Diferenças neuroanatômicas nos sistemas de memória de superdotação intelectual e desenvolvimento típico

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Abstrato

Introdução: O estudo de marcadores neuroestruturais de superdotação intelectual (GI) informará a compreensão científica dos processos que ajudam as crianças a se destacarem academicamente. Métodos: A ressonância magnética estrutural e ponderada em difusão foi usada para comparar a forma e a conectividade do cérebro regional de 12 crianças com QI médio a alto e 18 crianças do GI, definidas como tendo QI maior que 145. Resultados: GI tinha estruturas subcorticais maiores e branco mais robusto importa a organização microestrutural entre essas estruturas em regiões associadas à memória explícita. TD tinha estruturas subcorticais maiores e mais conectadas em regiões associadas à memória implícita. Conclusões: Verificou-se que os sistemas de memória dentro do cérebro de crianças com habilidades intelectuais excepcionais são dimensionados e conectados de maneira diferente em comparação com os cérebros de crianças com desenvolvimento típico. Essas diferentes trajetórias de neurodesenvolvimento sugerem diferentes estratégias de aprendizagem. Um espectro de tipos de inteligência é previsto, facilitado por diferentes proporções de sistemas implícitos e explícitos, que foram validados usando um grande conjunto de dados externo.

PALAVRAS-CHAVE conectividade, superdotação intelectual, estratégias de aprendizagem, sistemas de memória, neuroanatomia

Cistanchepossotratar Alzheimer

Taylor Kuhn

Robin Blades

Lev Gottlieb

Kendra Knudsen

Christopher Ashdown

Laurel Martin Harris

Dara Ghahremani

Bianca H. Dang

Robert M. Imagens

Susan Y. Bookheimer

Departamento de Psiquiatria e Ciências Biocomportamentais, UCLA, 635 Charles E Young Dr, Sul, Los Angeles, CA 90025, EUA

INTRODUÇÃO

Apesar de sua excepcional aptidão para aprender e testar, sabemos surpreendentemente pouco sobre como os sistemas de aprendizado e memória em cérebros intelectualmente "dotados" se desenvolvem e funcionam. Crianças com intelecto excepcional normalmente têm funções de memória mais eficientes, bases de conhecimento maiores e mais intrincadamente organizadas e são capazes de usar estratégias cognitivas mais complexas que dependem dessas estruturas de memória e semântica para resolver problemas mais rapidamente ou em uma idade mais precoce do que o desenvolvimento típico. TD) crianças (Ali et al., 2003, Athanasakis et al., 2014, Colom et al., 2004, Davidson, 1986). Assim, eles são capazes de generalizar o conhecimento entre domínios, dar saltos intuitivos (Desco et al., 2011) e usar espontaneamente a aprendizagem seletiva, bem como comparar e integrar informações durante a resolução de problemas (Duncan et al., 2000). Crianças "dotadas" usam estratégias cognitivas mais complexas para resolver problemas mais rapidamente ou mais cedo do que crianças DT (Ali et al., 2003, Athanasakis et al., 2014, Colom et al., 2004, Davidson, 1986), e a base para muitas dessas habilidades cognitivas avançadas parece ser seu sistema de memória. Estudos anteriores mostraram um aumento global relacionado à idade na espessura cortical, principalmente na integridade executiva da substância branca conectando as regiões frontal e parietal em crianças superdotadas (Geake & Hansen, 2005, Gerig et al., 2001).

Além disso, evidências de uma trajetória de neurodesenvolvimento aprimorada ou divergente foram encontradas em crianças matematicamente superdotadas, cujos cérebros tendem a usar os sistemas frontotemporais do hemisfério direito de maneira seletiva e bem-sucedida, o que lhes permite um desempenho excepcionalmente bom (O'Boyle et al., 1990, O'Boyle et al., 1995, O'Boyle et al., 2005, Packard & Knowlton, 2002, Pesenti et al., 2001). No entanto, dos poucos estudos existentes, nenhum se concentrou em sistemas de memória. Ainda faltam informações críticas que podem ser fundamentais para entender a mecânica de seus sistemas de integração de informações, como a forma regional e a conectômica das redes de aprendizado neural. Dois sistemas de memória paralela são de particular interesse quando se estuda o neurodesenvolvimento. A aprendizagem implícita descreve a aprendizagem automática de tarefas sociais, linguísticas e processuais que são adquiridas e usadas sem esforço consciente. Esse mecanismo permite que as crianças criem frases gramaticalmente corretas e compreendam normas sociais, como contato visual sem instrução explícita (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) junto com crianças TD. Usamos ressonância magnética estrutural e ponderada em difusão e métodos neuropsicológicos para comparar a forma regional do cérebro e a conectividade de 12 crianças com QI médio a alto (90-130, média=124 ± 10,9; idade=10).7 ± 1.86; 58 por cento do sexo feminino) e 18 com QI alto (145-170, média=153 ± 11,4; idade=10,2 ± 2,02; 56 por cento do sexo feminino). Em seguida, testamos a heurística desenvolvida nesta amostra em um grande banco de dados externo para tentar confirmar e expandir as descobertas.

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2 MÉTODOS

2.1 Participantes

Os participantes incluíram 18 crianças intelectualmente superdotadas (confirmadas por testes neurocognitivos), todas apresentando perfis intelectuais bem equilibrados (matemático, verbal, visomotor, memória/concentração e julgamento/raciocínio) e 12 crianças com desenvolvimento típico. Todos os procedimentos estavam de acordo com a Declaração de Helsinque, revisado e aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA) antes da inscrição e todos os participantes forneceram consentimento informado por escrito. Os participantes foram recrutados em escolas locais de Los Angeles e programas extracurriculares, incluindo escolas e programas para alunos excepcionalmente talentosos. Todos os participantes preencheram o consentimento informado/consentimento por escrito. A elegibilidade para este estudo foi determinada na primeira visita após a administração de um teste de QI padronizado (Stanford Binet 5 (Huang-Pollock et al., 2011)). Superdotação excepcional foi definida como QI maior ou igual a 145. Crianças saudáveis ​​com desenvolvimento típico de idade, raça e gênero, com QI maior ou igual a 90 e menor ou igual a 145, sem histórico de atenção, linguagem ou aprendizado transtorno também foram recrutados. Os potenciais participantes do estudo foram excluídos do estudo se algum destes critérios de exclusão fosse atendido: história de traumatismo craniano, distúrbio convulsivo ou outros distúrbios neurológicos ou psiquiátricos; transtorno de linguagem passado ou atual, transtorno de déficit de atenção e hiperatividade, transtorno de conduta, transtorno obsessivo-compulsivo, transtorno do espectro do autismo ou dependência de drogas; colocação atual/passada em classe de educação especial ou um QI menor ou igual a 84; contra-indicações para ressonância magnética (por exemplo, implantes metálicos, marca-passo, suspensórios ou outros metais fixados na cabeça e gravidez).

2.2 Comparação demográfica do grupo

Fatores demográficos (por exemplo, idade, educação) entre os grupos GI e DT foram comparados usando uma análise de variância unidirecional (ANOVA). Diferenças de grupo em fatores dicotômicos (por exemplo, sexo, etnia) foram avaliadas usando análises de qui-quadrado. Usamos p < 0,05="" como="" nosso="" ponto="" de="" corte="" para="" significância="" estatística="" para="" essas="" análises="">

2.3 Testes neuropsicológicos

Todos os participantes completaram uma medida neuropsicológica padronizada (Stanford-Binet 5; Huang-Pollock et al., 2011) projetada para testar o QI com um teto alto (QI=170) permitindo a quantificação do QI em participantes excepcionalmente dotados intelectualmente. 2.4 Aquisição de ressonância magnética Todos os dados de neuroimagem foram coletados usando uma bobina de cabeça de canal 12-em um scanner de ressonância magnética 3T Siemens Tim Trio (Siemens Medical Solution, Erlangen, Alemanha) alojado no UCLA Staglin IMHRO Center for Cognitive Neuroscience. As varreduras ponderadas estruturais MP-RAGE T{{1{{20}}}}foram adquiridas com cortes sagitais de 120–1.0 mm, FOV=256 mm (AP) × 192 mm (FH), matriz=256–192, TR=450.0 ms, TE=10.0 ms, ângulo de virada { {23}}, tamanho de voxel=1,0 mm × 0,94 mm × 0,94 mm. Os dados DTI foram adquiridos usando imagem planar spin-echo (EPI) de disparo único e usando os seguintes parâmetros: TR=8400 ms; TE=91 ms; 1282 matriz, FOV=256 mm, b=1000 s/mm2, NEX=1, 64 fatias, espessura de fatia de 2 mm, salto de 0 mm, PAT=2. A difusão foi coletada em 64 direções (b=1000 s/mm2) com 4 imagens com b=0 s/mm2. Todas as imagens foram controladas de qualidade e visualmente inspecionadas antes de serem pré-processadas e analisadas.

2.5 Processamento e análise da forma subcortical Exames anatômicos 3D morfométricos ponderados em T1-foram coletados para todos os participantes. Usando a biblioteca de software FMRIB versão 6.0 (Kalbfleisch, 2004) (FSL), os dados T1 foram executados por meio de um protocolo de segmentação subcortical automatizado e baseado em modelo (FSL FIRST (Kuhn et al., 2017)) usando um limite método de correção. Os arquivos de vértice e barra de regiões subcorticais de interesse segmentadas automaticamente (ROI; que incluiu a amígdala, núcleo accumbens, caudado, hipocampo, pallidum, putamen e tálamo) no hemisfério esquerdo e direito foram então inspecionados visualmente quanto à qualidade. Os arquivos de vértices finais para as estruturas subcorticais segmentadas foram concatenados entre e dentro do grupo. Todos os ROIs segmentados automaticamente para cada participante foram alinhados ao mesmo espaço padrão.

Cada vértice fornece dados sobre a localização da superfície da ROI no mesmo ponto do espaço para cada participante. Para a realização das análises de grupo, os dados de cada participante foram registrados em um espaço padrão para que cada vértice fosse alinhado ao mesmo ponto no espaço para as comparações dos grupos. A superfície média da amostra foi utilizada como alvo para este alinhamento. Esses valores de vértices escalares foram então analisados ​​usando análises estatísticas paramétricas para investigar a relação entre os grupos (IQ vs. TD) e a forma de cada estrutura subcortical. Essas análises foram realizadas em cada vértice usando uma simulação de Monte Carlo no roteiro randomizado da FSL (Kyllonen & Christal, 1990, Mills & Tissot, 1995). As regressões avaliaram a relação da distância radial em cada vértice com as variáveis ​​de interesse (ou seja, designação de grupo, QI). Um pipeline de processamento de várias etapas com controle de qualidade foi usado para corrigir várias fontes de artefato e todos os resultados foram corrigidos para várias comparações (q > 0,05) usando taxa de descoberta falsa (FDR) (Na et al., 2007).

2.6 Processamento e análise da microestrutura da substância branca

Um pipeline de processamento DWI de rotina foi realizado usando FSL v 6.0 (Kalbfleisch, 2004), envolvendo extração cerebral, correção para distorção de correntes parasitas e ajuste de movimento e tensor. Métricas DWI de microestrutura da substância branca, anisotropia fracionada (FA) e difusividade média (MD) foram computadas para cada participante. As análises foram conduzidas usando Tract Based Spatial Statistics (TBSS) (Navas-Sánchez et al., 2014), um método que permite a interrogação estatística em voxel de métricas DWI ao longo de áreas de interesse WM (TOI). Os TOIs foram derivados do atlas de matéria branca da Universidade John Hopkins (Neihart et al., 2002) e incluíram bilateral: radiação talâmica anterior (ATR), fascículo occipital frontal inferior (IFO), fascículo longitudinal inferior (ILF), fascículo longitudinal superior (SLF) ), fascículo uncinado (UNC), feixe cingulado (CGC), substância branca do hipocampo (HC), bem como fórceps maior e fórceps menor. Análises estatísticas paramétricas investigaram diferenças entre os grupos na microestrutura WM (FA e MD). Análises de correlação investigaram a relação entre QI e FA/MD. Os resultados do TBSS foram corrigidos para múltiplas comparações com aprimoramento de cluster sem limite – TFCE (O'Boyle, 2008)).

2.7 Confirmação volumétrica da heurística explícita/implícita usando um conjunto de dados externo

A amostra atual não inclui crianças com escores de QI abaixo da média a prejudicados ou quaisquer condições atípicas de desenvolvimento neurológico, como transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) ou autismo. Portanto, procuramos testar a heurística da razão explícita/implícita em um grande conjunto de dados externo que inclui essa gama mais ampla de trajetórias de desenvolvimento. Assim, o projeto Adolescent Brain and Cognitive Development (ABCD) (UCLA PI: Bookheimer) foi usado como um conjunto de dados externo para tentar validar a heurística de ração explícita para implícita derivada da análise de adolescentes superdotados (descrita na Seção 3). Idade, sexo, pontuação da função cognitiva global do National Institute of Health (NIH) Toolbox, bem como o volume da estrutura subcortical, foram compilados de todos os participantes do ABCD disponíveis. O volume das regiões cerebrais (memória explícita) que foi significativamente maior no grupo GI foi somado para criar o componente cerebral de memória explícita. O volume das regiões cerebrais (memória implícita) encontradas como maiores no grupo TD foi somado para criar o componente cerebral de memória implícita. Em seguida, a variável razão explícita/implícita foi calculada dividindo-se o componente cerebral de memória explícita pelo componente cerebral de memória implícita. Uma análise de correlação foi então computada avaliando a relação entre essa proporção de memória cerebral explícita/implícita e o desempenho cognitivo global medido pelo NIH Toolbox. Dado o formato em que os dados ABCD são disponibilizados (ou seja, valores extraídos em uma planilha em vez de dados brutos de ressonância magnética), não conseguimos executar a análise de forma. No entanto, conseguimos executar análises de volume. É importante ressaltar que as análises de forma são mais específicas regionalmente e mais sensíveis do que a análise de volume (Rogers, 1986). Assim, os efeitos encontrados nas análises de volume estarão presentes nas análises de forma, entretanto, os resultados da análise de forma podem estar presentes quando a análise de volume não for sensível o suficiente para detectar mudanças (Rota et al., 2009). Portanto, a replicação bem-sucedida da heurística usando os dados volumétricos ABCD deve replicar efetivamente as descobertas de forma da amostra inicial aqui.

3. RESULTADOS

3.1 Comparação do grupo demográfico

Os grupos GI e DT não diferiram significativamente em idade, anos de escolaridade, etnia ou sexo (todos p > 0,05). O grupo GI (153 ± 11,4) apresentou QI significativamente maior do que o grupo TD (128 ± 10,9, p < 0,01;="" tabela="" 1).="" o="" grupo="" gi="" era="" composto="" por="" perfis="" intelectuais="" "bem="" equilibrados".="" todos="" os="" participantes="" superdotados="" estavam="" no="" nível="" superior="" adulto="" 1="" ou="" superior="" em="" matemática="" e="" habilidades="" verbais,="" com="" uma="" exceção.="" um="" participante="" superdotado="" estava="" no="" nível="" acima="" da="" média="" para="" "vocabulário="" e="" fluência="" verbal"="" e="" o="" adulto="" superior="" 1="" para="" "raciocínio="" aritmético".="" o="" mesmo="" participante="" também="" testou="" no="" nível="" superior="" adulto="" 3="" para="" julgamento="" e="" raciocínio.="" portanto,="" todos="" os="" participantes="" do="" gi="" pareciam="" estar="" bem="" equilibrados="" em="" proficiência="" matemática="" e="">

3.2 Forma subcortical

Vértices significativamente maiores foram encontrados em hipocampo bilateral e putâmen direito do GI, enquanto vértices maiores foram encontrados na amígdala esquerda, caudado direito e núcleo accumbens bilateral no TD. Especificamente, o GI evidenciou maiores vértices na cabeça do HC esquerdo, corpo do HC direito e cauda bilateral do HC e regiões posteriores do putâmen direito. TD evidenciou vértices maiores amplamente ao longo do accumbens bilateral, principalmente no corpo do caudado direito e nos núcleos centromedianos da amígdala esquerda. Em toda a amostra, o QI foi correlacionado com maiores vértices na cauda bilateral do HC (Figura 2).

3.3 Microestrutura da matéria branca

A AF na substância branca do ATR direito e cauda direita do HC (ou seja, fórnice) foi significativamente maior (0,001 < p="">< 0,05)="" no="" grupo="" gi="" em="" comparação="" com="" os="" controles.="" md="" foi="" significativamente="" menor="" em="" atr="" bilateral,="" hc="" e="" unc="" no="" grupo="" gi="" em="" comparação="" com="" os="" controles.="" especificamente,="" os="" resultados="" de="" dm="" foram="" encontrados="" em="" uma="" porcentagem="" maior="" do="" hemisfério="" direito="" em="" comparação="" com="" o="" esquerdo.="" os="" resultados="" de="" md="" também="" foram="" encontrados="" em="" diferentes="" regiões,="" dependendo="" do="" hemisfério.="" no="" hc,="" os="" resultados="" do="" hemisfério="" direito="" foram="" encontrados="" perto="" da="" cauda="" do="" hc="" (ou="" seja,="" fórnix),="" e="" os="" resultados="" da="" esquerda="" foram="" encontrados="" no="" corpo="" do="" hc="" (ou="" seja,="" regiões="" ca).="" no="" unc,="" os="" achados="" foram="" mais="" inferiores="" no="" hemisfério="" esquerdo.="" em="" toda="" a="" amostra,="" a="" af="" foi="" significativamente="" correlacionada="" positivamente="" com="" o="" qi="" no="" atr="" bilateral="" (mais="" direito="" do="" que="" no="" hemisfério="" esquerdo)="" e="" hc="" direito.="" além="" disso,="" a="" dm="" foi="" negativamente="" correlacionada="" com="" o="" qi="" em="" atr="" bilateral="" (direita="" maior="" que="" esquerda),="" hc="" esquerda,="" unc="" esquerda,="" feixe="" cingulado="" esquerdo="" e="" ilf="" esquerda="" (figuras="" 1="" e="">

3.4 Confirmação da heurística explícita/implícita usando um conjunto de dados externo

O conjunto de dados ABCD consistiu em 7.652 participantes (idade média=119 ± 7,5 meses; 62,9 por cento do sexo feminino) com todos os dados necessários para este estudo. A razão de memória explícita/implícita foi significativamente positiva em relação ao desempenho cognitivo global (r=0.23, p < 0.05),="" bem="" como="" ao="" desempenho="" cognitivo="" global="" quadrático="" (r="." 022,="" p="">< 0,05)="" (figura="" 4).="" uma="" regressão="" hierárquica="" passo="" a="" passo="" usando="" desempenho="" cognitivo="" global="" linear="" e="" quadrático="" rendeu="" um="" modelo="" final="" [f="" (2,="" 7652)="4.50," p=".011)" incluindo="" o="" desempenho="" cognitivo="" global="" quadrático="" (="" {{20}="" }.24,="" p=".04)" como="" um="" preditor="" significativo="" da="" razão="" explícito/implícito.="" dado="" que="" a="" análise="" de="" forma="" é="" mais="" sensível="" do="" que="" a="" análise="" de="" volume,="" essa="" descoberta="" usando="" a="" volumétrica="" no="" conjunto="" de="" dados="" abcd="" deve="" também="" se="" traduzir="" em="" uma="" análise="" de="" forma="" (o="" que="" não="" foi="" possível="" devido="" ao="" formato="" dos="" dados="">

Uma regressão semelhante foi realizada usando as medidas de cognição global para prever uma variável composta composta pela AF da substância branca ATR e HC. Houve uma relação quadrática significativa [F (2, 7562)=13,17, p < .0001]="" entre="" a="" cognição="" global="" (="−0,034," p="">< 0,001)="" e="" a="" variável="" composta="" composta="" por="" af="" do="" atr="" direito="" e="" substância="" branca="" do="" hc.="" finalmente,="" uma="" regressão="" passo="" a="" passo="" previu="" uma="" variável="" composta="" composta="" pelo="" md="" da="" unc,="" substância="" branca="" do="" hc="" e="" atr.="" a="" pontuação="" cognitiva="" global="" quadrática="" (="0" 0,12,="" p="">< 0,001)="" previu="" significativamente="" essa="" variável="" composta="" de="" dm="" [f="" (2,="" 7562)="15" 0,31,="" p=""><>

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4. DISCUSSÃO

Esta investigação descobriu que há uma dupla dissociação entre o tamanho e a conectividade de dois sistemas de memória separados ao comparar crianças intelectualmente superdotadas e suas contrapartes TD. Em relação ao grupo DT, as crianças superdotadas tinham estruturas subcorticais maiores e organização microestrutural da substância branca mais altamente conectada entre essas estruturas em regiões associadas à memória explícita e QI: hipocampo bilateral e putâmen direito. Especificamente, o putâmen, provavelmente por meio de conexões integradoras com o córtex pré-frontal, e sub-regiões do hipocampo associadas à nova aprendizagem e integração de informações (giro dentado e CA3) foram maiores em crianças intelectualmente superdotadas (Figuras 1 e 2). A pronunciada integridade das conexões da substância branca entre essas regiões é consistente com uma base anatômica para a propensão inerente de crianças intelectualmente superdotadas de aprender, integrar e usar informações explícitas de forma rápida e eficiente. Além disso, essas descobertas podem estar relacionadas à propensão das crianças superdotadas a mostrar níveis mais altos de motivação intrínseca para ler, pensar e passar tempo sozinhas. Curiosamente, crianças com desenvolvimento típico tinham estruturas subcorticais maiores e mais conectadas em regiões associadas à memória implícita: estriado (ou seja, caudado, núcleo accumbens) e amígdala (Figura 2; Haier et al., 1988).

Essa dupla dissociação sugere que crianças intelectualmente superdotadas e com desenvolvimento típico podem ter trajetórias de neurodesenvolvimento naturalmente diferentes, mediadas por diferentes estratégias de aprendizagem. Essa descoberta nos levou a vislumbrar um amplo espectro de tipos de inteligência, facilitados em parte por diferentes proporções de desenvolvimento de sistemas implícito e explícito. A memória explícita e implícita ocupa diferentes regiões do cérebro e cria redes de aprendizagem independentes, embora interconectadas. Devido a recursos limitados e propriedades finitas no cérebro, pode haver um trade-off entre o desenvolvimento de sistemas de memória explícitos e implícitos.

As diferenças que encontramos podem refletir uma grande distribuição de variação do sistema de memória, com DT e crianças superdotadas representando os nichos mais funcionais (Figura 3). As descobertas do cérebro de um prodígio matemático foram anteriormente postuladas como sendo impulsionadas pela codificação e recuperação de memória episódica altamente eficiente (Scharnowski et al., 2015). Para que isso seja verdade, seriam necessárias estruturas de memória episódica, bem como sistemas do lobo frontal envolvidos na atenção e na recuperação. O presente estudo relata exatamente isso: estruturas de memória episódica grandes e robustamente conectadas e tratos frontais da substância branca (por exemplo, ATR).

A descoberta do ATR também é consistente com uma série de trabalhos anteriores que descobriram que a alta inteligência está associada ao envolvimento de redes cerebrais pré-frontais e cinguladas (Kuhn et al., 2017, Schmithorst et al., 2005), bem como trabalhos anteriores que descobriram que cérebros matematicamente dotados tinham maior AF no corpo caloso e tratos de associação que conectam o lobo frontal às estruturas dos gânglios da base, incluindo o ATR, e tratos frontotemporais/parietais, incluindo o UNC (Shaw et al., 2006).

As regiões cerebrais bilaterais aprimoradas encontradas aqui estão de acordo com descobertas anteriores, indicando que regiões cerebrais bilaterais únicas são ativadas por crianças matematicamente precoces durante tarefas de rotação mental (Squire et al., 1993, Weiskopf, 2012). Além disso, a tendência de os achados serem lateralizados está de acordo com achados anteriores que sugerem que a lateralidade hemisférica, particularmente o hemisfério direito, bem como a coordenação aprimorada dentro e entre as regiões do cérebro, é um importante suporte neural da superdotação intelectual (O'Boyle et. ai., 1995).

Finalmente, os resultados em toda a amostra sugerindo que o QI foi correlacionado com as métricas de DTI no ATR, HC e UNC estão de acordo com descobertas anteriores em um estudo de superdotação matemática (Shaw et al., 2006), que relatou corpo caloso, fórnix , e correlações métricas de DTI de trato de associação com inteligência. Essa relação substância branca-QI é potencialmente impulsionada, pelo menos em parte, pela família de genes plexina, que foi recentemente encontrada em um estudo de associação de todo o genoma para prever o QI (Winberg et al., 1998). As plexinas são conhecidas por estarem ligadas à orientação de axônios em desenvolvimento (Worzfeld & Offermanns, 2014), conectividade neural (Zabaneh et al., 2018) e regeneração (Zhang et al., 2017), e, portanto, podem estar relacionadas ao branco importantes achados em nosso grupo GI.

FIGURA 1 Estatísticas espaciais baseadas em trato revelam aumento da patência microestrutural da substância branca em crianças intelectualmente superdotadas em comparação com crianças com desenvolvimento típico em regiões de memória explícita

FIGURA 2 A análise da forma revela uma forma maior em regiões de memória explícita em regiões de memória intelectualmente superdotada e implícita em crianças com desenvolvimento típico

Esta primeira amostra não incluiu crianças com escores de QI abaixo da média a prejudicados ou quaisquer condições atípicas de desenvolvimento neurológico, como TDAH ou autismo. Esses grupos podem estar nas extremidades do espectro, onde a memória explícita ou implícita pode ser subdesenvolvida ou superdesenvolvida de forma prejudicial. Assim, replicamos essa análise em uma amostra muito maior, que incluiu crianças com escores de QI abaixo da média a prejudicados e algumas diferenças de desenvolvimento (por exemplo, TDAH). Testamos essa heurística explícita/implícita usando um grande conjunto de dados externo: o projeto ABCD (N=7652). Em linha com nossa hipótese, encontramos uma relação quadrática significativa entre a heurística explícita/implícita e o QI. Essa replicação de nossas descobertas iniciais sugere que pode de fato haver um equilíbrio de desenvolvimento de sistemas de memória implícita e explícita que podem se expressar fenotipicamente com diferentes perfis cognitivos.

Pesquisas futuras podem querer investigar o desenvolvimento relativo de estruturas implícitas e explícitas em outras populações, como foi amplamente explorado em distúrbios neurodegenerativos, como a doença de Alzheimer (anatomia da memória explícita degenerativa e habilidades com memória implícita preservada) e a doença de Parkinson (anatomia da memória implícita degenerativa e habilidades com memória explícita preservada). Identificar os marcadores estruturais e funcionais da superdotação nos ajudará a entender os sistemas mais profundos que permitem que as crianças aprendam dentro e fora do ambiente escolar. Tanto o aprendizado implícito quanto o explícito são essenciais, e déficits em ambos podem levar a dificuldades sociais, acadêmicas e profissionais. Embora as crianças "superdotadas" tenham uma boa pontuação nos testes de QI, muitas também sofrem de deficiências de aprendizado que as impedem em tarefas baseadas em aprendizado não explícito, e a maioria das crianças TD pode se beneficiar de um desenvolvimento de aprendizado explícito adicional (Hayden et al., 2020). Este estudo fornece algumas informações sobre como futuras intervenções podem visar sistemas explícitos ou implícitos para maximizar o aprendizado em todo o espectro de desenvolvimento. Podemos descobrir que a imagem cerebral eventualmente nos permitirá projetar intervenções educacionais com base na estrutura cerebral de um indivíduo, para apoiar o desenvolvimento intelectual e comportamental saudável.

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Procedimentos de treinamento cognitivo fundamentados empiricamente, como o Programa de Educação e Enriquecimento de Habilidades Relacionais (PEERS; Laugeson et al., 2012), podem ajudar a impulsionar crianças com DT, crianças superdotadas e populações clínicas em risco (por exemplo, crianças do espectro do autismo transtorno de aprendizagem, transtorno de déficit de atenção e hiperatividade e deficiência intelectual), permitindo assim que as instituições educacionais apoiem crianças de todos os tipos e habilidades de aprendizagem. Esperamos que este estudo inspire mais investigações sobre as estruturas que facilitam a aprendizagem implícita e explícita, seu papel nas diferenças de desenvolvimento e possíveis terapias de aprendizagem futuras.