na skany mózgu może wyjaśnić ten wynik. Inne badania donoszą, że u kobiet kora mózgowa, zewnętrzna warstwa przedniej części mózgu, wydaje się być grubsza niż u mężczyzn.

„może to tłumaczyć fakt, że pomimo stosunkowo mniejszych mózgów, nie ma skutecznej różnicy w wydajności poznawczej między mężczyznami i kobietami”, mówi Nave. „I oczywiście wiele innych rzeczy może się dziać .”

autorzy podkreślają, że nadrzędna korelacja między objętością mózgu a” mózgiem ” była słaba; nikt nie powinien mierzyć rozmiarów głowy kandydatów do pracy podczas procesu rekrutacji, żartuje. Rzeczywiście, to, co wyróżnia się z analizy, to jak mała objętość mózgu wydaje się wyjaśniać. Czynniki takie jak styl rodzicielstwa, Edukacja, odżywianie, stres i inne są prawdopodobnie głównymi czynnikami, które nie zostały specjalnie Przetestowane w badaniu.

„poprzednie szacunki dotyczące związku między wielkością mózgu a zdolnościami poznawczymi były na tyle niepewne, że prawdziwa relacja mogła być praktycznie bardzo ważna lub, alternatywnie, niewiele różniła się od zera”, mówi Kable. „Nasze badania pozwalają tej dziedzinie być znacznie bardziej pewni wielkości tego efektu i jego względnego znaczenia.”

w dalszych pracach naukowcy planują powiększenie, aby określić, czy pewne obszary mózgu lub łączność między nimi odgrywają ogromną rolę w przyczynianiu się do poznania.

mają również nadzieję, że głębsze zrozumienie biologicznych podstaw wydajności kognitywnej może pomóc rzucić światło na czynniki środowiskowe, które przyczyniają się do tego, a niektóre z nich mogą mieć wpływ na indywidualne działania lub politykę rządu.

„Załóżmy, że masz niezbędną biologię, aby stać się fantastycznym golfistą lub tenisistą, ale nigdy nie masz okazji grać, więc nigdy nie zdajesz sobie sprawy ze swojego potencjału” – mówi Nave.

dodaje Koellinger: „mamy nadzieję, że jeśli zrozumiemy czynniki biologiczne, które są związane z wydajnością poznawczą, pozwoli nam to zidentyfikować okoliczności środowiskowe, w których ludzie mogą najlepiej manifestować swój potencjał i pozostać zdrowiem poznawczym. Właśnie zaczęliśmy rysować powierzchnię góry lodowej.”

badania były wspierane przez ERC Consolidator Grant, Wharton Neuroscience Initiative oraz Wharton ’ s Dean Research Fund.