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【编辑推荐】为探究半球偏侧化与智力的定量关联，研究人员基于静息态功能磁共振成像（rs-fMRI），利用功能对齐多维表征空间计算半球间距离。发现额顶网络（FPN）功能分化显著，其与流体智力正相关且介导脑容量对智力的影响，为揭示脑偏侧化机制提供新视角。
在人类大脑的奥秘探索中，脑半球偏侧化现象一直备受关注。左侧与右侧大脑并非简单镜像，结构不对称与功能偏侧化早已被证实，但这些功能差异如何与人类智力产生关联，尤其是定量层面的机制，长期以来困扰着科学界。传统研究虽通过静息态功能连接（rs-FC）等技术观察到脑半球组织的偏侧化模式，但其对整体智力的解释力有限，且基于解剖对齐的方法可能导致功能组织错位，难以精准评估半球间功能差异。在此背景下，探究脑半球功能分化与流体智力（Fluid Intelligence，指解决新问题、推理和适应环境的能力）的直接关联，成为解开大脑智力密码的关键一环。
为攻克这一难题，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室联合复旦大学等机构的研究人员，开展了一项基于大样本的功能性磁共振成像研究。该团队利用人类连接组计划（HCP）的 777 名右利手青年成人静息态 fMRI 数据，创新性地提出一种基于半球功能梯度的分析框架，通过功能对齐（Hyperalignment）技术构建多维表征空间，计算半球间功能距离，系统探讨了半球功能分化与流体智力的关系，以及脑容量在其中的作用机制。研究成果发表于《Communications Biology》，为理解脑偏侧化如何支撑人类高级认知提供了重要证据。
研究主要采用以下关键技术方法：
- 功能梯度估计与对齐：通过扩散映射嵌入（Diffusion Map Embedding）分别提取左右半球的功能梯度，构建低维表征空间，再通过普罗克拉斯提斯旋转（Procrustes Rotation）将个体半球嵌入组水平公共空间，实现功能对齐。
- 半球间功能距离计算：在 6 维表征空间中计算同源顶点的欧氏距离，评估全局及区域功能分化程度，并结合 Yeo 7 网络分区分析网络水平差异。
- 多模态关联分析：整合神经合成数据库（Neurosynth）的元分析数据，验证功能分化与任务激活偏侧化的空间一致性；通过中介模型检验脑容量、功能分化与流体智力的关系。
结果分析
1. 大脑半球功能分化的空间分布
研究发现，半球间功能距离在皮层广泛存在差异，跨模态区域（如额顶控制网络 FPN）的分化程度显著高于初级和单模态区域。在 Yeo 7 网络中，功能距离从跨模态到单模态区域依次递减，FPN、背侧注意网络（DAN）和默认模式网络（DMN）的差异最为突出。值得注意的是，左侧 DMN 与右侧 FPN 的顶点 mismatch 区域功能距离极高，提示这些区域在功能网络归属上的不对称性可能对高级认知至关重要。
2. 功能分化与任务激活偏侧化的关联
通过元分析发现，静息态半球功能距离与多认知域的功能偏侧化指数显著相关（ρ=0.182, p<0.01）。进一步基于主题词的神经合成解码显示，功能距离较高的区域与认知控制、语言、数字处理和工作记忆等高级功能密切相关，左侧半球更偏向语言和语义处理，右侧则与视觉注意和抑制功能相关，印证了半球功能 specialization 的分工模式。
3. 个体差异与脑容量的中介效应
个体水平分析表明，全局半球功能距离与年龄、性别（男性高于女性）、脑容量显著正相关，而与利手性无关。流体智力综合得分与全局功能距离呈正相关（r=0.125, p<0.001），即使控制脑容量后仍显著（r=0.096, p=0.008）。中介模型显示，半球功能分化可部分介导脑容量对流体智力的影响（间接效应 = 0.03, 95% CI [0.02, 0.04]），表明较大脑容量个体可能通过增强半球功能分化提升智力。
4. 区域特异性与流体智力的关联
基于顶点的分析揭示， inferior parietal lobe（IPL）、背外侧前额叶皮层（DLPFC）、眶额皮层（OFC）等区域的功能距离与流体智力显著正相关，这些区域主要位于 FPN 或 mismatch zone。进一步验证显示，这些区域的平均功能距离对脑容量 - 智力关系的中介效应更强（间接效应 = 0.06, p<0.001），提示 FPN 及其周边区域的功能分化是关键神经基础。
5. 生物学基础与验证分析
功能距离与皮层髓鞘化水平呈负相关（ρ=-0.55, p<0.001），与进化扩张指数正相关（ρ=0.56, p<0.001），但与发育扩张无显著关联，表明半球分化可能是进化选择的结果。独立数据集（GSP）验证显示，功能距离的空间模式及网络分布具有高度可重复性，且优于传统同伦功能连接（homotopic FC）等指标。
结论与意义
本研究通过功能对齐与梯度分析框架，首次定量证实大脑半球功能分化与流体智力的正相关关系，并揭示其对脑容量 - 智力关联的中介作用。核心发现表明，额顶网络及其跨网络 mismatch 区域的功能分化是支撑高级认知的关键，这种分化可能通过减少半球间干扰、优化神经处理效率实现。此外，功能分化与进化扩张的关联提示其作为人类独特认知能力的进化基础。
该研究填补了半球偏侧化与智力定量关联的空白，为理解大脑组织原则提供了新范式。其方法学突破（如多维功能表征空间）为解析脑功能偏侧化提供了更敏感的工具，而关于脑容量与功能分化的交互机制，为探讨智力的神经基础开辟了新方向。未来研究可进一步拓展至不同利手、年龄群体，结合结构连接组学，深入揭示半球分化的发育与进化轨迹。
