Neuroanatomiske forskelle i hukommelsessystemerne for intellektuel begavelse og typisk udvikling

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

Abstrakt

Introduktion: At studere neuro-strukturelle markører for intellektuel begavelse (IG) vil informere den videnskabelige forståelse af de processer, der hjælper børn med at udmærke sig akademisk. Metoder: Strukturel og diffusionsvægtet MR blev brugt til at sammenligne regional hjerneform og tilslutning af 12 børn med gennemsnitlig til høj gennemsnitlig IQ og 18 IG børn, defineret som havende IQ større end 145. Resultater: IG havde større subkortikale strukturer og mere robust hvid stof mikrostrukturel organisation mellem disse strukturer i regioner forbundet med eksplicit hukommelse. TD havde flere forbundne, større subkortikale strukturer i regioner forbundet med implicit hukommelse. Konklusioner: Det blev fundet, at hukommelsessystemerne i hjernen hos børn med exceptionelle intellektuelle evner er forskellig størrelse og forbundet sammenlignet med hjernerne hos typisk udviklende børn. Disse forskellige neuroudviklingsbaner foreslår forskellige læringsstrategier. Et spektrum af intelligenstyper er forudset, lettet af forskellige forhold mellem implicitte og eksplicitte systemer, som blev valideret ved hjælp af et stort eksternt datasæt.

NØGLEORD-forbindelse, intellektuel begavelse, læringsstrategier, hukommelsessystemer, neuroanatomi

Cistanchekanbehandle Alzheimers

Taylor Kuhn

Robin Blades

Lev Gottlieb

Kendra Knudsen

Christopher Ashdown

Laurel Martin-Harris

Dara Ghahremani

Bianca H. Dang

Robert M. billeder

Susan Y. Bookheimer

Department of Psychiatry and Biobehavioral Sciences, UCLA, 635 Charles E Young Dr, South, Los Angeles, CA 90025, USA

INTRODUKTION

På trods af deres enestående indlærings- og afprøvningsevner ved vi overraskende lidt om, hvordan indlærings- og hukommelsessystemerne i intellektuelt "begavede" hjerner udvikler sig og fungerer. Børn med ekstraordinært intellekt har typisk mere effektive hukommelsesfunktioner, større og mere indviklet organiserede vidensbaser og er i stand til at bruge mere komplekse kognitive strategier, som er afhængige af disse hukommelses- og semantiske strukturer til at løse problemer hurtigere eller i en tidligere alder, end de typisk udvikler ( TD) børn (Ali et al., 2003, Athanasakis et al., 2014, Colom et al., 2004, Davidson, 1986). De er således i stand til at generalisere viden på tværs af domæner, lave intuitive spring (Desco et al., 2011) og spontant bruge selektiv læring samt sammenligne og integrere information under problemløsning (Duncan et al., 2000). "Begavede" børn bruger mere komplekse kognitive strategier til at løse problemer hurtigere eller i en tidligere alder end TD-børn (Ali et al., 2003, Athanasakis et al., 2014, Colom et al., 2004, Davidson, 1986) og Grundlaget for mange af disse avancerede kognitive færdigheder ser ud til at være deres hukommelsessystem. Tidligere undersøgelser har vist en aldersrelateret global stigning i kortikal tykkelse, primært i den udøvende integritet af hvidt stof, der forbinder frontale og parietale regioner hos begavede børn (Geake & Hansen, 2005, Gerig et al., 2001).

Derudover er der fundet beviser for en forbedret eller divergerende neuroudviklingsbane hos matematisk begavede børn, hvis hjerner har en tendens til at bruge højre hemisfære frontotemporale systemer på en selektiv og vellykket måde, som gør det muligt for dem at præstere usædvanligt godt (O'Boyle et al., 1990, O'Boyle et al., 1995, O'Boyle et al., 2005, Packard & Knowlton, 2002, Pesenti et al., 2001). Alligevel har ingen af ​​de få eksisterende undersøgelser fokuseret på hukommelsessystemer. Vi mangler stadig kritisk information, der kan være grundlæggende for at forstå mekanikken i deres informationsintegrationssystemer, såsom regional form og forbindelsesmuligheder for neurale læringsnetværk. To parallelle hukommelsessystemer er af særlig interesse, når man studerer neuroudvikling. Implicit læring beskriver den automatiske læring af sociale, sproglige og proceduremæssige opgaver, der erhverves og bruges uden bevidst indsats. Denne mekanisme giver børn mulighed for at skabe grammatisk korrekte sætninger og forstå sociale normer, såsom øjenkontakt uden eksplicit instruktion (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) sammen med TD børn. Vi brugte strukturel og diffusionsvægtet MRI og neuropsykologiske metoder til at sammenligne den regionale hjerneform og tilslutning af 12 børn med gennemsnitlig til høj gennemsnitlig IQ (90-130, gennemsnitlig=124 ± 10,9; alder=10.7 ± 1.86; 58 procent kvinder) og 18 med høj IQ (145-170, gennemsnitlig=153 ± 11,4; alder=10,2 ± 2,02; 56 procent kvinder). Derefter testede vi heuristikken udviklet i denne prøve på en stor ekstern database for at forsøge at bekræfte og udvide resultaterne.

cistanche bodybuilding

2 METODER

2.1 Deltagere

Deltagerne inkluderede 18 intellektuelt begavede børn (bekræftet af neurokognitive tests), som alle viste velafbalancerede intellektuelle (matematiske, verbale, visuomotoriske, hukommelse/koncentration og dømmekraft/ræsonnement) profiler og 12 typisk udviklende børn. Alle procedurer var i overensstemmelse med Helsinki-erklæringen, gennemgået og godkendt af University of California, Los Angeles (UCLA) Institutional Review Board forud for tilmeldingen, og alle deltagere gav skriftligt informeret samtykke. Deltagerne blev rekrutteret fra lokale Los Angeles-skoler og efterskoleprogrammer, herunder skoler og programmer for usædvanligt begavede elever. Alle deltagere udfyldte skriftligt informeret samtykke/samtykke. Kvalificering til denne undersøgelse blev bestemt ved det første besøg efter administration af en standardiseret IQ-test (Stanford Binet 5 (Huang-Pollock et al., 2011)). Ekstraordinær begavelse blev defineret som IQ større end eller lig med 145. Alders-, race- og kønsmatchede typisk udviklende raske børn med IQ større end eller lig med 90 og mindre end eller lig med 145 uden historie med opmærksomhed, sprog eller læring lidelse blev også rekrutteret. Potentielle undersøgelsesdeltagere blev udelukket fra undersøgelsen, hvis nogle af disse eksklusionskriterier var opfyldt: anamnese med hovedskade, en anfaldslidelse eller andre neurologiske eller psykiatriske lidelser; tidligere eller nuværende sprogforstyrrelser, opmærksomhedsforstyrrelser og hyperaktivitetsforstyrrelser, adfærdsforstyrrelser, obsessiv-kompulsiv lidelse, autismespektrumforstyrrelse eller stofafhængighed; nuværende/tidligere placering i specialundervisningsklasse eller en IQ mindre end eller lig med 84; kontraindikationer for MR (f.eks. metalimplantater, pacemaker, bøjler eller andre metaller påsat hovedet og graviditet).

2.2 Gruppedemografisk sammenligning

Demografiske faktorer (f.eks. alder, uddannelse) mellem IG- og TD-grupper blev sammenlignet ved hjælp af en envejs-variansanalyse (ANOVA). Gruppeforskelle i dikotome faktorer (f.eks. køn, etnicitet) blev vurderet ved hjælp af chi-square-analyser. Vi brugte p < 0,05="" som="" vores="" cutoff="" for="" statistisk="" signifikans="" for="" disse="" demografiske="">

2.3 Neuropsykologisk testning

Alle deltagere gennemførte en standardiseret neuropsykologisk måling (Stanford-Binet 5; Huang-Pollock et al., 2011) designet til at teste IQ med højt til loftet (IQ=170), hvilket muliggør kvantificering af IQ i usædvanligt intellektuelt begavede deltagere. 2.4 MRI-optagelse Alle neuroimaging-data blev indsamlet ved hjælp af en 12-kanalhovedspole på en 3T Siemens Tim Trio (Siemens Medical Solution, Erlangen, Tyskland) MR-scanner anbragt på UCLA Staglin IMHRO Center for Cognitive Neuroscience. Strukturelle MP-RAGE T{{1{{20}}}}vægtede scanninger blev opnået med 120–1.0 mm sagittale skiver, FOV=256 mm (AP) × 192 mm (FH), matrix=256–192, TR=450.0 ms, TE=10.0 ms, vendingsvinkel { {23}}, voxelstørrelse=1,0 mm × 0,94 mm × 0,94 mm. DTI-data blev indhentet ved hjælp af enkelt-skuds spin-ekko plan billeddannelse (EPI) og ved hjælp af følgende parametre: TR=8400 ms; TE=91 ms; 1282 matrix, FOV=256 mm, b=1000 s/mm2, NEX=1, 64 skiver, 2 mm skivetykkelse, 0 mm spring, PAT=2. Diffusion blev opsamlet i 64 retninger (b=1000 s/mm2) med 4 billeder med b=0 s/mm2. Alle billeder blev kvalitetskontrolleret og visuelt inspiceret før de blev forbehandlet og analyseret.

2.5 Subkortikal formbehandling og analyse 3D morfometriske T1-vægtede anatomiske scanninger blev indsamlet for alle deltagere. Ved at bruge FMRIB Software Library version 6.0 (Kalbfleisch, 2004) (FSL) blev T1-dataene kørt gennem en automatiseret, modelbaseret subkortikal segmenteringsprotokol (FSL FIRST (Kuhn et al., 2017)) ved hjælp af en grænse. korrektionsmetode. Top- og søjlefilerne for automatisk segmenterede subkortikale områder af interesse (ROI; som inkluderede amygdala, nucleus accumbens, caudate, hippocampus, pallidum, putamen og thalamus) i venstre og højre hemisfære blev derefter visuelt inspiceret for kvalitet. De endelige vertexfiler for de segmenterede subkortikale strukturer blev sammenkædet både mellem gruppe og inden for gruppe. Alle automatisk segmenterede ROI'er for hver deltager blev justeret til det samme standardrum.

Hvert vertex giver data om placeringen af ​​overfladen af ​​ROI'et på samme punkt i rummet for hver deltager. For at udføre gruppeanalyser blev hver deltagers data registreret til et standardrum, således at hvert toppunkt blev justeret til det samme punkt i rummet til gruppesammenligninger. Gennemsnitsoverfladen af ​​prøven blev brugt som mål for denne justering. Disse skalære vertexværdier blev derefter analyseret ved hjælp af parametriske statistiske analyser for at undersøge forholdet mellem-gruppe (IQ vs. TD) og formen af ​​hver subkortikal struktur. Disse analyser blev udført ved hvert hjørne ved hjælp af en Monte Carlo-simulering i FSLs randomiserede script (Kyllonen & Christal, 1990, Mills & Tissot, 1995). Regressioner vurderede forholdet mellem radial afstand ved hvert vertex og variabler af interesse (dvs. gruppebetegnelse, IQ). En flertrins, kvalitetskontrolleret behandlingspipeline blev brugt til at korrigere for flere kilder til artefakt, og alle resultater blev korrigeret for flere sammenligninger (q > 0,05) ved hjælp af falsk opdagelsesrate (FDR) (Na et al., 2007).

2.6 Behandling og analyse af hvid substans mikrostruktur

En rutinemæssig DWI-behandlingspipeline blev udført ved hjælp af FSL v 6.0 (Kalbfleisch, 2004), der involverede hjerneekstraktion, korrektion for hvirvelstrømsforvrængning og bevægelses- og tensortilpasning. DWI-metrikker for hvidt stofs mikrostruktur, fraktioneret anisotropi (FA) og middeldiffusivitet (MD) blev beregnet for hver deltager. Analyser blev udført ved hjælp af Tract Based Spatial Statistics (TBSS) (Navas-Sánchez et al., 2014), en metode, der muliggør voxel-vis statistisk undersøgelse af DWI-metrikker langs WM-områder af interesse (TOI). TOI'er blev afledt fra John Hopkins University White Matter atlas (Neihart et al., 2002) og inkluderede bilateral: anterior thalamusstråling (ATR), inferior front occipital fasciculi (IFO), inferior longitudinal fasciculus (ILF), superior longitudinal fasciculus (SLF) ), uncinate fasciculus (UNC), cingulate bundle (CGC), hippocampus (HC) hvid substans, samt pincet major og pincet minor. Parametriske statistiske analyser undersøgte forskelle mellem grupper i WM-mikrostruktur (FA og MD). Korrelationsanalyser undersøgte sammenhængen mellem IQ og FA/MD. TBSS-resultater blev korrigeret for flere sammenligninger med tærskelfri klyngeforbedring - TFCE (O'Boyle, 2008)).

2.7 Volumetrisk bekræftelse af den eksplicitte/implicitte heuristik ved hjælp af et eksternt datasæt

Den aktuelle prøve inkluderede ikke børn med under-gennemsnit til nedsat IQ-score eller nogen atypiske neuro-udviklingsmæssige tilstande, såsom opmærksomhedsunderskud hyperaktivitetsforstyrrelse (ADHD) eller autisme. Derfor søgte vi at teste den eksplicitte/implicitte rationsheuristik i et eksternt, stort datasæt, der inkluderer dette bredere udvalg af udviklingsbaner. Således blev Adolescent Brain and Cognitive Development (ABCD)-projektet (UCLA PI: Bookheimer) brugt som et eksternt datasæt til at forsøge at validere den eksplicitte til implicitte rationsheuristik afledt af begavet adolescentanalysen (beskrevet i afsnit 3). Alder, køn, global kognitiv funktionsscore fra National Institute of Health (NIH) Toolbox samt subkortikal strukturvolumen blev kompileret fra alle tilgængelige ABCD-deltagere. Volumenet af hjerneregionerne (eksplicit hukommelse) fundet at være signifikant større i IG-gruppen blev summeret til at skabe den eksplicitte hukommelseshjernekomponent. Volumenet af hjerneregionerne (implicit hukommelse) fundet at være større i TD-gruppen blev summeret til at skabe den implicitte hukommelseshjernekomponent. Derefter blev den eksplicitte/implicitte forholdsvariabel beregnet ved at dividere den eksplicitte hukommelseshjernekomponent med den implicitte hukommelseshjernekomponent. En korrelationsanalyse blev derefter beregnet for at vurdere forholdet mellem dette eksplicitte/implicitte hukommelses-hjerneforhold og global kognitiv præstation målt af NIH Toolbox. I betragtning af det format, som ABCD-data gøres tilgængelige (dvs. udtrukne værdier i et regneark i stedet for rå MRI-data), var vi ikke i stand til at køre formanalyse. Vi var dog i stand til at køre volumenanalyser. Det er vigtigt, at formanalyser er mere regionalt specifikke og mere følsomme end volumenanalyse (Rogers, 1986). Som sådan vil effekter fundet i volumenanalyser være til stede i formanalyser, men formanalyseresultater kan være til stede, når volumenanalyse ikke er følsom nok til at detektere ændringer (Rota et al., 2009). Derfor bør en vellykket replikering af heuristikken ved hjælp af ABCD-volumetriske data effektivt replikere formfundene fra den indledende prøve heri.

3 RESULTATER

3.1 Demografisk gruppesammenligning

IG- og TD-grupperne var ikke signifikant forskellige i alder, uddannelsesår, etnicitet eller køn (alle p > 0,05). IG-gruppen (153 ± 11,4) havde en signifikant højere IQ end TD-gruppen (128 ± 10,9, p < 0,01;="" tabel="" 1).="" ig-gruppen="" bestod="" af="" "velafbalancerede"="" intellektuelle="" profiler.="" alle="" begavede="" deltagere="" var="" på="" superior="" adult="" 1="" eller="" højere="" niveau="" for="" matematik="" og="" verbale="" færdigheder,="" med="" én="" undtagelse.="" en="" begavet="" deltager="" var="" på="" niveauet="" over="" gennemsnittet="" for="" "ordforråd="" og="" verbal="" flydende"="" og="" den="" overordnede="" voksen="" 1="" for="" "aritmetisk="" ræsonnement".="" den="" samme="" deltager="" testede="" også="" på="" superior="" adult="" 3-niveau="" for="" dømmekraft="" og="" ræsonnement.="" derfor="" så="" alle="" ig-deltagere="" ud="" til="" at="" være="" velafbalancerede="" i="" matematiske="" og="" verbale="">

3.2 Subkortikal form

Signifikant større toppunkter blev fundet i bilateral hippocampi og højre putamen af ​​IG, hvorimod større toppunkter blev fundet i venstre amygdala, højre caudat og bilateral nucleus accumbens i TD. Specifikt påviste IG større hjørner i hovedet af venstre HC, kroppen af ​​højre HC og bilaterale HC-hale såvel som posteriore områder af højre putamen. TD påviste større hjørner bredt gennem bilaterale akkumbener, primært i kroppen af ​​højre caudat og i centromedian nuclei i venstre amygdala. På tværs af hele prøven var IQ korreleret med større hjørner i den bilaterale HC-hale (figur 2).

3.3 Mikrostruktur af hvidt stof

FA i den hvide substans i højre ATR og højre HC hale (dvs. fornix) var signifikant højere (0,001 < p="">< 0,05)="" i="" ig-gruppen="" sammenlignet="" med="" kontroller.="" md="" var="" signifikant="" lavere="" i="" bilateral="" atr,="" hc="" og="" unc="" i="" ig-gruppen="" sammenlignet="" med="" kontroller.="" specifikt="" blev="" md-resultater="" fundet="" i="" en="" højere="" procentdel="" af="" den="" højre="" sammenlignet="" med="" den="" venstre="" hjernehalvdel.="" md="" resultater="" blev="" også="" fundet="" i="" forskellige="" regioner="" afhængigt="" af="" halvkuglen.="" i="" hc="" blev="" resultaterne="" fra="" højre="" hemisfære="" fundet="" nær="" hc-halen="" (dvs.="" fornix),="" og="" venstre="" resultater="" blev="" fundet="" i="" hc-kroppen="" (dvs.="" ca-regioner).="" i="" unc="" var="" resultaterne="" mere="" ringere="" i="" venstre="" hjernehalvdel.="" på="" tværs="" af="" hele="" prøven="" var="" fa="" signifikant="" positivt="" korreleret="" med="" iq="" i="" bilateral="" (højre="" mere="" end="" venstre="" hemisfære)="" atr="" og="" højre="" hc.="" yderligere="" var="" md="" negativt="" korreleret="" med="" iq="" i="" bilateral="" (højre="" større="" end="" venstre)="" atr,="" venstre="" hc,="" venstre="" unc,="" venstre="" cingulate="" bundt="" og="" venstre="" ilf="" (figur="" 1="" og="">

3.4 Bekræftelse af den eksplicitte/implicitte heuristik ved hjælp af et eksternt datasæt

ABCD-datasættet bestod af 7652 deltagere (gennemsnitsalder=119 ± 7,5 måneder; 62,9 procent kvinder) med alle nødvendige data til denne undersøgelse. Det eksplicitte/implicitte hukommelsesforhold var signifikant positivt relateret til global kognitiv ydeevne (r=0.23, p < 0.05)="" såvel="" som="" den="" kvadratiske="" globale="" kognitive="" ydeevne="" (r="." 022,="" p="">< 0,05)="" (figur="" 4).="" en="" trinvis="" hierarkisk="" regression="" ved="" brug="" af="" lineær="" og="" kvadratisk="" global="" kognitiv="" præstation="" renderede="" en="" endelig="" model="" [f="" (2,="" 7652)="4.50," p=".011)" inklusive="" den="" kvadratiske="" globale="" kognitive="" præstation="" ({{20}="" }.24,="" p=".04)" som="" en="" signifikant="" prædiktor="" for="" det="" eksplicitte/implicitte="" forhold.="" i="" betragtning="" af="" at="" formanalyse="" er="" mere="" følsom="" end="" volumenanalyse,="" bør="" denne="" konstatering="" ved="" hjælp="" af="" volumetri="" i="" abcd-datasættet="" ligeledes="" oversættes="" til="" en="" formanalyse="" (hvilket="" ikke="" var="" muligt="" i="" betragtning="" af="" formatet="" af="">

En lignende regression blev udført ved hjælp af de globale kognitionsmål til at forudsige en sammensat variabel bestående af FA af ATR og HC hvidt stof. Der var en signifikant kvadratisk sammenhæng [F (2, 7562)=13.17, p < .0001]="" mellem="" global="" kognition="" (="−0.034," p="">< .001)="" og="" sammensat="" variabel="" bestående="" af="" fa="" af="" højre="" atr="" og="" hc="" hvidt="" stof.="" endelig="" forudsagde="" en="" trinvis="" regression="" en="" sammensat="" variabel="" bestående="" af="" md="" af="" unc,="" hc="" hvidt="" stof="" og="" atr.="" den="" kvadratiske="" globale="" kognitive="" score="" (="0.12," p=""><.001) forudsagde="" signifikant="" denne="" sammensatte="" md-variabel="" [f="" (2,="" 7562)="15.31," p=""><>

cistanche bodybuilding

4 DISKUSSION

Denne undersøgelse fandt, at der er en dobbelt dissociation mellem størrelsen og forbindelsen af ​​to separate hukommelsessystemer, når man sammenligner intellektuelt begavede børn og deres TD-modstykker. I forhold til TD-gruppen havde de begavede børn større subkortikale strukturer og mere stærkt forbundet hvidt stof mikrostrukturel organisation mellem disse strukturer i regioner forbundet med eksplicit hukommelse og IQ: bilateral hippocampus og højre putamen. Specifikt var putamen, sandsynligvis via integrerende forbindelser med den præfrontale cortex, og subregioner af hippocampus forbundet med ny læring og informationsintegration (dentate gyrus og CA3) større hos intellektuelt begavede børn (figur 1 og 2). Den udtalte integritet af de hvide stof-forbindelser mellem disse regioner er i overensstemmelse med et anatomisk grundlag for den iboende tilbøjelighed for intellektuelt begavede børn til at lære, integrere og bruge eksplicit information hurtigt og effektivt. Yderligere kan disse fund relatere til tilbøjeligheden hos begavede børn til at vise højere niveauer af indre motivation til at læse, tænke og bruge tid alene. Interessant nok havde typisk udviklende børn mere forbundne, større subkortikale strukturer i regioner forbundet med implicit hukommelse: striatum (dvs. caudate, nucleus accumbens) og amygdala (figur 2; Haier et al., 1988).

Denne dobbelte dissociation antyder, at intellektuelt begavede og typisk udviklende børn kan have medfødte forskellige neuroudviklingsforløb medieret af forskellige læringsstrategier. Denne opdagelse fik os til at forestille os et bredt spektrum af intelligenstyper, delvist lettet af forskellige forhold mellem implicit og eksplicit systemudvikling. Eksplicit og implicit hukommelse optager forskellige områder af hjernen og skaber uafhængige, men indbyrdes forbundne netværk af læring. På grund af begrænsede ressourcer og begrænset fast ejendom i hjernen kan der være en afvejning mellem at udvikle eksplicitte og implicitte hukommelsessystemer.

De forskelle, vi fandt, kan afspejle en stor fordeling af hukommelsessystemvariationer, hvor TD og begavede børn repræsenterer de mest funktionelle nicher (figur 3). Resultater fra et matematisk vidunderbarns hjerne blev tidligere postuleret at være drevet af den højeffektive episodiske hukommelseskodning og genfinding (Scharnowski et al., 2015). For at dette er sandt, ville det være nødvendigt med episodiske hukommelsesstrukturer såvel som frontallappens systemer involveret i opmærksomhed og genfinding. Den nuværende undersøgelse rapporterer netop det: store og robust forbundne episodiske hukommelsesstrukturer og frontale hvide stof-kanaler (f.eks. ATR).

ATR-fundet er også i overensstemmelse med en lang række tidligere arbejde, som har fundet ud af, at høj intelligens er forbundet med inddragelse af præfrontale og cingulate hjernenetværk (Kuhn et al., 2017, Schmithorst et al., 2005) såvel som tidligere arbejde som fandt, at matematisk begavede hjerner havde højere FA i corpus callosum og associationskanaler, som forbinder frontallappen med basale ganglia strukturer, herunder ATR, og frontotemporale/parietale kanaler, inklusive UNC (Shaw et al., 2006).

Forbedrede bilaterale hjerneregioner fundet heri er i overensstemmelse med tidligere fund, der indikerer, at unikke, bilaterale hjerneregioner aktiveres af matematisk tidlige børn under mentale rotationsopgaver (Squire et al., 1993, Weiskopf, 2012). Derudover er tendensen til, at fund lateraliseres, i overensstemmelse med tidligere fund, der tyder på, at hemisfærisk lateralitet, især højre hemisfære, såvel som forbedret koordination inden for og mellem hjerneregioner, er en vigtig neural underbygning af intellektuel begavelse (O'Boyle et al. al., 1995).

Endelig er resultaterne på tværs af hele stikprøven, der tyder på, at IQ var korreleret med DTI-metrikker i ATR, HC og UNC, i overensstemmelse med tidligere resultater i en undersøgelse af matematisk begavelse (Shaw et al., 2006), som rapporterede corpus callosum, fornix , og association traktat DTI metriske korrelationer med intelligens. Dette hvide stof-IQ-forhold er potentielt drevet, i det mindste delvist, af genfamilien plexin, som for nylig blev fundet i en genom-dækkende associationsundersøgelse for at forudsige IQ (Winberg et al., 1998). Plexiner er kendt for at være forbundet med vejledning af udviklende axoner (Worzfeld & Offermanns, 2014), neurale konnektivitet (Zabaneh et al., 2018) og regenerering (Zhang et al., 2017), og kan derfor være relateret til den hvide sagsfund i vores IG-gruppe.

FIGUR 1 Traktatbaseret rumlig statistik afslører øget mikrostrukturel åbenhed i hvidt stof hos intellektuelt begavede sammenlignet med typisk udviklende børn i eksplicitte hukommelsesområder

FIGUR 2 Formanalyse afslører større form i eksplicitte hukommelsesområder i intellektuelt begavede og implicitte hukommelsesområder hos typisk udviklende børn

Denne første prøve inkluderede ikke børn med under gennemsnittet til nedsat IQ-score eller nogen atypiske neuroudviklingsmæssige tilstande, såsom ADHD eller autisme. Disse grupper kan ligge i de yderligere ender af spektret, hvor eksplicit eller implicit hukommelse kan være underudviklet eller overudviklet i et skadeligt omfang. Således replikerede vi derefter denne analyse i en meget større prøve, som omfattede børn med under-gennemsnit til nedsat IQ-score og nogle udviklingsforskelle (f.eks. ADHD). Vi testede denne eksplicitte/implicitte heuristik ved hjælp af et stort eksternt datasæt: ABCD-projektet (N=7652). I tråd med vores hypotese fandt vi en signifikant kvadratisk sammenhæng mellem den eksplicitte/implicitte heuristik og IQ. Denne replikering af vores indledende fund tyder på, at der faktisk kan være en udviklingsmæssig balance mellem implicitte og eksplicitte hukommelsessystemer, der fænotypisk kan udtrykke med forskellige kognitive profiler.

Fremtidig forskning vil måske undersøge den relative udvikling af implicitte og eksplicitte strukturer i andre populationer, som er blevet grundigt undersøgt i neurodegenerative lidelser såsom Alzheimers sygdom (degenererende eksplicit hukommelsesanatomi og færdigheder med bevaret implicit hukommelse) og Parkinsons sygdom (degenererende implicit hukommelsesanatomi) og færdigheder med bevaret eksplicit hukommelse). At identificere de strukturelle og funktionelle markører for begavelse vil hjælpe os med at forstå de dybere systemer, der tillader børn at lære i og uden for skolens rammer. Både implicit og eksplicit læring er afgørende, og mangler i begge kan føre til sociale, akademiske og faglige vanskeligheder. Selvom "begavede" børn scorer godt på IQ-tests, lider mange også af indlæringsvanskeligheder, der hindrer dem i ikke-eksplicitte læringsbaserede opgaver, og de fleste TD-børn kunne drage fordel af yderligere eksplicit læringsudvikling (Hayden et al., 2020). Denne undersøgelse giver en vis indsigt i, hvordan fremtidige interventioner kan målrette mod eksplicitte eller implicitte systemer for at maksimere læring på tværs af udviklingsspektret. Vi vil måske opdage, at hjernebilleddannelse i sidste ende vil give os mulighed for at designe pædagogiske interventioner baseret på et individs hjernestruktur for at understøtte sund intellektuel og adfærdsmæssig udvikling.

Cistanche kan behandle Alzheimers

Empirisk funderede kognitive træningsprocedurer, såsom Program for Education and Enrichment of Relational Skills (PEERS; Laugeson et al., 2012), kunne hjælpe med at booste TD-børn, begavede børn og udsatte kliniske populationer (f.eks. autismespektrum lidelse, indlæringsforstyrrelse, opmærksomhedsunderskud hyperaktivitetsforstyrrelse og intellektuelle handicap), hvilket gør det muligt for uddannelsesinstitutioner at støtte børn af alle læringstyper og -evner. Vi håber, at denne undersøgelse inspirerer til yderligere undersøgelse af de strukturer, der letter implicit og eksplicit læring, deres rolle i udviklingsforskelle og mulige fremtidige læringsterapier.