近日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室的龚高浪研究组在《Communications Biology》发表了题为“Functional divergence between the two cerebral hemispheres contributes to human fluid intelligence”的研究论文。该研究提出了一种全新的量化左右半球间功能分化的计算指标，并系统探究了个体水平下大脑半球间功能差异程度与流体智力水平间的关系。

尽管人类大脑的左右半球在结构与功能上存在高度相似性，但它们并非是简单的复制，而是存在不同程度的差异，这种差异被定义为人脑半球的偏侧化。学界的主流理论认为，人脑半球偏侧化的模式源于进化压力：为满足进化过程中越来越多的复杂需求，大脑需要在两个半球间差异化地分配认知资源，优化对大量复杂信息处理的容量和效率，从而支撑更多高级认知功能的产生与运行。根据该理论，大脑半球间的“功能分化（functional divergence）”或偏侧化推动了人类智力的产生与发展，但相关的直接实验证据仍然非常缺乏。

目前，对于大脑偏侧化的计算方法通常基于镜像翻转或解剖对齐来找到左右半球的同位（homotopy）脑区，从而进行功能偏侧化的评估。然而，由于左右半球在结构-功能对应模式上的差异，基于结构的对齐方法可能会导致对应同位区在功能上的错位，影响对半球功能偏侧化的准确评估。为了解决该问题，本研究借鉴了功能对齐（functional alignment）方法，通过整合课题组前期工作（Liang et al., 2021）中的半球内功能连接梯度方法，构建了基于大样本人群的半脑高维度功能表征的标准空间。个体的半脑高维功能表征则可以通过配准变换到该高维标准空间，实现个体内左右半脑同位区的功能对应性。针对每个个体，左右半脑同位区域在该高维功能空间下的欧氏距离被定义为半脑间功能距离（Between-hemisphere functional distance），能够反映该区域左右脑间的功能分化程度（见图1a）。该功能距离越小，意味着左右同位区域的功能相似性越高，分化程度与偏侧化程度越低；反之，则意味着功能差异性更高，分化程度与偏侧化程度越高。群体水平结果表明，视觉、听觉或躯体感知觉等初级感知觉皮层上存在较小的半脑间功能距离；而在高级跨模态脑区上则存在较高的半球间功能距离（见图1b），其中以额顶控制网络（FPN）脑区最为突出。

图1. 半球功能距离计算框架与皮层分布模式

在个体水平，我们进一步验证了左右半球间功能分化能够促进智力水平提升的预期假设（见图2）。分析结果表明，在对年龄、性别、利手和脑体积等相关因素进行控制后，左右半球间的全局功能距离与流体认知综合评分呈显著正相关，证实了左右半脑整体的功能分化越高，个体的流体智力表现越佳。进一步的区域水平分析结果表明，隶属于多需求（multiple-demand）系统的下顶叶、背外侧前额叶、眶额皮层等脑区的半球间功能距离与流体智力呈现显著正相关。特别值得注意的是，左右半球间的功能距离显著地中介了脑体积与流体智力的相关性，提示了“大脑体积增加 - 左右半脑功能分化增高 – 智力水平提升”的功能通路，为理解大脑如何产生智力的复杂机制提供了重要线索。

图2. 半球功能分化程度对流体智力的关键贡献脑区与中介模式

综上，该研究揭示了不同尺度下人脑半球间功能分化程度与流体智力水平的关联关系，为“半球间功能偏侧化促进了智力水平提升”的假设猜想提供了支持证据。研究发现的脑区不仅与顶叶-额叶整合理论 (P-FIT)等智力的脑机制理论假设相吻合，还从左右脑差异性贡献的角度对现有理论进行了拓展。本研究提出的半球间功能距离的分析框架能够实现更准确、更灵敏、更可靠的大脑功能偏侧化估计，具有广泛的适用性，为研究半球功能偏侧化提供了新路径。

该论文的通讯作者为龚高浪教授，已毕业博士梁新宇为论文第一作者与共同通讯作者，合作作者包括研究组其他成员、复旦大学类脑智能科学与技术研究院Deniz Vatansever研究员、以及英国约克大学Elizabeth Jefferies教授等。该研究得到了国家自然科学基金委、北京师范大学、中国博士后科学基金会等机构的经费支持。

相关论文信息:

1. Liang X.*, Luo J., Bi Q., Jiang Y., Yang L., Vatansever D., Jefferies E., Gong G.* Functional divergence between the two cerebral hemispheres contributes to human fluid intelligence. Communications Biology. 2025 8:764. https://doi.org/10.1038/s42003-025-08151-3

2. Liang X., Zhao C., Jin X., Jiang Y., Yang L., Chen Y., Gong G.* Sex-related human brain asymmetry in hemispheric functional gradients. NeuroImage. 2021:117761. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.117761