智力：天生多於後天？_風聞

雖然在出生前表現出令人印象深刻的增長，但人腦在出生時尚未完成。兒童時期的大腦發育相當大，人的大腦在一生中都會發生動態變化，這可能是為了適應我們的環境。越來越多的證據表明，大腦結構受到相當大的遺傳影響。在青春期開始前後，灰質體積開始減少，而白質體積仍在增加。最近的研究結果表明，成人大腦總灰質和白質體積的變化主要是 (70--90%) 基因決定的。

雖然在出生前表現出令人印象深刻的增長，但人腦在出生時尚未完成。兒童時期的大腦發育相當大，人的大腦在一生中都會發生動態變化，這可能是為了適應我們的環境。

越來越多的證據表明大腦結構受到相當大的遺傳影響 [Peper et al., 2007]。青春期是從童年到成年的過渡階段，涉及大腦形態的變化，這可能對成人的最佳功能至關重要。在青春期開始前後，灰質體積開始減少，而白質體積仍在增加 [Giedd et al., 1999]。

最近的研究結果表明，成人大腦總灰質和白質體積的變化主要是 (70--90%) 基因決定的 [Baare 等，2001] 並且在最近的磁共振成像 (MRI) 腦研究中已發現 45 對同卵和 61 對異卵 9 歲雙胞胎，以及他們的 87 個全兄弟姐妹也具有高遺傳性 [Peper 等，準備中]。因此，雖然環境影響可能在青春期後期發揮作用，但在青春期開始前後，腦容量已經具有高度遺傳性。

Hilleke Hulshoff Pol 提供了有説服力的證據，即遺傳因素如何影響大腦結構，為相互基因環境發育途徑開闢了新的見解。

遺傳影響

雙胞胎研究還表明，遺傳效應在大腦內因區域而異，額葉體積的遺傳率高 (90--95%)，海馬體的估計值中等 (40--69%)，以及影響幾個大腦內側區域的環境因素.

然而，基因與環境在整個生命過程中相互作用的機制以及大腦結構的動態及其與大腦功能的關聯仍然未知。雙胞胎和家庭研究以及新進化的遺傳方法開始讓我們瞥見哪些基因和（相互作用的）環境影響正在塑造我們的大腦。

大腦結構——使用 MRI 宏觀測量——以及其中的動態變化，具有功能相關性。

研究表明，總腦容量與一般智力呈正相關。在健康受試者中，智力功能水平與全腦、灰質和白質體積呈正相關 [Thompson et al, 2001; Posthuma 等，2002]。更重要的是，發現幾個大腦區域與智力相關。有趣的是，還表明整個青春期皮質厚度的軌跡變化與智力水平有關。

此外，一組共同的基因也可能導致大腦結構和認知功能之間的關聯。然而，在老年雙胞胎中，發現額顳腦容量與執行功能之間的關聯是由於來自同一家庭的雙胞胎所共有的共同環境影響 [Carmelli et al., 2002]。

這些結果表明重疊的基因組或共同的環境影響可能導致兩種不同表型的變異。例如，更高水平的認知功能可能會導致一個人選擇一個也會增加大腦大小的環境。遺傳對大腦大小的影響然後簡單地反映了對認知的遺傳影響。因此，涉及人類大腦形態及其與認知功能的關聯的特定機制、途徑和基因仍然難以捉摸。

儘管已經研究了對大腦中特定灰質區域形態的遺傳影響，但直到最近才知道局灶性白質的遺傳性。同樣，具有智力的局灶性灰質和白質結構是否存在共同的遺傳起源也未解決。在我們的研究中，涉及 54 對同卵雙胞胎和 58 對異卵雙胞胎及其 34 對單胞胎兄弟姐妹，發現語言和表演智力與涉及額葉、枕葉和海馬旁灰質以及連接大腦白質的解剖神經網絡共享一個共同的遺傳起源。枕額上束和胼胝體 [Hulshoff Pol et al., 2006]。

對於遺傳分析，使用了結構方程建模和基於體素的形態測量學。為了探索具有智力的局灶性灰質和白質區域的共同遺傳起源，獲得了交叉性狀/雙胞胎相關性，其中每個雙胞胎的局灶性灰質和白質密度與他/她的雙胞胎。

本研究的結果表明，基因顯着影響枕額上束、胼胝體、視輻射和皮質脊髓束的白質密度，以及內側額葉、上額葉、上顳葉、枕葉、中央後、後扣帶回和海馬旁皮質。此外，結果表明，智力與上枕額葉、胼胝體和左光輻射白質以及額葉、枕葉和海馬旁灰質具有共同的遺傳起源（表型相關性高達 0.35）。

這些發現指向一個神經網絡，它與人類智能有着共同的遺傳起源。因此，注意力、語言、視覺和情緒處理以及感覺運動處理所涉及的區域形態的個體差異似乎受到強烈的遺傳影響。

此外，獨特的環境因素影響了側腦室周圍的大量灰質和白質區域（高達 0.50）。這一發現與之前在這個雙胞胎樣本中報道的對側腦室容積的顯着環境影響 [常見 (0.58) 和獨特 (0.42) 無顯着基因貢獻] 相吻合 [Baaré 等人，2001]。

臨牀意義

考慮到全球腦容量和特定局灶腦密度和厚度的高遺傳性，尋找與大腦生長、衰老和大腦結構維持相關的基因很重要。這些知識可以幫助我們瞭解大腦功能個體變異的正常發育和與年齡相關的變化。

此外，它增強了我們對大腦功能個體差異的瞭解，並有助於解釋精神分裂症等精神疾病中發現的形態學變化 [van Haren et al., 2007]。此外，它允許未來努力尋找負責大腦結構的特定基因，這些基因集中在受到相當大遺傳影響的區域 [Hulshoff Pol et al., 2006]。

已在多項研究中應用的尋找與大腦結構有關的基因的遺傳方法是具有明確遺傳病因的疾病，例如亨廷頓氏病、唐氏綜合症、威廉姆斯綜合症和 Velocardiofacial 綜合症。一項綜述揭示了這些疾病除了疾病特定的大腦變化外，總大腦、白質和海馬體積的減少，與所涉及的基因和/或染色體無關。這表明許多基因可能與這些測量的個體變異有關 [Peper et al., in press]。

研究哪些環境因素對基因的表達有影響（如 DNA 甲基化中所見）非常重要。此外，有必要研究基因與環境因素之間的相互作用。此外，多個基因的同時作用以及基因之間可能的相互作用也需要研究，因為複雜的定量表型（如腦容量）的高遺傳性不能用單基因多態性來解釋。

結論

雙胞胎的 MRI 研究表明，鑑於基本的加性遺傳模型，成年期的整體腦容量是高度可遺傳的。

測試遺傳、常見和獨特環境因素的影響或遺傳和環境影響之間的相互作用。需要在大型和更同質的樣本中進行雙胞胎研究，並使用先進的定量遺傳方法進行分析。

由於腦容量在整個生命過程中動態變化，因此需要在兒童和成年期進行人腦縱向雙胞胎研究中研究遺傳和環境對功能神經網絡的影響的穩定性。

新的大腦成像方法，如 DTI 纖維跟蹤和靜息狀態功能 MRI，允許研究大腦功能背後的神經網絡的遺傳性。

這些新方法與新的遺傳方法相一致，將使我們能夠進一步解開哪些基因和環境因素以及其中的相互作用會影響人類一生的大腦結構。