Neuroanatomische verschillen in de geheugensystemen van intellectuele begaafdheid en typische ontwikkeling

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

Abstract

Inleiding: Het bestuderen van neuro-structurele markers van intellectuele begaafdheid (IG) zal wetenschappelijk inzicht verschaffen in de processen die kinderen helpen om academisch te excelleren. Methoden: Structurele en diffusie-gewogen MRI werd gebruikt om de regionale hersenvorm en connectiviteit te vergelijken van 12 kinderen met een gemiddeld tot hoog gemiddeld IQ en 18 IG-kinderen, gedefinieerd als IQ groter dan 145. Resultaten: IG had grotere subcorticale structuren en robuuster wit materie microstructurele organisatie tussen die structuren in regio's die verband houden met expliciet geheugen. TD had meer verbonden, grotere subcorticale structuren in regio's die verband hielden met impliciet geheugen. Conclusies: Er werd vastgesteld dat de geheugensystemen in de hersenen van kinderen met uitzonderlijke intellectuele vermogens een andere grootte hebben en met elkaar verbonden zijn in vergelijking met de hersenen van normaal ontwikkelende kinderen. Deze verschillende neurologische ontwikkelingstrajecten suggereren verschillende leerstrategieën. Er wordt een spectrum van inlichtingentypes voorzien, mogelijk gemaakt door verschillende verhoudingen van impliciete en expliciete systemen, die werden gevalideerd met behulp van een grote externe dataset.

KEYWORDS connectiviteit, intellectuele begaafdheid, leerstrategieën, geheugensystemen, neuroanatomie

Cistanchekantraktatie Alzheimer

Taylor Kuhn

Robin Blades

Lev Gottlieb

Kendra Knudsen

Christopher Ashdown

Laurel Martin-Harris

Dara Ghahremani

Bianca H. Dango

Robert M. Bilder

Susan Y. Bookheimer

Afdeling Psychiatrie en Biobehavioral Sciences, UCLA, 635 Charles E Young Dr, South, Los Angeles, CA 90025, VS

INVOERING

Ondanks hun uitzonderlijke leer- en testcapaciteiten, weten we verrassend weinig over hoe de leer- en geheugensystemen in intellectueel 'begaafde' hersenen zich ontwikkelen en functioneren. Kinderen met een uitzonderlijk intellect hebben doorgaans efficiëntere geheugenfuncties, grotere en ingewikkelder georganiseerde kennisbanken en zijn in staat om complexere cognitieve strategieën te gebruiken die afhankelijk zijn van deze geheugen- en semantische structuren om problemen sneller of op een jongere leeftijd op te lossen dan ze zich normaal ontwikkelen. TD) kinderen (Ali et al., 2003, Athanasakis et al., 2014, Colom et al., 2004, Davidson, 1986). Zo zijn ze in staat om kennis over verschillende domeinen te generaliseren, intuïtieve sprongen te maken (Desco et al., 2011), en spontaan selectief leren te gebruiken en informatie te vergelijken en te integreren tijdens het oplossen van problemen (Duncan et al., 2000). "Begaafde" kinderen gebruiken complexere cognitieve strategieën om problemen sneller of op jongere leeftijd op te lossen dan TD-kinderen (Ali et al., 2003, Athanasakis et al., 2014, Colom et al., 2004, Davidson, 1986), en de basis voor veel van deze geavanceerde cognitieve vaardigheden lijkt hun geheugensysteem te zijn. Eerdere studies hebben een leeftijdsgebonden globale toename van de corticale dikte aangetoond, voornamelijk in de uitvoerende integriteit van de witte stof die frontale en pariëtale regio's verbindt bij hoogbegaafde kinderen (Geake & Hansen, 2005, Gerig et al., 2001).

Bovendien is er bewijs gevonden voor een verbeterd of divergent neurologisch ontwikkelingstraject bij wiskundig begaafde kinderen, van wie de hersenen de neiging hebben om frontotemporale systemen van de rechter hemisfeer op een selectieve en succesvolle manier te gebruiken, waardoor ze uitzonderlijk goed kunnen presteren (O'Boyle et al., 1990, O'Boyle et al., 1995, O'Boyle et al., 2005, Packard & Knowlton, 2002, Pesenti et al., 2001). Maar van de weinige bestaande onderzoeken heeft geen enkele zich gericht op geheugensystemen. We missen nog steeds kritieke informatie die van fundamenteel belang kan zijn voor het begrijpen van de mechanica van hun informatie-integratiesystemen, zoals regionale vorm en connectomics van neurale leernetwerken. Twee parallelle geheugensystemen zijn van bijzonder belang bij het bestuderen van neurologische ontwikkeling. Impliciet leren beschrijft het automatisch leren van sociale, linguïstische en procedurele taken die worden verworven en gebruikt zonder bewuste inspanning. Dit mechanisme stelt kinderen in staat grammaticaal correcte zinnen te maken en sociale normen, zoals oogcontact, te begrijpen zonder expliciete instructie (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) samen met TD-kinderen. We gebruikten structurele en diffusie-gewogen MRI en neuropsychologische methoden om de regionale hersenvorm en connectiviteit te vergelijken van 12 kinderen met een gemiddeld tot hoog gemiddeld IQ (90-130, gemiddelde=124 ± 10,9; leeftijd=10,7 ± 1.86; 58 procent vrouw) en 18 met een hoog IQ (145-170, gemiddeld=153 ± 11,4; leeftijd=10,2 ± 2,02; 56 procent vrouw). Vervolgens hebben we de heuristiek die in dit voorbeeld is ontwikkeld, getest op een grote, externe database om te proberen de bevindingen te bevestigen en uit te breiden.

cistanche bodybuilding

2 METHODEN

2.1 Deelnemers

Onder de deelnemers bevonden zich 18 intellectueel begaafde kinderen (bevestigd door neurocognitieve tests), die allemaal een goed uitgebalanceerd intellectueel (wiskundig, verbaal, visuomotorisch, geheugen/concentratie en beoordelings-/redeneringsprofiel) vertoonden en 12 zich normaal ontwikkelende kinderen. Alle procedures waren in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki, beoordeeld en goedgekeurd door de Institutional Review Board van de University of California, Los Angeles (UCLA) voorafgaand aan de inschrijving en alle deelnemers hebben schriftelijke geïnformeerde toestemming gegeven. De deelnemers werden gerekruteerd uit lokale scholen in Los Angeles en naschoolse programma's, waaronder scholen en programma's voor uitzonderlijk begaafde studenten. Alle deelnemers hebben schriftelijke geïnformeerde toestemming / instemming ingevuld. De geschiktheid voor deze studie werd bepaald bij het eerste bezoek na het afnemen van een gestandaardiseerde IQ-test (Stanford Binet 5 (Huang-Pollock et al., 2011)). Uitzonderlijke hoogbegaafdheid werd gedefinieerd als IQ groter dan of gelijk aan 145. Leeftijd, ras en geslacht komen overeen met normaal ontwikkelende gezonde kinderen met een IQ groter dan of gelijk aan 90 en kleiner dan of gelijk aan 145 zonder geschiedenis van aandacht, taal of leren stoornis werden ook gerekruteerd. Potentiële studiedeelnemers werden uitgesloten van het onderzoek als aan een van deze uitsluitingscriteria was voldaan: voorgeschiedenis van hoofdletsel, een epileptische aandoening of andere neurologische of psychiatrische stoornissen; vroegere of huidige taalstoornis, aandachtstekort- en hyperactiviteitsstoornis, gedragsstoornis, obsessief-compulsieve stoornis, autismespectrumstoornis of drugsverslaving; huidige/verleden plaatsing in een klas voor speciaal onderwijs of een IQ kleiner dan of gelijk aan 84; contra-indicaties voor MRI (bijv. metalen implantaten, pacemaker, beugels of andere metalen bevestigd aan het hoofd, en zwangerschap).

2.2 Groepsdemografische vergelijking

Demografische factoren (bijv. leeftijd, opleiding) tussen IG- en TD-groepen werden vergeleken met behulp van een eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA). Groepsverschillen in dichotome factoren (bijv. geslacht, etniciteit) werden beoordeeld met behulp van chi-kwadraatanalyses. We gebruikten p <.05 als="" onze="" grens="" voor="" statistische="" significantie="" voor="" deze="" demografische="">

2.3 Neuropsychologische testen

Alle deelnemers voltooiden een gestandaardiseerde neuropsychologische meting (Stanford-Binet 5; Huang-Pollock et al., 2011), ontworpen om IQ te testen met een hoog plafond (IQ=170), waardoor het IQ kan worden gekwantificeerd bij uitzonderlijk intellectueel begaafde deelnemers. 2.4 MRI-acquisitie Alle neuroimaging-gegevens werden verzameld met behulp van een 12-kanaals hoofdspoel op een 3T Siemens Tim Trio (Siemens Medical Solution, Erlangen, Duitsland) MRI-scanner die is gehuisvest in het UCLA Staglin IMHRO Center for Cognitive Neuroscience. Structurele MP-RAGE T{{1{{20}}}}gewogen scans werden verkregen met 120–1.0 mm sagittale plakjes, FOV=256 mm (AP) × 192 mm (FH), matrix=256-192, TR=450.0 ms, TE=10.0 ms, kantelhoek { {23}}, voxelgrootte=1,0 mm × 0,94 mm × 0,94 mm. DTI-gegevens werden verkregen met behulp van single-shot spin-echo planar imaging (EPI) en met behulp van de volgende parameters: TR=8400 ms; TE=91 ms; 1282 matrix, FOV=256 mm, b=1000 s/mm2, NEX=1, 64 plakjes, 2 mm plakdikte, 0 mm skip, PAT=2. Diffusie werd verzameld in 64 richtingen (b=1000 s/mm2) met 4 beelden met b=0 s/mm2. Alle afbeeldingen werden op kwaliteit gecontroleerd en visueel geïnspecteerd voordat ze voorbewerkt en geanalyseerd werden.

2.5 Subcorticale vormverwerking en analyse 3D morfometrische T1-gewogen anatomische scans werden verzameld voor alle deelnemers. Met behulp van FMRIB Software Library versie 6.0 (Kalbfleisch, 2004) (FSL) werden de T1-gegevens door een geautomatiseerd, modelgebaseerd subcorticaal segmentatieprotocol (FSL FIRST (Kuhn et al., 2017)) geleid met behulp van een grens correctie methode. De vertex- en staafbestanden van automatisch gesegmenteerde subcorticale interessegebieden (ROI, waaronder de amygdala, nucleus accumbens, caudate, hippocampus, pallidum, putamen en thalamus) in de linker- en rechterhersenhelft werden vervolgens visueel geïnspecteerd op kwaliteit. De laatste vertex-bestanden voor de gesegmenteerde subcorticale structuren werden zowel tussen de groep als binnen de groep aaneengeschakeld. Alle automatisch gesegmenteerde ROI's voor elke deelnemer werden uitgelijnd op dezelfde standaardruimte.

Elk hoekpunt levert voor elke deelnemer gegevens over de locatie van het oppervlak van de ROI op hetzelfde punt in de ruimte. Om groepsanalyses uit te voeren, werden de gegevens van elke deelnemer geregistreerd in een standaardruimte, zodat elk hoekpunt werd uitgelijnd op hetzelfde punt in de ruimte voor groepsvergelijkingen. Het gemiddelde oppervlak van het monster werd gebruikt als het doelwit voor deze uitlijning. Deze scalaire vertex-waarden werden vervolgens geanalyseerd met behulp van parametrische statistische analyses om de relatie tussen groepen (IQ versus TD) en de vorm van elke subcorticale structuur te onderzoeken. Deze analyses werden uitgevoerd op elk hoekpunt met behulp van een Monte Carlo-simulatie in het gerandomiseerde schrift van FSL (Kyllonen & Christal, 1990, Mills & Tissot, 1995). Regressies beoordeelden de relatie van radiale afstand bij elk hoekpunt tot variabelen van belang (dwz groepsaanduiding, IQ). Een meerstaps, op kwaliteit gecontroleerde verwerkingspijplijn werd gebruikt om te corrigeren voor meerdere bronnen van artefacten en alle resultaten werden gecorrigeerd voor meerdere vergelijkingen (q> .05) met behulp van valse ontdekkingssnelheid (FDR) (Na et al., 2007).

2.6 Microstructuurverwerking en analyse van witte stof

Een routinematige DWI-verwerkingspijplijn werd uitgevoerd met behulp van FSL v 6.0 (Kalbfleisch, 2004), met hersenextractie, correctie voor wervelstroomvervorming en beweging en tensoraanpassing. DWI-statistieken van microstructuur van witte stof, fractionele anisotropie (FA) en gemiddelde diffusiviteit (MD) werden voor elke deelnemer berekend. Analyses werden uitgevoerd met behulp van Tract Based Spatial Statistics (TBSS) (Navas-Sánchez et al., 2014), een methode die voxelgewijze statistische ondervraging van DWI-statistieken langs WM-traktaten van belang (TOI) mogelijk maakt. TOI's zijn afgeleid van de White Matter-atlas van de John Hopkins University (Neihart et al., 2002) en omvatten bilateraal: anterieure thalamische straling (ATR), inferieure front occipital fasciculi (IFO), inferieure longitudinale fasciculus (ILF), superieure longitudinale fasciculus (SLF ), uncinate fasciculus (UNC), cingulate bundel (CGC), hippocampus (HC) witte stof, evenals forceps major en forceps minor. Parametrische statistische analyses onderzochten verschillen tussen groepen in WM-microstructuur (FA en MD). Correlatieanalyses onderzochten de relatie tussen IQ en FA/MD. TBSS-resultaten werden gecorrigeerd voor meerdere vergelijkingen met drempelvrije clusterverbetering - TFCE (O'Boyle, 2008)).

2.7 Volumetrische bevestiging van de expliciete/impliciete heuristiek met behulp van een externe dataset

De huidige steekproef omvatte geen kinderen met een ondergemiddelde tot verminderde IQ-score of atypische neurologische ontwikkelingsstoornissen, zoals ADHD of autisme. Daarom hebben we geprobeerd de expliciete/impliciete rationele heuristiek te testen in een externe, grote dataset die dit bredere scala aan ontwikkelingstrajecten omvat. Daarom werd het project Adolescent Brain and Cognitive Development (ABCD) (UCLA PI: Bookheimer) gebruikt als een externe dataset om te proberen de expliciete naar impliciete rationele heuristiek te valideren die is afgeleid van de analyse van hoogbegaafde adolescenten (beschreven in sectie 3). Leeftijd, geslacht, globale cognitieve functiescore van de National Institute of Health (NIH) Toolbox en het subcorticale structuurvolume werden samengesteld uit alle beschikbare ABCD-deelnemers. Het volume van de (expliciete geheugen) hersengebieden die significant groter bleken te zijn in de IG-groep, werd opgeteld om de expliciete geheugenhersencomponent te creëren. Het volume van de (impliciete geheugen) hersengebieden dat groter bleek te zijn in de TD-groep, werd opgeteld om de impliciete geheugenhersencomponent te creëren. Vervolgens werd de expliciete/impliciete ratio-variabele berekend door de expliciete geheugenhersencomponent te delen door de impliciete geheugenhersencomponent. Vervolgens werd een correlatieanalyse berekend om de relatie tussen deze expliciete/impliciete geheugenhersenverhouding en globale cognitieve prestaties te beoordelen, zoals gemeten door de NIH Toolbox. Gezien het formaat waarin ABCD-gegevens beschikbaar worden gesteld (dwz geëxtraheerde waarden in een spreadsheet in plaats van onbewerkte MRI-gegevens), konden we geen vormanalyse uitvoeren. We waren echter in staat om volume-analyses uit te voeren. Belangrijk is dat vormanalyses meer regionaal specifiek en gevoeliger zijn dan volumeanalyse (Rogers, 1986). Als zodanig zullen effecten gevonden in volumeanalyses aanwezig zijn in vormanalyses, maar vormanalyseresultaten kunnen aanwezig zijn wanneer volumeanalyse niet gevoelig genoeg is om verandering te detecteren (Rota et al., 2009). Daarom zou succesvolle replicatie van de heuristiek met behulp van de ABCD-volumetrische gegevens effectief de vormbevindingen van het eerste monster hierin moeten repliceren.

3. RESULTATEN

3.1 Demografische groepsvergelijking

De IG- en TD-groepen verschilden niet significant in leeftijd, opleidingsjaren, etniciteit of geslacht (allemaal p > .05). De IG-groep (153 ± 11,4) had een significant hoger IQ dan de TD-groep (128 ± 10,9, p < 0,01;="" tabel="" 1).="" de="" ig-groep="" bestond="" uit="" "uitgebalanceerde"="" intellectuele="" profielen.="" alle="" hoogbegaafde="" deelnemers="" waren="" op="" het="" niveau="" superior="" adult="" 1="" of="" hoger="" voor="" wiskunde="" en="" verbale="" vaardigheden,="" met="" één="" uitzondering.="" een="" begaafde="" deelnemer="" was="" op="" het="" niveau="" boven="" het="" gemiddelde="" voor="" 'vocabulaire="" en="" verbale="" vloeiendheid'="" en="" de="" superieure="" volwassene="" 1="" voor="" 'rekenkundig="" redeneren'.="" dezelfde="" deelnemer="" testte="" ook="" op="" het="" niveau="" superior="" adult="" 3="" voor="" oordeel="" en="" redenering.="" daarom="" leken="" alle="" ig-deelnemers="" goed="" uitgebalanceerd="" te="" zijn="" in="" wiskundige="" en="" verbale="">

3.2 Subcorticale vorm

Aanzienlijk grotere hoekpunten werden gevonden in bilaterale hippocampi en rechter putamen van IG, terwijl grotere hoekpunten werden gevonden in de linker amygdala, rechter caudate en bilaterale nucleus accumbens in TD. In het bijzonder vertoonde IG grotere hoekpunten in de kop van de linker HC, het lichaam van de rechter HC en bilaterale HC-staart evenals posterieure gebieden van het rechter putamen. TD vertoonde over het algemeen grotere hoekpunten in de bilaterale accumbens, voornamelijk in het lichaam van de rechter caudatus en in de centromedische kernen van de linker amygdala. Over het hele monster was IQ gecorreleerd met grotere hoekpunten in de bilaterale HC-staart (Figuur 2).

3.3 Microstructuur van witte stof

FA in de witte stof van de rechter ATR en rechter HC-staart (dwz fornix) was significant hoger (.001

<.05) in="" de="" ig-groep="" vergeleken="" met="" controles.="" md="" was="" significant="" lager="" in="" bilaterale="" atr,="" hc="" en="" unc="" in="" de="" ig-groep="" in="" vergelijking="" met="" controles.="" specifiek="" werden="" md-resultaten="" gevonden="" in="" een="" hoger="" percentage="" van="" de="" rechterhelft="" dan="" in="" de="" linkerhersenhelft.="" md-resultaten="" werden="" ook="" gevonden="" in="" verschillende="" regio's,="" afhankelijk="" van="" het="" halfrond.="" in="" de="" hc="" werden="" resultaten="" in="" de="" rechter="" hemisfeer="" gevonden="" in="" de="" buurt="" van="" de="" hc-staart="" (dwz="" fornix),="" en="" linkerresultaten="" werden="" gevonden="" in="" het="" hc-lichaam="" (dwz="" ca-regio's).="" in="" de="" unc="" waren="" de="" bevindingen="" inferieur="" in="" de="" linker="" hemisfeer.="" over="" het="" hele="" monster="" was="" fa="" significant="" positief="" gecorreleerd="" met="" iq="" in="" bilaterale="" (meer="" rechts="" dan="" linker="" hemisfeer)="" atr="" en="" rechter="" hc.="" verder="" was="" md="" negatief="" gecorreleerd="" met="" iq="" in="" bilaterale="" (rechts="" groter="" dan="" links)="" atr,="" linker="" hc,="" linker="" unc,="" linker="" cingulate="" bundel="" en="" linker="" ilf="" (figuren="" 1="" en="">

3.4 Bevestiging van de expliciete/impliciete heuristiek met behulp van een externe dataset

De ABCD-dataset bestond uit 7652 deelnemers (gemiddelde leeftijd=119 ± 7,5 maanden; 62,9 procent vrouw) met alle benodigde gegevens voor dit onderzoek. De verhouding expliciet/impliciet geheugen was significant positief gerelateerd aan globale cognitieve prestaties (r=0.23, p < 0.05)="" evenals="" de="" kwadratische="" globale="" cognitieve="" prestaties="" (r="." 022,="" p=""><.05) (figuur="" 4).="" een="" stapsgewijze="" hiërarchische="" regressie="" met="" behulp="" van="" lineaire="" en="" kwadratische="" globale="" cognitieve="" prestaties="" leverde="" een="" definitief="" model="" op="" [f="" (2,="" 7652)="4.50," p=".011)" inclusief="" de="" kwadratische="" globale="" cognitieve="" prestaties="" (="" {{20}="" }.24,="" p=".04)" als="" een="" significante="" voorspeller="" van="" de="" expliciete/impliciete="" verhouding.="" aangezien="" vormanalyse="" gevoeliger="" is="" dan="" volumeanalyse,="" zou="" deze="" bevinding="" met="" behulp="" van="" volumetrie="" in="" de="" abcd-gegevensset="" eveneens="" moeten="" worden="" vertaald="" naar="" een="" vormanalyse="" (wat="" niet="" mogelijk="" was="" gezien="" het="" formaat="" van="" de="">

Een vergelijkbare regressie werd uitgevoerd met behulp van de globale cognitiemetingen om een ​​samengestelde variabele te voorspellen die bestaat uit de FA van de ATR en HC witte stof. Er was een significant kwadratisch verband [F (2, 7562)=13.17, p < .0001]="" tussen="" globale="" cognitie="" (="−0.034," p="">< .001)="" en="" de="" samengestelde="" variabele="" bestaande="" uit="" fa="" van="" de="" juiste="" atr="" en="" hc="" witte="" stof.="" ten="" slotte="" voorspelde="" een="" stapsgewijze="" regressie="" een="" samengestelde="" variabele="" bestaande="" uit="" de="" md="" van="" de="" unc,="" hc="" witte="" stof="" en="" atr.="" de="" kwadratische="" globale="" cognitieve="" score="" (="0.12," p=""><.001) voorspelde="" significant="" deze="" samengestelde="" md-variabele="" [f="" (2,="" 7562)="15.31," p=""><>

cistanche bodybuilding

4. DISCUSSIE

Uit dit onderzoek bleek dat er een dubbele dissociatie is tussen de grootte en connectiviteit van twee afzonderlijke geheugensystemen bij het vergelijken van intellectueel begaafde kinderen en hun TD-tegenhangers. Ten opzichte van de TD-groep hadden de hoogbegaafde kinderen grotere subcorticale structuren en een sterker verbonden microstructurele organisatie van de witte stof tussen die structuren in regio's die geassocieerd zijn met expliciet geheugen en IQ: bilaterale hippocampus en rechter putamen. In het bijzonder waren het putamen, waarschijnlijk via integratie van verbindingen met de prefrontale cortex, en subregio's van de hippocampus geassocieerd met nieuwe leer- en informatie-integratie (dentate gyrus en CA3) groter bij intellectueel begaafde kinderen (figuren 1 en 2). De uitgesproken integriteit van de witte stof verbindingen tussen deze regio's is consistent met een anatomische basis voor de inherente neiging van intellectueel begaafde kinderen om snel en efficiënt expliciete informatie te leren, te integreren en te gebruiken. Verder kunnen deze bevindingen verband houden met de neiging van hoogbegaafde kinderen om een ​​hogere intrinsieke motivatie te tonen om te lezen, denken en tijd alleen door te brengen. Interessant is dat typisch ontwikkelende kinderen meer verbonden, grotere subcorticale structuren hadden in regio's die geassocieerd zijn met impliciet geheugen: striatum (dwz caudate, nucleus accumbens) en amygdala (Figuur 2; Haier et al., 1988).

Deze dubbele dissociatie suggereert dat intellectueel begaafde en zich normaal ontwikkelende kinderen van nature verschillende neurologische ontwikkelingstrajecten hebben die worden gemedieerd door verschillende leerstrategieën. Deze bevinding bracht ons ertoe een breed spectrum aan soorten inlichtingen voor te stellen, deels mogelijk gemaakt door verschillende verhoudingen van impliciete en expliciete systeemontwikkeling. Het expliciete en impliciete geheugen neemt verschillende hersengebieden in beslag en creëert onafhankelijke, maar onderling verbonden leernetwerken. Vanwege de beperkte middelen en het eindige onroerend goed in de hersenen, kan er een wisselwerking zijn tussen het ontwikkelen van expliciete en impliciete geheugensystemen.

De verschillen die we hebben gevonden, kunnen een grote spreiding van geheugensysteemvariatie weerspiegelen, waarbij TD en hoogbegaafde kinderen de meest functionele niches vertegenwoordigen (Figuur 3). Bevindingen uit het brein van een wiskundig wonderkind werden eerder verondersteld te worden aangedreven door de zeer efficiënte episodische geheugencodering en -ophaling (Scharnowski et al., 2015). Om dit waar te zijn, zouden episodische geheugenstructuren nodig zijn, evenals frontale kwabsystemen die betrokken zijn bij aandacht en ophalen. De huidige studie rapporteert precies dat: grote en robuust verbonden episodische geheugenstructuren en frontale witte-stofkanalen (bijv. ATR).

De ATR-bevinding is ook consistent met een groot aantal eerder werk waaruit is gebleken dat hoge intelligentie wordt geassocieerd met de betrokkenheid van prefrontale en cingulate hersennetwerken (Kuhn et al., 2017, Schmithorst et al., 2005), evenals eerder werk waaruit bleek dat wiskundig begaafde hersenen een hogere FA hadden in het corpus callosum en associatiekanalen die de frontale kwab verbinden met basale ganglia-structuren, inclusief de ATR, en frontotemporale / pariëtale banen, inclusief de UNC (Shaw et al., 2006).

Verbeterde bilaterale hersengebieden die hierin worden gevonden, zijn in overeenstemming met eerdere bevindingen die aangeven dat unieke, bilaterale hersengebieden worden geactiveerd door wiskundig vroegrijpe kinderen tijdens mentale rotatietaken (Squire et al., 1993, Weiskopf, 2012). Bovendien is de neiging van bevindingen om gelateraliseerd te worden in lijn met eerdere bevindingen die suggereren dat hemisferische lateraliteit, met name de rechter hemisfeer, evenals verbeterde coördinatie binnen en tussen hersengebieden, een belangrijke neurale onderbouwing is van intellectuele begaafdheid (O'Boyle et al. al., 1995).

Ten slotte zijn de resultaten over de hele steekproef die suggereren dat IQ gecorreleerd was met DTI-statistieken in de ATR, HC en UNC in overeenstemming met eerdere bevindingen in een onderzoek naar wiskundige begaafdheid (Shaw et al., 2006), die corpus callosum, fornix rapporteerde , en associatiekanaal DTI-metrische correlaties met intelligentie. Deze relatie tussen witte stof en IQ wordt mogelijk, althans gedeeltelijk, aangedreven door de genfamilie plexine, die onlangs werd gevonden in een genoombrede associatiestudie om IQ te voorspellen (Winberg et al., 1998). Van plexinen is bekend dat ze zijn gekoppeld aan de begeleiding van ontwikkelende axonen (Worzfeld & Offermanns, 2014), neurale connectiviteit (Zabaneh et al., 2018) en regeneratie (Zhang et al., 2017), en kunnen dus verband houden met de witte materiebevindingen in onze IG-groep.

AFBEELDING 1 Op tractus gebaseerde ruimtelijke statistieken laten een verhoogde microstructurele doorgankelijkheid van de witte stof zien bij intellectueel begaafde kinderen in vergelijking met zich normaal ontwikkelende kinderen in gebieden met expliciet geheugen

FIGUUR 2 Vormanalyse onthult grotere vormen in expliciete geheugenregio's in intellectueel begaafde en impliciete geheugenregio's bij normaal ontwikkelende kinderen

Deze eerste steekproef omvatte geen kinderen met een ondergemiddelde tot verminderde IQ-score of atypische neurologische ontwikkelingsstoornissen, zoals ADHD of autisme. Deze groepen kunnen aan de andere uiteinden van het spectrum liggen, waar het expliciete of impliciete geheugen in een nadelige mate onderontwikkeld of overontwikkeld kan zijn. Dus repliceerden we deze analyse vervolgens in een veel grotere steekproef die kinderen omvatte met een ondergemiddelde tot verminderde IQ-scores en enkele ontwikkelingsverschillen (bijv. ADHD). We hebben deze expliciete/impliciete heuristiek getest met behulp van een grote, externe dataset: het ABCD-project (N=7652). In lijn met onze hypothese vonden we een significante kwadratische relatie tussen de expliciete/impliciete heuristiek en IQ. Deze replicatie van onze eerste bevindingen suggereert dat er in feite een ontwikkelingsbalans kan zijn tussen impliciete en expliciete geheugensystemen die fenotypisch tot expressie kunnen komen met verschillende cognitieve profielen.

Toekomstig onderzoek wil mogelijk de relatieve ontwikkeling van impliciete en expliciete structuren in andere populaties onderzoeken, zoals grondig is onderzocht bij neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer (degeneratieve anatomie van het expliciete geheugen en vaardigheden met een behouden impliciet geheugen) en de ziekte van Parkinson (degeneratieve anatomie van het impliciete geheugen). en vaardigheden met bewaard expliciet geheugen). Het identificeren van de structurele en functionele kenmerken van hoogbegaafdheid zal ons helpen de diepere systemen te begrijpen die kinderen in staat stellen om binnen en buiten de schoolomgeving te leren. Zowel impliciet als expliciet leren is essentieel, en tekorten in beide kunnen leiden tot sociale, academische en professionele problemen. Hoewel "begaafde" kinderen goed scoren op IQ-tests, lijden velen ook aan leerstoornissen die hen belemmeren bij niet-expliciete leertaken, en de meeste TD-kinderen zouden baat kunnen hebben bij verdere expliciete leerontwikkeling (Hayden et al., 2020). Deze studie geeft enig inzicht in hoe toekomstige interventies zich kunnen richten op expliciete of impliciete systemen om het leren over het gehele ontwikkelingsspectrum te maximaliseren. We kunnen ontdekken dat beeldvorming van de hersenen ons uiteindelijk in staat zal stellen educatieve interventies te ontwerpen op basis van de hersenstructuur van een individu, om een ​​gezonde intellectuele en gedragsontwikkeling te ondersteunen.

Cistanche kan de ziekte van Alzheimer behandelen

Empirisch onderbouwde cognitieve trainingsprocedures, zoals het Program for Education and Enrichment of Relational Skills (PEERS; Laugeson et al., 2012), kunnen helpen bij het stimuleren van TD-kinderen, hoogbegaafde kinderen en klinische risicopopulaties (bijv. stoornis, leerstoornis, aandachtstekortstoornis met hyperactiviteit en verstandelijke beperking), waardoor onderwijsinstellingen kinderen van alle leertypes en -vaardigheden kunnen ondersteunen. We hopen dat deze studie inspireert tot verder onderzoek naar de structuren die impliciet en expliciet leren mogelijk maken, hun rol in ontwikkelingsverschillen en mogelijke toekomstige leertherapieën.