Neuroanatomické rozdiely v pamäťových systémoch intelektuálneho nadania a typického vývoja

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstraktné

Úvod: Štúdium neuro-štrukturálnych markerov intelektuálneho nadania (IG) poskytne vedecké poznatky o procesoch, ktoré pomáhajú deťom vynikať akademicky. Metódy: Štrukturálna a difúzne vážená MRI bola použitá na porovnanie regionálneho tvaru mozgu a konektivity 12 detí s priemerným až vysokým priemerným IQ a 18 IG detí, definovaných ako deti s IQ vyšším ako 145. Výsledky: IG mala väčšie subkortikálne štruktúry a robustnejšiu bielu mikroštrukturálna organizácia hmoty medzi týmito štruktúrami v oblastiach spojených s explicitnou pamäťou. TD mala viac prepojených, väčších subkortikálnych štruktúr v oblastiach spojených s implicitnou pamäťou. Závery: Zistilo sa, že pamäťové systémy v mozgoch detí s výnimočnými intelektuálnymi schopnosťami sú inak veľké a prepojené v porovnaní s mozgami typicky sa vyvíjajúcich detí. Tieto rôzne neurovývojové trajektórie naznačujú rôzne stratégie učenia. Predpokladá sa spektrum typov inteligencie, uľahčené rôznymi pomermi implicitných a explicitných systémov, čo bolo overené pomocou veľkého externého súboru údajov.

KĽÚČOVÉ SLOVÁ konektivita, intelektuálne nadanie, stratégie učenia, pamäťové systémy, neuroanatómia

Cistanchemôcťzaobchádzať Alzheimerova choroba

Taylor Kuhn

Robin Blades

Lev Gottlieb

Kendra Knudsenová

Christopher Ashdown

Laurel Martin-Harris

Dara Ghahremani

Bianca H. Dang

Robert M. Bilder

Susan Y. Bookheimerová

Katedra psychiatrie a biobehaviorálnych vied, UCLA, 635 Charles E Young Dr, South, Los Angeles, CA 90025, USA

ÚVOD

Napriek ich výnimočnej schopnosti učiť sa a testovať, vieme prekvapivo málo o tom, ako sa systémy učenia a pamäte v intelektuálne „nadaných“ mozgoch vyvíjajú a fungujú. Deti s výnimočným intelektom majú zvyčajne efektívnejšie pamäťové funkcie, väčšie a komplikovanejšie organizované vedomostné bázy a sú schopné používať komplexnejšie kognitívne stratégie, ktoré sa opierajú o tieto pamäťové a sémantické štruktúry, aby riešili problémy rýchlejšie alebo v skoršom veku, než sa zvyčajne vyvíjajú ( TD) deti (Ali a kol., 2003, Athanasakis a kol., 2014, Colom a kol., 2004, Davidson, 1986). Sú teda schopní zovšeobecňovať poznatky naprieč doménami, robiť intuitívne skoky (Desco a kol., 2011) a spontánne využívať selektívne učenie, ako aj porovnávať a integrovať informácie počas riešenia problémov (Duncan a kol., 2000). „Nadané“ deti používajú zložitejšie kognitívne stratégie na rýchlejšie riešenie problémov alebo v skoršom veku ako deti s TD (Ali a kol., 2003, Athanasakis a kol., 2014, Colom a kol., 2004, Davidson, 1986) a základom mnohých z týchto pokročilých kognitívnych schopností sa zdá byť ich pamäťový systém. Predchádzajúce štúdie preukázali globálny nárast hrúbky kôry súvisiaci s vekom, predovšetkým vo výkonnej integrite bielej hmoty spájajúcej frontálne a parietálne oblasti u nadaných detí (Geake & Hansen, 2005, Gerig et al., 2001).

Okrem toho sa u matematicky nadaných detí, ktorých mozgy majú tendenciu selektívne a úspešne využívať frontotemporálne systémy pravej hemisféry, čo im umožňuje podávať výnimočne dobré výkony, našli dôkazy o zvýšenej alebo divergentnej neurovývojovej trajektórii (O'Boyle et al., 1990, O'Boyle a kol., 1995, O'Boyle a kol., 2005, Packard & Knowlton, 2002, Pesenti a kol., 2001). Napriek tomu z mála existujúcich štúdií sa žiadna nezamerala na pamäťové systémy. Stále nám chýbajú kritické informácie, ktoré môžu byť zásadné pre pochopenie mechaniky ich systémov informačnej integrácie, ako je regionálny tvar a konektomika neurónových sietí. Dva paralelné pamäťové systémy sú obzvlášť zaujímavé pri štúdiu neurovývoja. Implicitné učenie opisuje automatické učenie sa sociálnych, jazykových a procedurálnych úloh, ktoré sa získavajú a používajú bez vedomého úsilia. Tento mechanizmus umožňuje deťom vytvárať gramaticky správne vety a chápať sociálne normy, ako je očný kontakt bez výslovných pokynov (Gonring et al., 2017).

Explicit learning involves an intentional, conscious effort to retain or access information, for example, reminiscing on old memories or reciting memorized facts. Implicit learning is essential in the early stages of neurodevelopment, whereas adults depend more on explicit memory, likely because a rule-based approach is faster, easier to communicate, and leads to all-or-none mastery (Gray et al., 2003). In typical development, the subcortical structures that enable implicit learning (e.g., striatum) are developed in the first year of life, while explicit memory structures (e.g., hippocampus) take longer to mature. Here, we investigated the neuroanatomy underlying these two parallel memory systems, explicit and implicit memory, in two samples. First, we examined subjects specifically recruited for being highly intellectually gifted (IQ >145) spolu s deťmi TD. Použili sme štrukturálne a difúzne vážené MRI a neuropsychologické metódy na porovnanie regionálneho tvaru mozgu a konektivity 12 detí s priemerným až vysokým priemerným IQ (90–130, priemer=124 ± 10,9; vek=10,7 ± 1.86; 58 percent žien) a 18 rokov s vysokým IQ (145 – 170, priemer=153 ± 11,4; vek=10,2 ± 2,02; 56 percent ženy). Potom sme testovali heuristiku vyvinutú v tejto vzorke na veľkej externej databáze, aby sme sa pokúsili potvrdiť a rozšíriť zistenia.

cistanche kulturistika

2 METÓDY

2.1 Účastníci

Účastníci zahŕňali 18 intelektovo nadaných detí (potvrdených neurokognitívnym testovaním), z ktorých všetky vykazovali dobre vyvážené intelektuálne (matematické, verbálne, vizuomotorické, pamäťové / sústredenie a úsudok / uvažovanie) profily a 12 typicky sa rozvíjajúcich detí. Všetky postupy boli v súlade s Helsinskou deklaráciou, ktorú pred registráciou preskúmala a schválila Inštitucionálna revízna rada Kalifornskej univerzity v Los Angeles (UCLA) a všetci účastníci poskytli písomný informovaný súhlas. Účastníci boli prijatí z miestnych škôl v Los Angeles a mimoškolských programov vrátane škôl a programov pre mimoriadne nadaných študentov. Všetci účastníci vyplnili písomný informovaný súhlas/súhlas. Spôsobilosť pre túto štúdiu bola stanovená pri prvej návšteve po podaní štandardizovaného IQ testu (Stanford Binet 5 (Huang-Pollock et al., 2011)). Výnimočné nadanie bolo definované ako IQ väčšie alebo rovné 145. Vek, rasa a pohlavie sa zvyčajne vyvíjajú zdravé deti s IQ väčším alebo rovným 90 a menším alebo rovným 145 bez histórie pozornosti, jazyka alebo učenia boli tiež prijatí poruchy. Potenciálni účastníci štúdie boli zo štúdie vylúčení, ak bolo splnené niektoré z týchto vylučovacích kritérií: anamnéza poranenia hlavy, záchvatová porucha alebo iné neurologické alebo psychiatrické poruchy; minulá alebo súčasná porucha reči, porucha pozornosti a hyperaktivita, porucha správania, obsedantno-kompulzívna porucha, porucha autistického spektra alebo drogová závislosť; súčasné/minulé zaradenie do triedy špeciálneho vzdelávania alebo IQ menšie alebo rovné 84; kontraindikácie pre MRI (napr. kovové implantáty, kardiostimulátor, strojčeky alebo iné kovy pripevnené k hlave a tehotenstvo).

2.2 Skupinové demografické porovnanie

Demografické faktory (napr. vek, vzdelanie) medzi skupinami IG a TD sa porovnávali pomocou jednosmernej analýzy rozptylu (ANOVA). Skupinové rozdiely v dichotomických faktoroch (napr. pohlavie, etnická príslušnosť) boli hodnotené pomocou chí-kvadrát analýz. Ako hranicu štatistickej významnosti pre tieto demografické analýzy sme použili p <>

2.3 Neuropsychologické testovanie

Všetci účastníci dokončili štandardizované neuropsychologické meranie (Stanford-Binet 5; Huang-Pollock a kol., 2011) určené na testovanie IQ s vysokým stropom (IQ=170), ktoré umožňuje kvantifikáciu IQ u mimoriadne intelektovo nadaných účastníkov. 2.4 Získavanie MRI Všetky neurozobrazovacie údaje boli zhromaždené pomocou 12-kanálovej hlavovej cievky na 3T Siemens Tim Trio (Siemens Medical Solution, Erlangen, Nemecko) MRI skeneri umiestnenom v UCLA Staglin IMHRO Center for Cognitive Neuroscience. Štrukturálne MP-RAGE T{{1{{20}}}}vážené skeny boli získané s 120–1.0 mm sagitálnymi rezmi, FOV=256 mm (AP) × 192 mm (FH), matica=256–192, TR=450.0 ms, TE=10.0 ms, uhol preklopenia { {23}}, veľkosť voxelu=1,0 mm × 0,94 mm × 0,94 mm. Údaje DTI boli získané pomocou jednorazového spin-echo planar imaging (EPI) a použitím nasledujúcich parametrov: TR=8400 ms; TE=91 ms; Matica 1282, FOV=256 mm, b=1000 s/mm2, NEX=1, 64 rezov, hrúbka rezu 2 mm, preskočenie 0 mm, PAT=2. Difúzia bola zozbieraná v 64 smeroch (b=1000 s/mm2) so 4 snímkami s b=0 s/mm2. Všetky obrázky boli pred spracovaním a analýzou kontrolované a vizuálne skontrolované.

2.5 Spracovanie a analýza subkortikálneho tvaru Všetkým účastníkom sa zhromaždili 3D morfometrické T1-vážené anatomické skeny. Pomocou knižnice FMRIB Software Library verzie 6.{5}} (Kalbfleisch, 2004) (FSL) boli údaje T1 spracované prostredníctvom automatizovaného protokolu subkortikálnej segmentácie založenom na modeli (FSL FIRST (Kuhn et al., 2017)) s použitím hranice korekčný spôsob. Súbory vrcholov a pruhov automaticky segmentovaných subkortikálnych oblastí záujmu (ROI; ktoré zahŕňali amygdalu, nucleus accumbens, caudate, hippocampus, pallidum, putamen a thalamus) v ľavej a pravej hemisfére sa potom vizuálne skontrolovali na kvalitu. Finálne súbory vrcholov pre segmentované subkortikálne štruktúry boli zreťazené medzi skupinou aj v rámci skupiny. Všetky automaticky segmentované oblasti záujmu pre každého účastníka boli zarovnané do rovnakého štandardného priestoru.

Každý vrchol poskytuje údaje o umiestnení povrchu ROI v rovnakom bode v priestore pre každého účastníka. Aby bolo možné vykonať skupinové analýzy, údaje každého účastníka sa zaregistrovali do štandardného priestoru, takže každý vrchol bol zarovnaný s rovnakým bodom v priestore na porovnanie skupín. Ako cieľ pre toto zarovnanie sa použil stredný povrch vzorky. Tieto hodnoty skalárneho vertexu sa potom analyzovali pomocou parametrických štatistických analýz, aby sa preskúmal vzťah medzi skupinou (IQ vs. TD) a tvarom každej subkortikálnej štruktúry. Tieto analýzy sa uskutočnili v každom vrchole pomocou simulácie Monte Carlo v náhodnom skripte FSL (Kyllonen & Christal, 1990, Mills & Tissot, 1995). Regresie hodnotili vzťah radiálnej vzdialenosti v každom vrchole k záujmovým premenným (tj označenie skupiny, IQ). Na korekciu viacerých zdrojov artefaktov sa použil viackrokový proces s riadenou kvalitou a všetky výsledky sa upravili na viacnásobné porovnania (q > 0,05) s použitím miery falošného objavenia (FDR) (Na et al., 2007).

2.6 Spracovanie a analýza mikroštruktúry bielej hmoty

Rutinný proces spracovania DWI bol vykonaný pomocou FSL v 6.0 (Kalbfleisch, 2004), zahŕňajúci extrakciu mozgu, korekciu skreslenia vírivými prúdmi a prispôsobenie pohybu a tenzoru. Pre každého účastníka boli vypočítané DWI metriky mikroštruktúry bielej hmoty, frakčnej anizotropie (FA) a priemernej difuzivity (MD). Analýzy sa uskutočňovali pomocou priestorovej štatistiky založenej na traktoch (TBSS) (Navas-Sánchez et al., 2014), čo je metóda umožňujúca voxelovo štatistické skúmanie metrík DWI pozdĺž záujmových oblastí WM (TOI). TOI boli odvodené z atlasu White Matter Univerzity Johna Hopkinsa (Neihart et al., 2002) a zahŕňali bilaterálne: predné talamické žiarenie (ATR), predné okcipitálne fascikuly inferior (IFO), dolné pozdĺžne fascikuly (ILF), horné pozdĺžne fascikuly (SLF ), uncinate fasciculus (UNC), cingulate zväzok (CGC), hippocampal (HC) biela hmota, ako aj pinzeta major a pinzeta minor. Parametrické štatistické analýzy skúmali medziskupinové rozdiely v mikroštruktúre WM (FA a MD). Korelačné analýzy skúmali vzťah medzi IQ a FA/MD. Výsledky TBSS boli korigované pre viacnásobné porovnania s bezprahovým vylepšením klastra – TFCE (O'Boyle, 2008)).

2.7 Objemové potvrdenie explicitnej/implicitnej heuristiky pomocou externého súboru údajov

Súčasná vzorka nezahŕňala deti s podpriemerným až zhoršeným skóre IQ alebo akýmikoľvek atypickými neurovývojovými stavmi, ako je porucha pozornosti s hyperaktivitou (ADHD) alebo autizmus. Preto sme sa snažili otestovať explicitnú/implicitnú pomerovú heuristiku v externom veľkom súbore údajov, ktorý zahŕňa tento širší rozsah vývojových trajektórií. Preto sa ako externý súbor údajov použil projekt Adolescent Brain and Cognitive Development (ABCD) (UCLA PI: Bookheimer) na pokus overiť explicitnú a implicitnú pomerovú heuristiku odvodenú z analýzy nadaného adolescenta (opísanú v časti 3). Vek, pohlavie, skóre globálnej kognitívnej funkcie zo súboru nástrojov Národného inštitútu zdravia (NIH), ako aj objem subkortikálnej štruktúry boli zostavené od všetkých dostupných účastníkov ABCD. Objem oblastí mozgu (explicitná pamäť), o ktorých sa zistilo, že sú výrazne väčšie v skupine IG, sa zhrnul, aby sa vytvorila zložka mozgu s explicitnou pamäťou. Objem mozgových oblastí (implicitnej pamäte), o ktorých sa zistilo, že sú väčšie v skupine TD, sa sčítal, aby sa vytvorila zložka mozgu s implicitnou pamäťou. Potom sa premenná explicitného / implicitného pomeru vypočítala vydelením explicitnej pamäťovej zložky mozgu implicitnou zložkou pamäte. Potom sa vypočítala korelačná analýza hodnotiaca vzťah medzi týmto pomerom explicitnej/implicitnej pamäte mozgu a globálnym kognitívnym výkonom, ako sa meria pomocou NIH Toolbox. Vzhľadom na formát, v ktorom sú údaje ABCD sprístupnené (tj extrahované hodnoty v tabuľkovom procesore a nie surové údaje z MRI), sme neboli schopní vykonať analýzu tvaru. Boli sme však schopní vykonať objemové analýzy. Dôležité je, že analýzy tvaru sú regionálne špecifickejšie a citlivejšie ako objemová analýza (Rogers, 1986). Účinky zistené v objemových analýzach ako také budú prítomné v analýze tvaru, avšak výsledky analýzy tvaru môžu byť prítomné, keď objemová analýza nie je dostatočne citlivá na zistenie zmeny (Rota et al., 2009). Preto by úspešná replikácia heuristiky pomocou objemových údajov ABCD mala efektívne replikovať zistenia tvaru z počiatočnej vzorky tu.

3 VÝSLEDKY

3.1 Porovnanie demografických skupín

Skupiny IG a TD sa významne nelíšili vo veku, rokoch vzdelania, etnickej príslušnosti alebo pohlaví (všetky p > 0,05). Skupina IG (153 ± 11,4) mala významne vyššie IQ ako skupina TD (128 ± 10,9, p < 0,01;="" tabuľka="" 1).="" skupina="" ig="" pozostávala="" z="" „vyvážených“="" intelektuálnych="" profilov.="" všetci="" nadaní="" účastníci="" boli="" na="" úrovni="" superior="" adult="" 1="" alebo="" vyššej="" pre="" matematické="" a="" verbálne="" zručnosti,="" s="" jednou="" výnimkou.="" jeden="" nadaný="" účastník="" bol="" na="" nadpriemernej="" úrovni="" pre="" „plynulosť="" slovnej="" zásoby="" a="" slovnej="" zásoby“="" a="" vyšší="" dospelý="" 1="" pre="" „aritmetické="" uvažovanie“.="" ten="" istý="" účastník="" testoval="" aj="" na="" úrovni="" superior="" adult="" 3="" pre="" úsudok="" a="" uvažovanie.="" preto="" sa="" všetci="" účastníci="" ig="" javili="" ako="" dobre="" vyvážení="" v="" matematických="" a="" verbálnych="">

3.2 Subkortikálny tvar

Významne väčšie vrcholy sa našli v bilaterálnom hipokampe a pravom putamene IG, zatiaľ čo väčšie vrcholy sa našli v ľavej amygdale, pravom kaudáte a bilaterálnom nucleus accumbens v TD. Konkrétne IG preukázala väčšie vrcholy v hlave ľavého HC, v tele pravého HC a bilaterálnom HC chvoste, ako aj v zadných oblastiach pravého putamenu. TD preukázala väčšie vrcholy široko v celom bilaterálnom accumbens, predovšetkým v tele pravého kaudátu a v centromedických jadrách ľavej amygdaly. V celej vzorke IQ koreloval s väčšími vrcholmi v bilaterálnom HC chvoste (obrázok 2).

3.3 Mikroštruktúra bielej hmoty

FA v bielej hmote pravého ATR a pravého HC chvosta (tj fornix) bola významne vyššia (0,001 < p="">< 0,05)="" v="" ig="" skupine="" v="" porovnaní="" s="" kontrolami.="" md="" bola="" významne="" nižšia="" v="" bilaterálnych="" atr,="" hc="" a="" unc="" v="" skupine="" ig="" v="" porovnaní="" s="" kontrolami.="" konkrétne="" boli="" výsledky="" md="" zistené="" u="" vyššieho="" percenta="" pravej="" v="" porovnaní="" s="" ľavou="" hemisférou.="" výsledky="" md="" boli="" tiež="" nájdené="" v="" rôznych="" regiónoch="" v="" závislosti="" od="" hemisféry.="" v="" hc="" sa="" výsledky="" pravej="" hemisféry="" našli="" v="" blízkosti="" chvosta="" hc="" (tj="" fornix)="" a="" výsledky="" na="" ľavej="" strane="" sa="" našli="" v="" tele="" hc="" (tj="" ca="" oblasti).="" v="" unc="" boli="" nálezy="" horšie="" v="" ľavej="" hemisfére.="" v="" celej="" vzorke="" fa="" významne="" pozitívne="" korelovala="" s="" iq="" v="" bilaterálnej="" (pravej="" viac="" ako="" ľavej="" hemisfére)="" atr="" a="" pravej="" hc.="" ďalej="" md="" negatívne="" korelovala="" s="" iq="" v="" bilaterálnej="" (pravá="" väčšia="" ako="" ľavá)="" atr,="" ľavom="" hc,="" ľavom="" unc,="" ľavom="" cingulárnom="" zväzku="" a="" ľavom="" ilf="" (obrázky="" 1="" a="">

3.4 Potvrdenie explicitnej/implicitnej heuristiky pomocou externého súboru údajov

Súbor údajov ABCD pozostával zo 7 652 účastníkov (priemerný vek=119 ± 7,5 mesiaca; 62,9 percent žien) so všetkými požadovanými údajmi pre túto štúdiu. Pomer explicitnej/implicitnej pamäte bol významne pozitívny vo vzťahu ku globálnemu kognitívnemu výkonu (r=0,23, p < 0,05),="" ako="" aj="" kvadratickému="" globálnemu="" kognitívnemu="" výkonu="" (r="." 022,="" p="">< 0,05)="" (obrázok="" 4).="" postupná="" hierarchická="" regresia="" využívajúca="" lineárnu="" a="" kvadratickú="" globálnu="" kognitívnu="" výkonnosť="" poskytla="" konečný="" model="" [f="" (2,="" 7652)="4.50," p="0.011)" vrátane="" kvadratickej="" globálnej="" kognitívnej="" výkonnosti="" (="" {{20}="" }.24,="" p="0.04)" ako="" významný="" prediktor="" explicitného/implicitného="" pomeru.="" vzhľadom="" na="" to,="" že="" analýza="" tvaru="" je="" citlivejšia="" ako="" analýza="" objemu,="" toto="" zistenie="" pomocou="" volumetrie="" v="" súbore="" údajov="" abcd="" by="" sa="" malo="" tiež="" premietnuť="" do="" analýzy="" tvaru="" (čo="" nebolo="" možné="" vzhľadom="" na="" formát="" údajov="">

Podobná regresia sa uskutočnila s použitím globálnych kognitívnych opatrení na predpovedanie zloženej premennej zloženej z FA bielej hmoty ATR a HC. Medzi globálnym poznaním (=−0,034, p < 0,001)="" a="" zložená="" premenná="" zložená="" z="" fa="" pravej="" atr="" a="" bielej="" hmoty="" hc.="" nakoniec,="" postupná="" regresia="" predpovedala="" zloženú="" premennú="" zloženú="" z="" md="" unc,="" hc="" bielej="" hmoty="" a="" atr.="" kvadratické="" globálne="" kognitívne="" skóre="" (="0.12," p="">< 0,001)="" významne="" predpovedalo="" túto="" zloženú="" premennú="" md="" [f="" (2,="" 7562)="15.31," p=""><>

cistanche kulturistika

4. DISKUSIA

Toto vyšetrovanie zistilo, že existuje dvojitá disociácia medzi veľkosťou a konektivitou dvoch samostatných pamäťových systémov pri porovnaní intelektuálne nadaných detí a ich náprotivkov s TD. V porovnaní so skupinou TD mali nadané deti väčšie subkortikálne štruktúry a viac prepojenú mikroštrukturálnu organizáciu bielej hmoty medzi týmito štruktúrami v oblastiach spojených s explicitnou pamäťou a IQ: bilaterálny hipokampus a pravý putamen. Konkrétne, putamen, pravdepodobne prostredníctvom integračných spojení s prefrontálnym kortexom, a subregióny hipokampu spojené s novou integráciou učenia a informácií (dentátny gyrus a CA3) boli väčšie u intelektuálne nadaných detí (obrázky 1 a 2). Výrazná integrita spojení bielej hmoty medzi týmito oblasťami je v súlade s anatomickým základom pre inherentnú tendenciu intelektuálne nadaných detí rýchlo a efektívne sa učiť, integrovať a používať explicitné informácie. Ďalej sa tieto zistenia môžu týkať sklonu nadaných detí prejavovať vyššiu úroveň vnútornej motivácie čítať, premýšľať a tráviť čas osamote. Je zaujímavé, že typicky sa vyvíjajúce deti mali viac prepojených, väčších subkortikálnych štruktúr v oblastiach spojených s implicitnou pamäťou: striatum (tj caudate, nucleus accumbens) a amygdala (obrázok 2; Haier et al., 1988).

Táto dvojitá disociácia naznačuje, že intelektovo nadané a typicky sa rozvíjajúce deti môžu mať vrodene odlišné neurovývojové trajektórie sprostredkované rôznymi stratégiami učenia. Toto zistenie nás viedlo k predstave širokého spektra typov inteligencie, čiastočne uľahčených rôznymi pomermi implicitného a explicitného vývoja systému. Explicitná a implicitná pamäť zaberá rôzne oblasti mozgu a vytvára nezávislé, hoci vzájomne prepojené siete učenia. Kvôli obmedzeným zdrojom a obmedzenému majetku v mozgu môže existovať kompromis medzi vývojom explicitných a implicitných pamäťových systémov.

Rozdiely, ktoré sme našli, môžu odrážať veľkú distribúciu variácií pamäťového systému, pričom TD a nadané deti predstavujú najfunkčnejšie výklenky (obrázok 3). Predtým sa predpokladalo, že zistenia z mozgu matematického zázraku sú poháňané vysoko účinným kódovaním a vyhľadávaním epizodickej pamäte (Scharnowski et al., 2015). Aby to bola pravda, boli by potrebné epizodické pamäťové štruktúry, ako aj systémy čelných lalokov zapojené do pozornosti a získavania. Táto štúdia uvádza práve toto: veľké a robustne prepojené epizodické pamäťové štruktúry a frontálne dráhy bielej hmoty (napr. ATR).

Zistenie ATR je tiež v súlade s množstvom predchádzajúcich prác, v ktorých sa zistilo, že vysoká inteligencia je spojená so zapojením prefrontálnych a cingulárnych mozgových sietí (Kuhn et al., 2017, Schmithorst et al., 2005), ako aj predchádzajúce práce ktorý zistil, že matematicky nadané mozgy mali vyššiu FA v corpus callosum a asociačných traktoch, ktoré spájajú frontálny lalok so štruktúrami bazálnych ganglií, vrátane ATR, a frontotemporálnych/parietálnych traktov, vrátane UNC (Shaw et al., 2006).

Tu nájdené vylepšené bilaterálne oblasti mozgu sú v súlade s predchádzajúcimi zisteniami, ktoré naznačujú, že jedinečné bilaterálne oblasti mozgu sú aktivované matematicky predčasne vyspelými deťmi počas úloh mentálnej rotácie (Squire et al., 1993, Weiskopf, 2012). Navyše tendencia k lateralizácii nálezov je v súlade s predchádzajúcimi zisteniami, ktoré naznačujú, že hemisférická lateralita, najmä pravá hemisféra, ako aj zlepšená koordinácia v rámci a medzi oblasťami mozgu, sú dôležitou nervovou oporou intelektuálneho nadania (O'Boyle et al., 1995).

Nakoniec, výsledky v celej vzorke naznačujú, že IQ korelovalo s metrikami DTI v ATR, HC a UNC, sú v súlade s predchádzajúcimi zisteniami v štúdii matematického nadania (Shaw et al., 2006), ktorá uvádzala corpus callosum, fornix a metrické korelácie DTI asociačného traktu s inteligenciou. Tento vzťah medzi bielou hmotou a IQ je potenciálne poháňaný, aspoň čiastočne, plexínom génovej rodiny, ktorý bol nedávno nájdený v celogenómovej asociačnej štúdii na predpovedanie IQ (Winberg a kol., 1998). Je známe, že plexíny sú spojené s vedením vývoja axónov (Worzfeld & Offermanns, 2014), nervovou konektivitou (Zabaneh a kol., 2018) a regeneráciou (Zhang a kol., 2017), a preto môžu súvisieť s bielym v našej skupine IG.

OBRÁZOK 1 Priestorová štatistika založená na traktoch odhaľuje zvýšenú mikroštrukturálnu priechodnosť bielej hmoty u intelektuálne nadaných v porovnaní s typicky sa vyvíjajúcimi deťmi v oblastiach s explicitnou pamäťou

OBRÁZOK 2 Analýza tvaru odhaľuje väčší tvar v explicitných pamäťových oblastiach v intelektuálne nadaných a implicitných pamäťových oblastiach u typicky sa vyvíjajúcich detí

Táto prvá vzorka nezahŕňala deti s podpriemerným až zhoršeným skóre IQ alebo akýmikoľvek atypickými neurovývojovými stavmi, ako je ADHD alebo autizmus. Tieto skupiny môžu ležať na ďalších koncoch spektra, kde môže byť explicitná alebo implicitná pamäť nedostatočne alebo nadmerne rozvinutá v škodlivom rozsahu. Potom sme túto analýzu replikovali na oveľa väčšej vzorke, ktorá zahŕňala deti s podpriemerným až zhoršeným skóre IQ a niektorými vývojovými rozdielmi (napr. ADHD). Túto explicitnú/implicitnú heuristiku sme testovali pomocou veľkého externého súboru údajov: projektu ABCD (N=7652). V súlade s našou hypotézou sme našli významný kvadratický vzťah medzi explicitnou/implicitnou heuristikou a IQ. Táto replikácia našich počiatočných zistení naznačuje, že v skutočnosti môže existovať vývojová rovnováha implicitných a explicitných pamäťových systémov, ktoré sa môžu fenotypovo prejavovať rôznymi kognitívnymi profilmi.

Budúci výskum môže chcieť preskúmať relatívny vývoj implicitných a explicitných štruktúr v iných populáciách, ako to bolo dôkladne preskúmané pri neurodegeneratívnych poruchách, ako je Alzheimerova choroba (degenerujúca anatómia explicitnej pamäte a zručnosti so zachovanou implicitnou pamäťou) a Parkinsonova choroba (degenerujúca implicitná anatómia pamäte). a zručnosti so zachovanou explicitnou pamäťou). Identifikácia štrukturálnych a funkčných znakov nadania nám pomôže pochopiť hlbšie systémy, ktoré umožňujú deťom učiť sa v školskom prostredí aj mimo neho. Implicitné aj explicitné učenie je nevyhnutné a deficity v oboch môžu viesť k sociálnym, akademickým a profesionálnym ťažkostiam. Hoci „nadané“ deti dosahujú dobré výsledky v IQ testoch, mnohé tiež trpia poruchami učenia, ktoré im bránia v úlohách založených na neexplicitnom učení, a väčšina detí s TD by mohla mať prospech z ďalšieho explicitného rozvoja učenia (Hayden et al., 2020). Táto štúdia poskytuje určitý pohľad na to, ako môžu budúce zásahy zacieliť na explicitné alebo implicitné systémy, aby sa maximalizovalo učenie v celom vývojovom spektre. Možno zistíme, že zobrazovanie mozgu nám nakoniec umožní navrhnúť vzdelávacie intervencie založené na štruktúre mozgu jednotlivca, aby sme podporili zdravý intelektuálny a behaviorálny vývoj.

Cistanche dokáže liečiť Alzheimerovu chorobu

Empiricky podložené kognitívne tréningové postupy, ako napríklad Program pre vzdelávanie a obohacovanie vzťahových zručností (PEERS; Laugeson et al., 2012), by mohli pomôcť pri podpore TD detí, nadaných detí a rizikovej klinickej populácie (napr. autistické spektrum poruchy učenia, poruchy pozornosti s hyperaktivitou a mentálne postihnutie), čo umožňuje vzdelávacím inštitúciám podporovať deti všetkých typov a schopností učenia. Dúfame, že táto štúdia inšpiruje ďalšie skúmanie štruktúr, ktoré uľahčujú implicitné a explicitné učenie, ich úlohu vo vývojových rozdieloch a možné budúce terapie učenia.