摘要：人类的大脑是一个迷人、复杂且不断重塑的器官。在胚胎发育过程中，它按照精确的基因程序发展。干细胞分裂、迁移并分化成不同类型的神经元，形成支撑我们所有认知、情感、行为和运动功能的神经网络。

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儿童与成人的智力表现，究竟多大程度上由环境（特别是社会环境）、表观遗传学和遗传学决定？

人类的大脑是一个迷人、复杂且不断重塑的器官。在胚胎发育过程中，它按照精确的基因程序发展。干细胞分裂、迁移并分化成不同类型的神经元，形成支撑我们所有认知、情感、行为和运动功能的神经网络。

表观遗传机制——即细胞控制其基因活动水平的机制——在这一过程中扮演着重要角色：DNA甲基化、组蛋白（蛋白质）修饰和非编码RNA，将在空间和时间上激活或抑制神经元形成、迁移以及突触形成所需的基因。

在大脑发育过程中，每个神经元都会获得一组表观遗传标记，这些标记决定了其身份、活动及其与其他神经元的连接性。这种表观遗传特征因神经元类型而异，并根据环境信号（如激素环境、形态发生因子（即控制器官位置和形态的蛋白质）的存在、初生的电活动）而形成。这种精细的编程对子宫内环境、营养乃至准妈妈的情绪都高度敏感，任何细微干扰都可能改变它。

酒精、毒品、某些药物以及营养缺乏等物质，都会对胎儿的认知和情感发展产生持久的影响。原因何在？因为与人体其他细胞不同，神经元不会自我更新。我们一生都依赖于在子宫内形成的神经元来运作。

成年人的大脑实际上仍保留着产生新神经元的能力，但这种能力非常有限：每天最多只能产生700个新神经元。相较于构成我们大脑的约860亿个神经元而言，这只是沧海一粟。 然而，这沧海一粟却起着至关重要的作用。这些新神经元将融入已有的神经回路，特别是在海马体——这个参与学习和记忆的结构。这一过程有助于大脑的可塑性，即大脑适应经验和环境的能力。

只要进行锻炼，大脑就会在出生后继续发育，尤其是在整个生命周期中不断变化……表观遗传机制在这些过程中扮演着重要角色。

当谈到大脑的功能时，人们首先想到的往往是智力。在大众认知中，高效能的大脑即为聪慧的大脑。但这究竟意味着什么？

尽管历经一个多世纪的研究，“智力”仍是一个难以达成共识的概念。1986年，美国心理学家罗伯特·斯特恩伯格（Robert Sternberg）和戴维·德特曼（David Detterman）邀请了约二十位心理学和认知科学专家，请他们提出各自对智力的定义。结果表明：尽管在适应性、问题解决能力和学习能力方面存在共识，但没有任何一个定义能获得一致认可。

在20世纪占主导地位的心理测量学（心理学中测试与测量方法的总称）将智力简化为单一的“g因子”（一般智力因素），并通过智商（IQ）测试等手段进行测量。尽管这些测试对某些学业或职业表现具有一定的预测价值，但它们忽略了创造力、社交能力或情感能力等维度。鉴于这些局限性，学界提出了替代模型。

例如，美国心理学家霍华德·加德纳（Howard Gardner）提出了多元智能理论，认为存在多种不同的智能形式（如逻辑数学智能、音乐智能、人际智能）；斯特恩伯格则发展出三元智能理论，将智能分为分析智能、创造智能和实践智能。最后，美国心理学家丹尼尔·戈尔曼（Daniel Goleman）推广了“情感智力”的概念，如今情感智力在社会和职业成功中的作用已得到广泛认可。

总而言之，智力是一个多维度的理论概念，其定义因文化、学科和衡量目标而异，但各方都认同，可以通过学习或提高认知能力来获得或增强每种智力的特定能力。认知神经科学有助于更好地定位与智力相关的某些功能，但尚未在脑中发现任何单一的“智力中心”。认知能力基于分布式的神经网络，这些网络的结构非常复杂，尚未被完全理解。

从科学角度来看，以下问题似乎很有意义：智力是否具有遗传基础？在儿童和成人的智力表现中，环境因素（尤其是社会环境）和表观遗传学因素各占多大比重？根据各自的研究领域，学者们倾向于支持环境理论（如社会学家）或基因理论（如心理学家），这两种理论有时会相互对立。

相关研究并非完全中立，因为它们经过发起者的政治理念过滤后，可能会影响公共教育政策。

作为一种表型，遗传学家将智力（相当狭义地）定义为一种非常普遍的心理能力，包括推理、规划、解决问题、抽象思维、快速学习以及从经验中吸取教训的能力。为了评估这种能力，学界使用了统计学概念“一般智力（或g因子）”。g因子代表所有心理任务共有的认知能力。这意味着，在某个认知领域（如记忆或推理）表现出色的人，往往在其他领域也表现出色。g因子概括或衡量了这种表现的共变性。

对双胞胎和家庭的研究表明，智力的遗传率（Heritability）约为50%。需要明确的是，这并非指智力的50%由遗传决定，而是指人群中智力差异的50%源于基因型的不同。 这支持了智力部分源于遗传效应的观点。另一项研究结果对此进行了补充：当排除间接遗传因素（简言之，即父母营造的环境）的影响，或比较被收养儿童与非被收养儿童的智力遗传率时，该数值从29%降至17%。这一结果支持了环境同样影响智力表型结构的观点。实际上，这些计算结果表明，智力既受遗传因素也受环境因素影响。

由于智力部分由基因决定，寻找相关基因的研究就此展开。三项全基因组关联研究（GWAS）分别发现了187个、148个和205个可能与该表型相关的基因座（即基因在染色体上的位置）。因此，很明显，并不存在某一个“智力基因”。 存在的是大量独立的基因变异，每一种变异仅占智力差异的极小部分。不出所料，这些与智力测试结果相关的基因变异，大多涉及神经发生、神经元与少突胶质细胞（负责产生髓鞘）的分化，尤其是与突触功能相关的基因。

对智力缺陷（DI）的研究以及相关基因的发现，对理解智力的基因研究大有裨益。

遗传学家已发现至少1700种涉及主要基因的智力缺陷类型。这些智力缺陷可能与其他综合征（如自闭症）相关，也可能无关。然而，表观遗传学在调节许多与智力缺陷相关的基因方面起着核心作用。

以脆性X综合征（Fragile X syndrome）为例，FMR1基因编码一种在突触处调节mRNA局部翻译的蛋白质——这是神经元通信的关键功能——但由于其启动子（控制基因表达的DNA片段）的过度甲基化，该基因被关闭。虽然基因编码本身没有突变，但该蛋白质已无法正常产生。瑞特综合征（Rett syndrome）和安杰尔曼综合征（Angelman syndrome）也是表观遗传学决定的发育障碍的主要模型。

最后，最近的研究表明，非编码RNA（不会导致蛋白质产生的RNA）也是导致发育障碍的原因之一。这些小分子RNA参与分子机制，促进mRNA成熟，使其能够转化为蛋白质。这些非编码变异的存在及其重要性，为约50%无法通过基因突变解释发育障碍的患者开辟了新的治疗前景。

大脑在整个生命过程中始终具有“可塑性”，而表观遗传机制正是这种可塑性的重要推动力。它们调节着参与神经回路构建和重组的基因表达。

因此，我们的突触连接会根据经历、感受和学习不断变化，使大脑得以持续适应环境。然而，这种宝贵的适应能力也可能受到影响。当表观遗传机制因年龄、慢性压力、炎症等因素而失调时，大脑的可塑性便会减弱甚至消失。 这种退化被认为与神经退行性疾病（如阿尔茨海默病或帕金森病）、神经发育障碍（如自闭症谱系）和某些脑癌的发生有关。最新的研究也正不断强调表观遗传学与心理健康之间的密切联系。

基因或许设定了边界，但表观遗传却在响应着环境、压力乃至饮食，不断重绘着我们神经连接的地图。当这种重绘机制失灵时，大脑的适应能力便开始衰退。科学的目光正聚焦于此，试图看清那些经历，是如何最终变成了刻在基因之上的印记。

基因、环境与表观遗传，你认为哪个对人的塑造作用最大？欢迎在评论区聊聊。

作者： 科琳娜·奥热（Corinne Augé），法国图尔大学（University of Tours）分子遗传学与生物技术教授 斯特凡·莫尔托（Stéphane Mortaud），法国奥尔良大学（University of Orléans）国家科学研究中心（CNRS）神经科学教授

来源：无敌浩克一点号