Différences neuroanatomiques dans les systèmes de mémoire de la douance intellectuelle et du développement typique

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Résumé

Introduction : L'étude des marqueurs neuro-structurels de la douance intellectuelle (IG) éclairera la compréhension scientifique des processus aidant les enfants à exceller sur le plan scolaire. Méthodes : L'IRM structurelle et pondérée en diffusion a été utilisée pour comparer la forme et la connectivité cérébrales régionales de 12 enfants avec un QI moyen à élevé et de 18 enfants IG, définis comme ayant un QI supérieur à 145. Résultats : l'IG avait des structures sous-corticales plus grandes et des cellules blanches plus robustes. organisation microstructurale de la matière entre ces structures dans les régions associées à la mémoire explicite. TD avait des structures sous-corticales plus grandes et plus connectées dans les régions associées à la mémoire implicite. Conclusions : Il a été constaté que les systèmes de mémoire dans le cerveau des enfants ayant des capacités intellectuelles exceptionnelles sont de taille et de connexion différentes par rapport aux cerveaux des enfants au développement typique. Ces différentes trajectoires neurodéveloppementales suggèrent différentes stratégies d'apprentissage. Un éventail de types d'intelligence est envisagé, facilité par différents ratios de systèmes implicites et explicites, qui a été validé à l'aide d'un grand ensemble de données externes.

MOTS CLÉS connectivité, surdouance intellectuelle, stratégies d'apprentissage, systèmes de mémoire, neuroanatomie

Cistancheboîtetraiter Alzheimer

Taylor Kuhn

Lames de Robin

Lev Gottlieb

Kendra Knudsen

Christophe Ashdown

Laurel Martin Harris

Dara Ghahrmani

Bianca H.Dang

Robert M. Bilder

Susan Y. Bookheimer

Département de psychiatrie et des sciences biocomportementales, UCLA, 635 Charles E Young Dr, South, Los Angeles, CA 90025, États-Unis

INTRODUCTION

Malgré leur aptitude exceptionnelle à l'apprentissage et aux tests, nous savons étonnamment peu de choses sur la façon dont les systèmes d'apprentissage et de mémoire des cerveaux intellectuellement « doués » se développent et fonctionnent. Les enfants dotés d'un intellect exceptionnel ont généralement des fonctions de mémoire plus efficaces, des bases de connaissances plus vastes et plus complexes, et sont capables d'utiliser des stratégies cognitives plus complexes qui s'appuient sur ces structures de mémoire et sémantiques pour résoudre des problèmes plus rapidement ou à un âge plus précoce que le développement habituel ( TD) enfants (Ali et al., 2003, Athanasakis et al., 2014, Colom et al., 2004, Davidson, 1986). Ainsi, ils sont capables de généraliser les connaissances dans tous les domaines, de faire des sauts intuitifs (Desco et al., 2011) et d'utiliser spontanément l'apprentissage sélectif ainsi que de comparer et d'intégrer des informations lors de la résolution de problèmes (Duncan et al., 2000). Les enfants "surdoués" utilisent des stratégies cognitives plus complexes pour résoudre les problèmes plus rapidement ou à un âge plus précoce que les enfants TD (Ali et al., 2003, Athanasakis et al., 2014, Colom et al., 2004, Davidson, 1986), et le fondement de bon nombre de ces compétences cognitives avancées semble être leur système de mémoire. Des études antérieures ont montré une augmentation globale liée à l'âge de l'épaisseur corticale, principalement dans l'intégrité exécutive de la substance blanche reliant les régions frontale et pariétale chez les enfants surdoués (Geake & Hansen, 2005, Gerig et al., 2001).

De plus, des preuves d'une trajectoire neurodéveloppementale améliorée ou divergente ont été trouvées chez des enfants doués en mathématiques, dont le cerveau a tendance à utiliser les systèmes frontotemporaux de l'hémisphère droit de manière sélective et efficace, ce qui leur permet de fonctionner exceptionnellement bien (O'Boyle et al., 1990, O'Boyle et al., 1995, O'Boyle et al., 2005, Packard & Knowlton, 2002, Pesenti et al., 2001). Pourtant, parmi les quelques études existantes, aucune ne s'est concentrée sur les systèmes de mémoire. Nous manquons toujours d'informations critiques qui peuvent être fondamentales pour comprendre les mécanismes de leurs systèmes d'intégration d'informations, telles que la forme régionale et la connectomique des réseaux d'apprentissage neuronaux. Deux systèmes de mémoire parallèles présentent un intérêt particulier lors de l'étude du neurodéveloppement. L'apprentissage implicite décrit l'apprentissage automatique de tâches sociales, linguistiques et procédurales qui sont acquises et utilisées sans effort conscient. Ce mécanisme permet aux enfants de créer des phrases grammaticalement correctes et de comprendre les normes sociales, telles que le contact visuel sans instruction explicite (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) avec les enfants TD. Nous avons utilisé des méthodes IRM structurelles et pondérées en diffusion et des méthodes neuropsychologiques pour comparer la forme et la connectivité cérébrales régionales de 12 enfants avec un QI moyen à élevé (90-130, moyenne=124 ± 10,9 ; âge=10.7 ± 1.86 ; 58 % de femmes) et 18 avec un QI élevé (145-170, moyenne=153 ± 11,4 ; âge=10.2 ± 2,02 ; 56 % de femmes). Ensuite, nous avons testé l'heuristique développée dans cet échantillon sur une grande base de données externe pour tenter de confirmer et d'approfondir les résultats.

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2 MÉTHODES

2.1 Participants

Les participants comprenaient 18 enfants surdoués intellectuellement (confirmés par des tests neurocognitifs), qui affichaient tous des profils intellectuels bien équilibrés (mathématiques, verbaux, visuomoteurs, mémoire/concentration et jugement/raisonnement) et 12 enfants au développement typique. Toutes les procédures étaient conformes à la Déclaration d'Helsinki, examinées et approuvées par le comité d'examen institutionnel de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) avant l'inscription et tous les participants ont fourni un consentement éclairé écrit. Les participants ont été recrutés dans les écoles locales de Los Angeles et les programmes parascolaires, y compris les écoles et les programmes pour les élèves exceptionnellement doués. Tous les participants ont rempli un formulaire de consentement éclairé écrit. L'éligibilité à cette étude a été déterminée lors de la première visite suivant l'administration d'un test de QI standardisé (Stanford Binet 5 (Huang-Pollock et al., 2011)). La douance exceptionnelle a été définie comme un QI supérieur ou égal à 145. L'âge, la race et le sexe appariés développent généralement des enfants en bonne santé avec un QI supérieur ou égal à 90 et inférieur ou égal à 145 sans antécédents d'attention, de langage ou d'apprentissage désordre ont également été recrutés. Les participants potentiels à l'étude ont été exclus de l'étude si l'un de ces critères d'exclusion était rempli : antécédents de traumatisme crânien, de trouble convulsif ou d'autres troubles neurologiques ou psychiatriques ; trouble du langage passé ou actuel, trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité, trouble des conduites, trouble obsessionnel-compulsif, trouble du spectre autistique ou toxicomanie ; placement actuel/passé dans une classe d'éducation spécialisée ou un QI inférieur ou égal à 84 ; contre-indications à l'IRM (p. ex. implants métalliques, stimulateur cardiaque, appareils orthopédiques ou autres métaux fixés à la tête et grossesse).

2.2 Comparaison démographique du groupe

Les facteurs démographiques (par exemple, l'âge, l'éducation) entre les groupes IG et TD ont été comparés à l'aide d'une analyse de variance à un facteur (ANOVA). Les différences de groupe dans les facteurs dichotomiques (par exemple, le sexe, l'origine ethnique) ont été évaluées à l'aide d'analyses du chi carré. Nous avons utilisé p < 0,05="" comme="" seuil="" de="" signification="" statistique="" pour="" ces="" analyses="">

2.3 Tests neuropsychologiques

Tous les participants ont rempli une mesure neuropsychologique standardisée (Stanford-Binet 5 ; Huang-Pollock et al., 2011) conçue pour tester le QI avec un plafond élevé (QI=170) permettant la quantification du QI chez des participants exceptionnellement doués intellectuellement. 2.4 Acquisition IRM Toutes les données de neuroimagerie ont été recueillies à l'aide d'une bobine de tête de canal 12- sur un scanner IRM 3T Siemens Tim Trio (Siemens Medical Solution, Erlangen, Allemagne) hébergé au Centre UCLA Staglin IMHRO pour les neurosciences cognitives. Les scans structurels MP-RAGE T{{1{{20}}}}ont été acquis avec des coupes sagittales de 120–1.0 mm, FOV=256 mm (AP) × 192 mm (FH), matrice=256–192, TR=450.0 ms, TE=10.0 ms, angle de retournement { {23}}, taille de voxel=1.0 mm × 0,94 mm × 0,94 mm. Les données DTI ont été acquises à l'aide de l'imagerie planaire à écho de spin (EPI) à un seul coup et en utilisant les paramètres suivants : TR=8400 ms ; ET=91 ms ; Matrice 1282, FOV=256 mm, b=1000 s/mm2, NEX=1, 64 tranches, épaisseur de tranche de 2 mm, saut de 0 mm, PAT=2. La diffusion a été collectée dans 64 directions (b=1000 s/mm2) avec 4 images avec b=0 s/mm2. Toutes les images ont fait l'objet d'un contrôle qualité et d'une inspection visuelle avant d'être prétraitées et analysées.

2.5 Traitement et analyse de la forme sous-corticale Des scans anatomiques morphométriques 3D pondérés en T 1- ont été collectés pour tous les participants. À l'aide de la version 6 de la bibliothèque de logiciels FMRIB.0 (Kalbfleisch, 2004) (FSL), les données T1 ont été traitées via un protocole de segmentation sous-corticale automatisé basé sur un modèle (FSL FIRST (Kuhn et al., 2017)) à l'aide d'une limite méthode de correction. Les fichiers de vertex et de barres des régions d'intérêt sous-corticales automatiquement segmentées (ROI ; qui comprenaient l'amygdale, le noyau accumbens, le caudé, l'hippocampe, le pallidum, le putamen et le thalamus) dans les hémisphères gauche et droit ont ensuite été inspectés visuellement pour la qualité. Les fichiers de vertex finaux pour les structures sous-corticales segmentées ont été concaténés à la fois entre les groupes et au sein des groupes. Tous les retours sur investissement automatiquement segmentés pour chaque participant ont été alignés sur le même espace standard.

Chaque sommet fournit des données sur l'emplacement de la surface de la ROI au même point dans l'espace pour chaque participant. Afin d'effectuer des analyses de groupe, les données de chaque participant ont été enregistrées dans un espace standard afin que chaque sommet soit aligné sur le même point dans l'espace pour les comparaisons de groupe. La surface moyenne de l'échantillon a été utilisée comme cible pour cet alignement. Ces valeurs de vertex scalaires ont ensuite été analysées à l'aide d'analyses statistiques paramétriques pour étudier la relation entre les groupes (IQ vs TD) et la forme de chaque structure sous-corticale. Ces analyses ont été effectuées à chaque sommet à l'aide d'une simulation de Monte Carlo dans le script randomisé de FSL (Kyllonen & Christal, 1990, Mills & Tissot, 1995). Les régressions ont évalué la relation entre la distance radiale à chaque sommet et les variables d'intérêt (c'est-à-dire la désignation du groupe, le QI). Un pipeline de traitement à plusieurs étapes et à qualité contrôlée a été utilisé pour corriger les multiples sources d'artefacts et tous les résultats ont été corrigés pour les comparaisons multiples (q > 0,05) à l'aide du taux de fausses découvertes (FDR) (Na et al., 2007).

2.6 Traitement et analyse de la microstructure de la matière blanche

Un pipeline de traitement DWI de routine a été réalisé à l'aide de FSL v 6.0 (Kalbfleisch, 2004), impliquant l'extraction du cerveau, la correction de la distorsion par courants de Foucault et l'ajustement du mouvement et du tenseur. Les mesures DWI de la microstructure de la matière blanche, de l'anisotropie fractionnelle (FA) et de la diffusivité moyenne (MD) ont été calculées pour chaque participant. Les analyses ont été menées à l'aide de Tract Based Spatial Statistics (TBSS) (Navas-Sánchez et al., 2014), une méthode permettant une interrogation statistique par voxel des métriques DWI le long des zones d'intérêt WM (TOI). Les TOI ont été dérivés de l'atlas de la matière blanche de l'Université John Hopkins (Neihart et al., 2002) et comprenaient les rayonnements thalamiques antérieurs (ATR), les faisceaux occipitaux avant inférieurs (IFO), les faisceaux longitudinaux inférieurs (ILF), les faisceaux longitudinaux supérieurs (SLF ), faisceau unciforme (UNC), faisceau cingulaire (CGC), substance blanche hippocampique (HC), ainsi que forceps major et forceps minor. Des analyses statistiques paramétriques ont étudié les différences entre les groupes dans la microstructure de la MW (FA et MD). Les analyses de corrélation ont étudié la relation entre le QI et FA/MD. Les résultats du TBSS ont été corrigés pour les comparaisons multiples avec l'amélioration des clusters sans seuil - TFCE (O'Boyle, 2008)).

2.7 Confirmation volumétrique de l'heuristique explicite/implicite à l'aide d'un jeu de données externe

L'échantillon actuel n'incluait pas les enfants ayant des scores de QI inférieurs à la moyenne ou altérés ou des conditions neurodéveloppementales atypiques, telles que le trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH) ou l'autisme. Par conséquent, nous avons cherché à tester l'heuristique de ration explicite/implicite dans un grand ensemble de données externe qui inclut cette gamme plus large de trajectoires de développement. Ainsi, le projet Adolescent Brain and Cognitive Development (ABCD) (UCLA PI : Bookheimer) a été utilisé comme ensemble de données externe pour tenter de valider l'heuristique de ration explicite à implicite dérivée de l'analyse de l'adolescent surdoué (décrite dans la section 3). L'âge, le sexe, le score global de la fonction cognitive de la boîte à outils du National Institute of Health (NIH) ainsi que le volume de la structure sous-corticale ont été compilés à partir de tous les participants ABCD disponibles. Le volume des régions cérébrales (mémoire explicite) jugées significativement plus importantes dans le groupe IG a été additionné pour créer la composante cérébrale de la mémoire explicite. Le volume des régions cérébrales (mémoire implicite) jugées plus importantes dans le groupe TD a été additionné pour créer la composante cérébrale de la mémoire implicite. Ensuite, la variable de rapport explicite/implicite a été calculée en divisant la composante cérébrale de la mémoire explicite par la composante cérébrale de la mémoire implicite. Une analyse de corrélation a ensuite été calculée pour évaluer la relation entre ce rapport cerveau mémoire explicite/implicite et la performance cognitive globale telle que mesurée par la boîte à outils NIH. Compte tenu du format dans lequel les données ABCD sont mises à disposition (c'est-à-dire des valeurs extraites dans une feuille de calcul plutôt que des données IRM brutes), nous n'avons pas pu exécuter d'analyse de forme. Cependant, nous avons pu effectuer des analyses de volume. Il est important de noter que les analyses de forme sont plus spécifiques à la région et plus sensibles que l'analyse de volume (Rogers, 1986). Ainsi, les effets trouvés dans les analyses de volume seront présents dans les analyses de forme, cependant, les résultats de l'analyse de forme peuvent être présents lorsque l'analyse de volume n'est pas suffisamment sensible pour détecter un changement (Rota et al., 2009). Par conséquent, une réplication réussie de l'heuristique à l'aide des données volumétriques ABCD devrait reproduire efficacement les résultats de forme de l'échantillon initial ici.

3. RÉSULTATS

3.1 Comparaison des groupes démographiques

Les groupes IG et TD ne différaient pas significativement en termes d'âge, d'années d'études, d'origine ethnique ou de sexe (tous p > 0,05). Le groupe IG (153 ± 11,4) avait un QI significativement plus élevé que le groupe TD (128 ± 10,9, p < 0,01 ;="" tableau="" 1).="" le="" groupe="" ig="" était="" composé="" de="" profils="" intellectuels="" «="" bien="" équilibrés="" ».="" tous="" les="" participants="" doués="" étaient="" au="" niveau="" supérieur="" adulte="" 1="" ou="" supérieur="" pour="" les="" compétences="" mathématiques="" et="" verbales,="" à="" une="" exception="" près.="" un="" participant="" doué="" était="" au="" niveau="" supérieur="" à="" la="" moyenne="" pour="" "vocabulaire="" et="" fluidité="" verbale"="" et="" au="" niveau="" supérieur="" adulte="" 1="" pour="" "raisonnement="" arithmétique".="" le="" même="" participant="" a="" également="" été="" testé="" au="" niveau="" supérieur="" adulte="" 3="" pour="" le="" jugement="" et="" le="" raisonnement.="" par="" conséquent,="" tous="" les="" participants="" à="" l'ig="" semblaient="" être="" bien="" équilibrés="" en="" termes="" de="" compétences="" mathématiques="" et="">

3.2 Forme sous-corticale

Des sommets significativement plus grands ont été trouvés dans les hippocampes bilatéraux et le putamen droit de l'IG, tandis que des sommets plus grands ont été trouvés dans l'amygdale gauche, le caudé droit et le noyau accumbens bilatéral dans le TD. Plus précisément, IG a mis en évidence de plus grands sommets dans la tête du HC gauche, le corps du HC droit et la queue HC bilatérale ainsi que les régions postérieures du putamen droit. TD a mis en évidence des sommets plus grands dans l'ensemble des accumbens bilatéraux, principalement dans le corps du caudé droit et dans les noyaux centromédians de l'amygdale gauche. Dans l'ensemble de l'échantillon, le QI était corrélé avec de plus grands sommets dans la queue HC bilatérale (Figure 2).

3.3 Microstructure de la matière blanche

L'AF dans la substance blanche de l'ATR droit et de la queue HC droite (c'est-à-dire le cul-de-sac) était significativement plus élevée (0,001 < p="">< 0,05)="" dans="" le="" groupe="" ig="" par="" rapport="" aux="" témoins.="" md="" était="" significativement="" plus="" faible="" en="" atr="" bilatérale,="" hc="" et="" unc="" dans="" le="" groupe="" ig="" par="" rapport="" aux="" témoins.="" plus="" précisément,="" les="" résultats="" md="" ont="" été="" trouvés="" dans="" un="" pourcentage="" plus="" élevé="" de="" l'hémisphère="" droit="" par="" rapport="" à="" l'hémisphère="" gauche.="" les="" résultats="" de="" md="" ont="" également="" été="" trouvés="" dans="" différentes="" régions="" en="" fonction="" de="" l'hémisphère.="" dans="" le="" hc,="" les="" résultats="" de="" l'hémisphère="" droit="" ont="" été="" trouvés="" près="" de="" la="" queue="" du="" hc="" (c'est-à-dire="" le="" fornix)="" et="" les="" résultats="" de="" gauche="" ont="" été="" trouvés="" dans="" le="" corps="" du="" hc="" (c'est-à-dire="" les="" régions="" ca).="" dans="" l'unc,="" les="" résultats="" étaient="" plus="" inférieurs="" dans="" l'hémisphère="" gauche.="" dans="" l'ensemble="" de="" l'échantillon,="" la="" fa="" était="" significativement="" positivement="" corrélée="" avec="" le="" qi="" dans="" l'atr="" bilatérale="" (hémisphère="" droit="" plus="" que="" gauche)="" et="" l'hc="" droit.="" de="" plus,="" md="" était="" corrélé="" négativement="" avec="" le="" qi="" dans="" l'atr="" bilatérale="" (droite="" supérieure="" à="" la="" gauche),="" l'hc="" gauche,="" l'unc="" gauche,="" le="" faisceau="" cingulaire="" gauche="" et="" l'ilf="" gauche="" (figures="" 1="" et="">

3.4 Confirmation de l'heuristique explicite/implicite à l'aide d'un jeu de données externe

L'ensemble de données ABCD comprenait 7652 participants (âge moyen=119 ± 7,5 mois ; 62,9 % de femmes) avec toutes les données requises pour cette étude. Le rapport de mémoire explicite/implicite était significativement positif lié à la performance cognitive globale (r=0.23, p < 0.05)="" ainsi="" qu'à="" la="" performance="" cognitive="" globale="" quadratique="" (r="." 022,="" p="">< 0,05)="" (figure="" 4).="" une="" régression="" hiérarchique="" pas="" à="" pas="" utilisant="" la="" performance="" cognitive="" globale="" linéaire="" et="" quadratique="" a="" produit="" un="" modèle="" final="" [f="" (2,="" 7652)="4.50," p=".011)" incluant="" la="" performance="" cognitive="" globale="" quadratique="" ({{20}="" }.24,="" p=".04)" comme="" prédicteur="" significatif="" du="" rapport="" explicite/implicite.="" étant="" donné="" que="" l'analyse="" de="" forme="" est="" plus="" sensible="" que="" l'analyse="" de="" volume,="" cette="" constatation="" utilisant="" la="" volumétrie="" dans="" l'ensemble="" de="" données="" abcd="" devrait="" également="" se="" traduire="" par="" une="" analyse="" de="" forme="" (ce="" qui="" n'était="" pas="" possible="" compte="" tenu="" du="" format="" des="" données="">

Une régression similaire a été effectuée en utilisant les mesures de la cognition globale pour prédire une variable composite composée de la FA de l'ATR et de la substance blanche HC. Il y avait une relation quadratique significative [F (2, 7562)=13.17, p < .0001]="" entre="" la="" cognition="" globale="" (="−0.034," p="">< .001)="" et="" la="" variable="" composite="" composée="" de="" fa="" de="" la="" substance="" blanche="" atr="" droite="" et="" hc.="" enfin,="" une="" régression="" pas="" à="" pas="" a="" prédit="" une="" variable="" composite="" composée="" du="" dm="" de="" l'unc,="" de="" la="" substance="" blanche="" hc="" et="" de="" l'atr.="" le="" score="" cognitif="" global="" quadratique="" (="0.12," p="">< .001)="" a="" prédit="" de="" manière="" significative="" cette="" variable="" md="" composite="" [f="" (2,="" 7562)="15.31," p=""><>

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4. DISCUSSION

Cette enquête a révélé qu'il existe une double dissociation entre la taille et la connectivité de deux systèmes de mémoire distincts lorsque l'on compare les enfants intellectuellement doués et leurs homologues TD. Par rapport au groupe TD, les enfants surdoués avaient des structures sous-corticales plus grandes et une organisation microstructurale de la substance blanche plus fortement connectée entre ces structures dans les régions associées à la mémoire explicite et au QI : hippocampe bilatéral et putamen droit. Plus précisément, le putamen, probablement via l'intégration de connexions avec le cortex préfrontal, et les sous-régions de l'hippocampe associées à un nouvel apprentissage et à l'intégration d'informations (gyrus denté et CA3) étaient plus grands chez les enfants intellectuellement doués (figures 1 et 2). L'intégrité prononcée des connexions de substance blanche entre ces régions est cohérente avec une base anatomique de la propension inhérente des enfants intellectuellement doués à apprendre, intégrer et utiliser des informations explicites rapidement et efficacement. De plus, ces résultats peuvent être liés à la propension des enfants surdoués à montrer des niveaux plus élevés de motivation intrinsèque à lire, à réfléchir et à passer du temps seuls. Fait intéressant, les enfants au développement typique avaient des structures sous-corticales plus grandes et plus connectées dans les régions associées à la mémoire implicite : striatum (c.-à-d., caudé, noyau accumbens) et amygdale (Figure 2 ; Haier et al., 1988).

Cette double dissociation suggère que les enfants intellectuellement doués et en développement typique peuvent avoir des trajectoires neurodéveloppementales intrinsèquement différentes médiées par différentes stratégies d'apprentissage. Cette constatation nous a amenés à envisager un large éventail de types d'intelligence, facilité en partie par différents ratios de développement de système implicite et explicite. La mémoire explicite et implicite occupe différentes régions du cerveau et crée des réseaux d'apprentissage indépendants mais interconnectés. En raison des ressources limitées et de l'espace limité dans le cerveau, il peut y avoir un compromis entre le développement de systèmes de mémoire explicites et implicites.

Les différences que nous avons trouvées peuvent refléter une large distribution de la variation du système de mémoire, les enfants TD et surdoués représentant les niches les plus fonctionnelles (Figure 3). On postulait auparavant que les découvertes du cerveau d'un prodige des mathématiques étaient motivées par l'encodage et la récupération très efficaces de la mémoire épisodique (Scharnowski et al., 2015). Pour que cela soit vrai, des structures de mémoire épisodique, ainsi que des systèmes du lobe frontal impliqués dans l'attention et la récupération, seraient nécessaires. La présente étude rapporte justement cela : des structures de mémoire épisodiques larges et solidement connectées et des faisceaux de matière blanche frontale (par exemple, ATR).

La découverte de l'ATR est également cohérente avec une multitude de travaux antérieurs qui ont montré qu'une intelligence élevée est associée à l'engagement des réseaux cérébraux préfrontaux et cingulaires (Kuhn et al., 2017, Schmithorst et al., 2005), ainsi que des travaux antérieurs. qui ont constaté que les cerveaux doués en mathématiques avaient une FA plus élevée dans le corps calleux et les voies d'association qui relient le lobe frontal aux structures des ganglions de la base, y compris l'ATR, et les voies frontotemporales/pariétales, y compris l'UNC (Shaw et al., 2006).

Les régions cérébrales bilatérales améliorées trouvées ici sont conformes aux découvertes précédentes indiquant que des régions cérébrales bilatérales uniques sont activées par des enfants mathématiquement précoces lors de tâches de rotation mentale (Squire et al., 1993, Weiskopf, 2012). De plus, la tendance à la latéralisation des résultats est conforme aux résultats antérieurs qui suggèrent que la latéralité hémisphérique, en particulier l'hémisphère droit, ainsi qu'une meilleure coordination dans et entre les régions du cerveau, est un fondement neural important de la douance intellectuelle (O'Boyle et al., 1995).

Enfin, les résultats sur l'ensemble de l'échantillon suggérant que le QI était corrélé avec les mesures DTI dans l'ATR, le HC et l'UNC sont conformes aux résultats précédents d'une étude sur la douance mathématique (Shaw et al., 2006), qui a rapporté le corps calleux, fornix , et les corrélations métriques DTI des voies d'association avec l'intelligence. Cette relation matière blanche-QI est potentiellement pilotée, au moins en partie, par la famille de gènes plexine, qui a été récemment découverte dans une étude d'association à l'échelle du génome pour prédire le QI (Winberg et al., 1998). Les plexines sont connues pour être liées au guidage des axones en développement (Worzfeld & Offermanns, 2014), à la connectivité neuronale (Zabaneh et al., 2018) et à la régénération (Zhang et al., 2017), et peuvent donc être liées au blanc découvertes importantes dans notre groupe IG.

FIGURE 1 Les statistiques spatiales basées sur les voies révèlent une perméabilité accrue de la microstructure de la substance blanche chez les enfants intellectuellement doués par rapport aux enfants au développement typique dans les régions de mémoire explicite

FIGURE 2 L'analyse de la forme révèle une plus grande forme dans les régions de mémoire explicite dans les régions de mémoire intellectuellement douées et implicites chez les enfants au développement typique

Ce premier échantillon n'incluait pas les enfants ayant des scores de QI inférieurs à la moyenne à altérés ou des conditions neurodéveloppementales atypiques, telles que le TDAH ou l'autisme. Ces groupes peuvent se situer aux extrémités du spectre, où la mémoire explicite ou implicite peut être sous-développée ou sur-développée dans une mesure préjudiciable. Ainsi, nous avons ensuite reproduit cette analyse dans un échantillon beaucoup plus large qui incluait des enfants avec des scores de QI inférieurs à la moyenne à altérés et certaines différences de développement (par exemple, le TDAH). Nous avons testé cette heuristique explicite/implicite à l'aide d'un grand ensemble de données externes : le projet ABCD (N=7652). Conformément à notre hypothèse, nous avons trouvé une relation quadratique significative entre l'heuristique explicite/implicite et le QI. Cette réplication de nos découvertes initiales suggère qu'il peut en fait y avoir un équilibre développemental des systèmes de mémoire implicites et explicites qui peuvent s'exprimer phénotypiquement avec différents profils cognitifs.

Les recherches futures pourraient vouloir étudier le développement relatif des structures implicites et explicites dans d'autres populations, comme cela a été exploré en profondeur dans les troubles neurodégénératifs tels que la maladie d'Alzheimer (dégénérescence de l'anatomie de la mémoire explicite et des compétences avec mémoire implicite préservée) et la maladie de Parkinson (dégénérescence de l'anatomie de la mémoire implicite). et compétences à mémoire explicite préservée). L'identification des marqueurs structurels et fonctionnels de la douance nous aidera à comprendre les systèmes plus profonds qui permettent aux enfants d'apprendre à l'intérieur et à l'extérieur du cadre scolaire. L'apprentissage implicite et explicite est essentiel, et des déficits dans l'un ou l'autre peuvent entraîner des difficultés sociales, scolaires et professionnelles. Bien que les enfants « surdoués » obtiennent de bons résultats aux tests de QI, beaucoup souffrent également de troubles d'apprentissage qui les entravent dans les tâches d'apprentissage non explicites, et la plupart des enfants TD pourraient bénéficier d'un développement d'apprentissage explicite supplémentaire (Hayden et al., 2020). Cette étude donne un aperçu de la façon dont les interventions futures peuvent cibler des systèmes explicites ou implicites pour maximiser l'apprentissage à travers le spectre du développement. Nous pourrions constater que l'imagerie cérébrale nous permettra éventuellement de concevoir des interventions éducatives basées sur la structure cérébrale d'un individu, pour soutenir un développement intellectuel et comportemental sain.

Cistanche peut traiter la maladie d'Alzheimer

Des procédures d'entraînement cognitif fondées sur des données empiriques, telles que le programme d'éducation et d'enrichissement des compétences relationnelles (PEERS ; Laugeson et al., 2012), pourraient aider à stimuler les enfants TD, les enfants surdoués et les populations cliniques à risque (p. trouble d'apprentissage, trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention et déficience intellectuelle), permettant ainsi aux établissements d'enseignement de soutenir les enfants de tous types et capacités d'apprentissage. Nous espérons que cette étude inspirera une enquête plus approfondie sur les structures qui facilitent l'apprentissage implicite et explicite, leur rôle dans les différences de développement et les futures thérapies d'apprentissage possibles.