幾十年來，科學(xué)家們一直將注意力、記憶、語言和推理映射到不同的大腦網(wǎng)絡(luò)——但一個大謎團(tuán)依然存在：為什么大腦感覺像是一個統(tǒng)一的系統(tǒng)？圣母大學(xué)的研究人員現(xiàn)在認(rèn)為，智能根本不存在于大腦中某個“智能”區(qū)域。相反，它源于大腦眾多網(wǎng)絡(luò)之間的高效和靈活溝通與協(xié)調(diào)。

現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)常將大腦描述為一系列專門化系統(tǒng)的集合。注意力、感知、記憶、語言和推理等功能都與特定的大腦網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)，科學(xué)家通常分別研究這些系統(tǒng)。

這一方法帶來了重大突破。然而，它并未完全解釋人類思維的一個核心特征：所有這些獨(dú)立系統(tǒng)如何匯聚成一個統(tǒng)一的心靈。

圣母大學(xué)的研究人員著手解答這個問題。他們利用先進(jìn)的神經(jīng)影像技術(shù)，研究了大腦整體的組織結(jié)構(gòu)以及這種組織如何產(chǎn)生智能。

圣母大學(xué)心理學(xué)系安德魯·J·麥肯納家族心理學(xué)教授阿隆·巴比說：“神經(jīng)科學(xué)在解釋特定網(wǎng)絡(luò)的作用方面非常成功，但在解釋一個單一、連貫的心智如何從它們的互動中產(chǎn)生方面則不那么成功?！?/p>

普通智力與相關(guān)認(rèn)知能力

心理學(xué)家長期以來觀察到，注意力、記憶、知覺和語言等技能往往是相互關(guān)聯(lián)的。在一個領(lǐng)域表現(xiàn)出色的人，往往在其他領(lǐng)域也有好表現(xiàn)。這種模式被稱為“一般智力”。它影響個人在學(xué)術(shù)、職業(yè)、社交和健康環(huán)境中學(xué)習(xí)、解決問題和適應(yīng)的效率。

一個多世紀(jì)以來，這一模式表明人類認(rèn)知在深層次上是統(tǒng)一的?？茖W(xué)家們?nèi)狈σ粋€明確的解釋，說明為什么這種統(tǒng)一會存在。

“智能的問題不是功能定位的問題，”巴比說，她同時也是圣母大學(xué)人類神經(jīng)影像中心和決策神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主任?！爱?dāng)代研究常常探討一般智力起源于大腦的哪里——主要關(guān)注額葉和頂葉皮層內(nèi)的特定區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。但更根本的問題是，智能是如何從支配全球大腦功能的原則中產(chǎn)生——分布式網(wǎng)絡(luò)如何通信并集體處理信息?！?/p>

為了探索這一更廣泛的視角，巴比和他的團(tuán)隊(duì)，包括主要作者、圣母大學(xué)研究生拉姆齊·威爾考克斯，測試了一個被稱為網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)科學(xué)理論的框架。他們的研究成果發(fā)表在《Nature Communications》上。

網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)科學(xué)理論解析

研究人員認(rèn)為，一般智力并非具體的能力或心理策略。相反，它反映了一種模式，許多認(rèn)知技能是正相關(guān)的。他們提出，這種模式源于大腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高效程度及其協(xié)同工作的程度。

為驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)分析了人類連接組項(xiàng)目中831名成年人的腦成像和認(rèn)知表現(xiàn)數(shù)據(jù)。他們還研究了由智能高級研究項(xiàng)目活動（INC）SHARP項(xiàng)目資助的獨(dú)立145名成年人研究。通過結(jié)合腦結(jié)構(gòu)和腦功能的測量，研究人員繪制了大規(guī)模大腦組織的詳細(xì)圖景。

網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)科學(xué)理論不將智能綁定于單一腦區(qū)或功能，而是將其視為大腦整體的屬性。在這一框架下，智力依賴于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)和重組自身以應(yīng)對不同挑戰(zhàn)的有效性。

巴比和威爾考克斯將此描述為視角的重大轉(zhuǎn)變：

1“我們發(fā)現(xiàn)大腦中存在既穩(wěn)健又具適應(yīng)性的系統(tǒng)協(xié)調(diào)證據(jù)，這種協(xié)調(diào)不直接執(zhí)行認(rèn)知，而是決定系統(tǒng)能支持的認(rèn)知作范圍?！?/p>

2“在這個框架下，大腦被建模為一個網(wǎng)絡(luò)，其行為受效率、靈活性和整合性等全局屬性的約束。”

3“這些屬性并不與單個任務(wù)或大腦網(wǎng)絡(luò)相關(guān)，而是整個系統(tǒng)的特征，塑造每一個認(rèn)知作，但不可歸還為任何一個作?！?/p>

4“一旦問題從智能所在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如何組織，實(shí)證目標(biāo)就會改變?！?/p>

智能作為整體大腦協(xié)調(diào)

研究結(jié)果支持了網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)科學(xué)理論的四個主要預(yù)測。

■ 情報并不存在于單一網(wǎng)絡(luò)中。它源于分布在多個網(wǎng)絡(luò)上的處理。大腦必須將任務(wù)分配給各專業(yè)系統(tǒng)，并在必要時將輸出合并。

■ 成功的協(xié)調(diào)需要強(qiáng)有力的整合和長距離溝通。巴比描述了“一個龐大而復(fù)雜的連接系統(tǒng)，作為連接遠(yuǎn)處大腦區(qū)域并整合信息的'捷徑'?！边@些連接使大腦中相距較遠(yuǎn)的區(qū)域能夠高效交換信息，支持統(tǒng)一處理。

■ 整合依賴于指導(dǎo)信息流動的調(diào)控區(qū)域。這些樞紐幫助協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)間的活動，選擇合適的系統(tǒng)。無論是解讀細(xì)微線索、學(xué)習(xí)新技能，還是在細(xì)致分析與快速直覺之間做出抉擇，這些監(jiān)領(lǐng)域都有助于管理整個過程。

■ 一般智能依賴于平衡局部專業(yè)化與全球整合。當(dāng)緊密連接的局部集群高效運(yùn)作，同時保持與遠(yuǎn)距離區(qū)域的短距離通信路徑時，大腦表現(xiàn)最佳。這種平衡支持靈活且有效的問題解決。

在兩組研究中，普遍智力的差異始終與這些大規(guī)模組織特征相匹配。沒有單一的腦區(qū)或傳統(tǒng)的“智能網(wǎng)絡(luò)”能解釋這些結(jié)果。

巴比指出：“當(dāng)認(rèn)知協(xié)調(diào)時，普通智能變得可見，當(dāng)許多過程必須在系統(tǒng)層面的約束下協(xié)同工作時。”

對人工智能與大腦發(fā)育的影響

其影響不僅限于理解人類智能。通過聚焦大規(guī)模大腦組織，這些發(fā)現(xiàn)揭示了心智為何最初作為一個統(tǒng)一系統(tǒng)運(yùn)作提供了洞見。

這一觀點(diǎn)也可能解釋為何智力在童年期會增加，隨著年齡增長而下降，并且特別容易遭受廣泛的腦損傷。在每種情況下，變化最大的是大規(guī)模協(xié)調(diào)，而非孤立功能。

這些結(jié)果也引發(fā)了關(guān)于人工智能的討論。如果人類智能依賴系統(tǒng)層面的組織，而非單一通用機(jī)制，那么構(gòu)建通用人工智能可能需要的不僅僅是擴(kuò)展專業(yè)工具。

1“這項(xiàng)研究能夠推動我們思考如何利用人腦設(shè)計(jì)特性來推動以人為中心、受生物啟發(fā)的人工智能的進(jìn)步?！?/p>

2“許多人工智能系統(tǒng)能夠很好地完成特定任務(wù)，但它們?nèi)匀浑y以將所知應(yīng)用于不同情境。”

3“人類智能的特點(diǎn)就是這種靈活性——這反映了人腦獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)?！?/p>

期刊參考：Ramsey R. Wilcox, Babak Hemmatian, Lav R. Varshney, Aron K. Barbey. The network architecture of general intelligence in the human connectome. Nature Communications, 2026; 17 (1)

DOI:10.1038/s41467-026-68698-5

來源：Science Daily

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