未来，给孩子做个脑核磁检查或可预测智商

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文 / 周亦川 编 / 袁月

【搜狐健康】脑核磁可以扫描整个大脑，那么能不能“测出”大脑的智力水平呢？据medicalxpress网站12月27日报道，《青少年脑认知发展神经认知预测》杂志一项研究中，来自于Skoltech计算与数据密集型科学与工程中心的科学家进行了这项挑战，他们有史以来第一次使用基于深度学习3D网络的集成方法，用于测量儿童的“流体智力”。

俄罗斯Skoltech研究所研究员Marina Pominova介绍，磁共振成像（MRI）可用于获取人体内部各类器官和组织图像，也有不少科学家想到利用它评估智力水平。2013年，美国国立卫生研究院（NIH）启动了第一项青少年大脑研究，即青少年大脑认知发展，以了解青少年的嗜好和习惯是否影响到了他们的大脑发育。

目前，NIH的数据库中已收集了总计超过1.1万幅9—10岁儿童大脑的结构和功能磁共振图像，他们发起了一项国际竞赛，要求参赛者根据大脑图像建立预测模型。这也是有史以来第一次NIH将庞大的数据库内容提供给社会。

在这项竞赛中，Skoltech团队将神经网络技术应用于核磁图像处理，为此他们建立了一个网络体系结构，该结构可将多个数学模型应用于同一数据以提高预测精度，并使用了一种新颖的集成方法对核磁影像分析。这套方法也在该项竞赛中获得了第四名的好成绩。

本项研究主要关注于儿童天生的智力水平，即“流体智力”。人的智力可以分为“流体智力”和“晶体智力”。流体智力是我们思考和推理的能力，也是我们遇到一件不知道该的事情时，本能地、自动地去解决这件事的能力。这是神经系统的生物学能力的表征，与已获得的知识或技能无关。另外，流体智力是天生的、遗传的，每个人在生下来的时候，他们的流体智力就有差别。

相对的，晶体智力是我们的知识储备，是后天习得的，包括语法、数学、艺术技能等。流体智力和晶体智力是彼此独立的，但又互相影响。如果一个人有比较高的流体智力的话，那么他的晶体智力可能会有更好的发展。

                               
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Pominova介绍，本项研究通过3D 超精密神经网络，可以对原始图像进行分类，而无需先缩小其维数，因此也不会丢失有价值的信息。研究人员将3739组数据用于建模训练，415组用于验证。由此，研究人员还对流体智力水平和目标变量都做了预测，这些均与年龄、性别、大脑体积或者使用的核磁扫描仪型号无关。

结果发现，儿童“流体智力”与大脑解剖结构之间存在一定的相关性，遗憾的是，各种模型对智力预测的误差较大。但是，Pominova指出，这一模型将有助于阐明青少年大脑结构与认知、社交、情感和身体发育等各个方面联系，未来还有很大的研究发展空间。

当然，除了预测智商，核磁还有预测和诊断各类神经系统疾病的潜力。2019年12月初，发表于《放射学:人工智能》上的一项研究提出“脑核磁+人工智能”方法将来可用于诊断儿童注意缺陷与多动症。来自于辛辛那提医学院的Lili He博士指出，目前多动症还不能通过单一的测试或医学影像检查在单个儿童身上确诊，但已有研究证明多动症与大脑网络内部联系之间某种形式的破坏有关。先前的研究仅聚焦于单一的评价尺度，而本项研究中，研究人员使用了多尺度模型。他们将973名参与者的大脑数据与性别智商等个人特征进行联系发现，利用人工智能辅助下的多尺度评价方法显著提高了多动症的检测性能。He指出，除多动症外，这个模型和可以推广到其它系统缺陷，比如早产儿的认知缺陷等。

参考资料：

1. medicalxpress

Can MRI predict intelligence levels in children?

https://medicalxpress.com/news/2019-12-mri-intelligence-children.html

2. medicalxpress

Artificial intelligence boosts MRI detection of ADHD

https://medicalxpress.com/news/2019-12-artificial-intelligence-boosts-mri-adhd.html