根据科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的新研究,观察婴儿的咿呀学语、玩耍以及与他人的互动,可以为他们几十年后的认知能力提供有用的信息。
这项针对1000多名双胞胎的研究发现,早在7个月大时进行的测试就可以帮助预测30岁时的认知表现。研究还表明,婴儿所处的环境在塑造终生认知方面比科学家们意识到的更具显著作用,甚至可能影响晚年的痴呆风险。主要作者、行为遗传学研究所(Institute for Behavioral Genetics, IBG)助理研究教授Daniel Gustavson表示:“我们的研究结果突显了幼儿早期环境对认知能力的持久影响,并表明早期生活是一个我们应该关注的关键发育阶段。”
双胞胎能告诉我们什么?
类似于“智商”(IQ),一般认知能力(General Cognitive Ability, GCA)是一种单一的综合指标,用于衡量一个人学习、推理、理解和解决问题的能力。此前的研究表明,大部分GCA在儿童时期就已经形成。给一个8岁的孩子做一系列测试来确定他们的GCA,他们在30岁时的得分看起来会非常相似。20岁时的智力测量与62岁时的高度相关,而智商在11岁到90岁之间变化不大。
然而,很少有科学家回溯更早的时间,探索婴儿期的表现是否能告诉我们成年期和老年期的认知情况。Gustavson和资深作者Chandra Reynolds(心理学与神经科学教授)分析了科罗拉多纵向双胞胎研究(Colorado Longitudinal Twin Study)中1098名参与者的资料。IBG于1985年启动了这项研究,招募了来自科罗拉多州前岭地区的双胞胎婴儿,以评估基因与环境在不同发展方面的角色。
研究人员通过定期的实验室样本、家庭访问、调查、访谈和行为测试收集了大量数据。Gustavson说:“这篇论文的一些合著者从一开始就参与其中,并亲眼目睹了这些双胞胎的成长过程。”
早在7个月大时,研究人员就评估了七个认知指标,包括发声能力、保持任务专注的能力以及“新奇偏好”——即婴儿是否更喜欢玩新玩具而不是熟悉的玩具。迄今为止,已经进行了五次适龄认知评估。研究团队发现,婴儿期的认知测试可以预测30岁时分数差异的大约13%。其中,新奇偏好和任务导向是最强的预测因素。作者指出,这种早期生活的“信号”虽然不算巨大,但意义重大。
Gustavson表示:“我们绝对不是想暗示认知能力在七个月大时就被固定下来。但是,一个简单的婴儿期测试可以帮助预测30年后复杂认知测试结果的想法令人兴奋。”
基因、环境还是两者兼有?
为了探讨基因与环境的作用,该研究比较了同卵双胞胎(共享100%的基因)和异卵双胞胎(仅共享50%的基因)之间的GCA分数差异。一般来说,如果同卵双胞胎之间的相似性大于异卵双胞胎,则表明基因在这一特性中发挥了重要作用。
研究人员还分析了通过血液或唾液采集的双胞胎DNA。正如预期的那样,基因在影响一般认知能力方面发挥了重要作用,7岁时测得的遗传影响占30岁时分数差异的大约一半。然而,环境也产生了显著且持久的影响。
Gustavson说:“最令人兴奋的发现之一是,在一两岁之前的环境影响解释了成人认知能力10%的变异。”随着孩子年龄的增长,基因的影响越来越大,而环境的影响则逐渐减少。
Gustavson补充道:“这表明即使是学前环境也很重要。”Reynolds研究了包括阿尔茨海默病和痴呆在内的与年龄相关的疾病,她表示这些发现不仅对青少年在学校的表现或成年人在工作中的表现有重要意义,还可能揭示他们患与年龄相关的认知衰退的可能性。
Reynolds说:“认知老化是一个终生的过程,不仅仅从中年开始。某些干预措施,例如在生命早期奠定强大的教育基础,可能有助于最大化人们的潜力,并帮助他们尽可能长时间地保持认知能力。”
智力的多基因评分
研究还证实,“多基因评分”(Polygenic Scores)可以作为一种有用的工具。多基因评分是将一个人的基因变异汇总为单个数字,以估计其对某种特性的倾向,例如智力。
Gustavson说:“有数千个基因会影响智力,因此你永远不会找到一个‘智力基因’,但我们已经发现了许多具有微小效应的基因,当它们结合在一起时可能会产生影响。”
在这项研究中,研究人员使用了来自大型数据集(如23andMe)的近100万个体的遗传数据,根据每个成年双胞胎自身的DNA,为他们计算了一个认知能力的多基因评分。值得注意的是,这些双胞胎的评分与他们婴儿时期测试的预期结果高度一致。
Gustavson表示:“像我们这样的研究表明,基于家庭和基因组的数据集在回答关于遗传和环境影响如何随生命周期变化的问题时都非常有价值。”
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