遗传和环境效应对儿童少年智力影响的双生子研究

【摘要】  　　目的 通过对双生子儿童智力测量指标的遗传度研究，探讨遗传和环境效应对儿童少年智力的影响程度。方法 采用韦氏儿童智力量表（WISC-CR）对233对6～15岁同性别双生子进行智力测评，以组内相关系数法计算各智力指标的遗传度。结果 6～15岁儿童少年总智商遗传度为0.437，言语智商遗传度为0.315，操作智商遗传度为0.482。积木和译码测验得分的遗传度分别为0.514和0.454，受遗传效应影响高于常识和词汇测验。结论 遗传对儿童少年智力水平有中等程度影响，遗传和环境效应在各具体能力上影响程度不同。良好环境刺激对促进个体智力各方面潜能发展都将具有重要意义。

【关键词】  遗传；环境；智力；双生研究；青少年

　　A Twin Study of Genetic and Environmental Effects on Intelligence of Children and Adolescents/ZHANG Yue*, JI Chengye, PAN Yongping, et al. *Institute of Child and Adolescence Health, Peking University, Beijing (100191), China
    【Abstract】  Objective  To explore the genetic and environmental influence on intelligence of children and adolescents, by estimating the heritabilities of the intelligence indicators in twins. Methods   Intelligence quotient (IQ) of 233 pairs of twin children aged 6 to 15 were measured with WISC-CR. The intraclass correlation coefficient method was used to estimate the heritabilities of intelligence indicators.  Results   The estimated heritabilities of IQ, VIQ and PIQ in twin children aged 6-15 were 0.437, 0.315 and 0.482, respectively. In Block Design and Coding subtests, the heritabilities of scores were 0.514 and 0.454，which were higher than in Information and Vocabulary subtests. Conclusion   The genetic factors give middle effect to children intelligence, with the differences in subtestspecific abilities. Improving the environment of childhood is of great significance in promoting the development of individual intellectual potential.

    【Key words】  Heredity;Environment;Intelligence;Twin studies;Adolescent

　　智力是一种有目的行动，合理思考，有效地处理环境的个人的综合能力（David Wechsler，1958）。作为一种一般的心理能力，智力不但与表象结构有很好的关联，而且对健康、教育、职业结局等都具有一定的预示作用［1］。目前普遍认为，儿童智力是遗传和环境因素共同作用的结果，但二者的影响程度尚无定论。国外研究报道的智力遗传度估计值在40%～80% 之间［2］，我国关于儿童智力遗传度的研究差异较大［3-6］。笔者于2006-2007年在较大双生子人群中以韦氏儿童智力测验（WISC-CR）探讨遗传和环境效应对儿童少年智力的影响，并将流体智力和晶体智力作为认知能力感兴趣的指标。

　　1  对象与方法

　　1.1  对象 

　　在北京市东城区和石景山区初中及小学共募集6～15岁双生子316对，占2区双生子登记总数的87.88%，具有一定代表性。本研究以233对同性别双生子为研究对象（排除认知相关神经、精神疾病史者），其中单卵双生子（MZ）182 对，二卵双生子（DZ）51 对；男、女生分别为242名（51.9%）和224名（48.1%）。平均年龄为(10.15±2.67)岁。

　　1.2  智力评价 

　　由经过培训的专业人员使用韦氏儿童智力量表（WISC-CR）测评言语智商（VIQ）、操作智商（PIQ）和总智商（FIQ）。以韦氏量表中的常识测验和词汇测验反映晶体智力，积木测验和译码测验反映流体智力。

　　1.3  卵性鉴定

　　提取唾液DNA。使用Promega公司GenePrint 试剂盒，通过短串联重复序列基因扫描和分型技术测定DNA的4个STR位点（D5S818、D7S820、D13S317和D16S539）。将各位点基因型完全相同的双生子对作为MZ，任一基因型不一致者为DZ。可靠性达99.6%［7］。

　　1.4  统计分析 

　　使用SPSS 11.5 进行MZ和DZ各智力指标的一般性描述和分析，对性别分布进行χ2检验，年龄及智力指标进行t检验，遗传方差比较用F检验，对内相关系数比较采用Z检验。使用Holzinger公式h2 = ( rMZ-rDZ )/(1-rDZ) 估计遗传度，式中rMZ、rDZ分别为单卵双生子对和二卵双生子对的组内相关系数。

　　2  结果

　　2.1  MZ，DZ一致性比较 

　　本研究各指标均呈正态分布。不同卵性双生子比较，MZ和DZ的年龄和各智力指标均值差异均无统计学意义（P值均＞0.05）。MZ中男生占50.0%，DZ中男生占58.8%，经χ2检验，不同卵性双生子中男、女比例差异无统计学意义（P=0.115），MZ和DZ间各指标具有可比性。见表1。表1  不同卵性双生子年龄和各智力指标比较（略）

　　2.2  遗传效应分析 

　　如表2所示，MZ与DZ各智力测量指标对内方差差异均有统计学意义，MZ对内方差明显低于DZ，提示各指标具有遗传效应。MZ与DZ各智力测量指标对间方差差异无统计学意义。表2  儿童智力指标的对内方差和对间方差比较（略）注：MZ、DZ组间比较，*P＜0.05。

    6～15岁双生子的IQ遗传度估计值为0.437；PIQ和VIQ的遗传度分别为0.482和0.315。MZ各指标对内相关系数均高于DZ的对内相关系数，其中PIQ、FIQ、积木和译码4项的差异有统计学意义（P值均＜0.05）。见表3。表3  儿童智力指标遗传度相关系数比较（略）注：MZ、DZ组间比较，*P＜0.05。

　　3  讨论
   
　　双生子研究是研究遗传和环境因素作用的重要方法。经典双生子研究假设单卵双生子享有完全一样的遗传基因，其表型差异受到环境因素影响；二卵双生子有50%相同基因，其表型差异是遗传和环境共同作用的结果。本研究通过对233对MZ和DZ双生子组内相关系数差异的比较，以遗传度反映遗传因素对智力测验各指标产生的影响程度。6～15岁双生子的韦氏FIQ遗传度为0.437，表明遗传效应对儿童少年智力发展有中等程度的影响，与甄宏等［8］报道较接近。国内关于儿童智力遗传度的报道差异较大［3-6］，可能与样本量、智力测试方法和遗传度估计方法不同有关。遗传度是针对特定人群而言的，样本代表性对研究遗传方差对认知的作用具有重要意义［1］。

    VIQ的遗传度较低，提示环境因素对儿童青少年语言理解能力的相对影响较大。遗传效应对PIQ的影响超过总方差的50%，表明遗传因素对儿童青少年知觉组织能力发展有重要作用。知觉组织能力虽然受到遗传效应的影响大于语言理解能力，但环境因素对其仍有不容忽视的作用。国外双生子纵向研究认为，遗传因素可能是智力持续发展的主要力量，而共同环境对认知能力发展的稳定和改变起主要作用［9］。儿童智力受遗传因素的影响程度低于成人［1，10］，提示儿童期良好的环境刺激对个体智力潜能发展可能起到关键作用。有研究表明，儿童智力发展与学校、健康服务、社区等社会资源有关，其在智力测验以及生活实践中的表现还受到儿童个性特征如自尊、学习动机等的影响［11］。因此，促进儿童智力发展需要身体、心理等多方面的培养和锻炼，而不是简单地依靠学习。
   
　　晶体智力包括一个人所获得的知识以及获得知识的能力，流体智力是发现复杂关系和解决问题的能力。由于VIQ-PIQ和流体-晶体的区分并不完全对应，本研究参考Aleman等［12］和Facon等［13］文献报道，选择WISC-CR中常识和词汇测验反映流体智力，积木和译码测验反映晶体智力。研究结果显示，遗传效应对各测验指标按作用强弱依次为积木、译码、词汇、常识，表明流体智力受遗传效应影响高于晶体智力；这与晶体智力主要是后天习得的，流体智力主要与神经生理的结构和功能有关的理论相一致，也提示所选测验能较好地反映流体和晶体智力。王书荃等［14］认为，词汇测验和积木测验分别是晶体智力和流体智力的典型。

【参考文献】
  　　［1］BENYAMIN B, WILSON V, WHALLEY LJ, et al. Large, consistent estimates of the heritability of cognitive ability in two entire populations of 11yearold twins from Scottish mental surveys of 1932 and 1947. Behav Genet, 2005,35(5):525-534.

　　［2］PLOMIN R, HILL L, CRAIG IW, et al. A genomewide scan of 1842 DNA markers for allelic associations with general cognitive ability: A fivestage design using DNA pooling and extreme selected groups. Behav Genet, 2001,31(6):497-509.

　　［3］欧阳凤秀，汪玲，王文英，等.142对双生子的智力研究.中国儿童保健杂志，1996，4(3)：144-146.

　　［4］唐久来，郭晓东，余世成，等.儿童智商遗传度研究.中华儿科杂志，1994，32(5)：293-295，319.

　　［5］舒峰，宫欣欣.遗传和环境因素对儿童智力及个性的影响.中国学校卫生，2004，25(2)：209-210.

　　［6］李晶，陈莉，马凤兰，等.遗传及环境因素对儿童智力影响的双生子研究.济宁医学院学报，2001，24(3)：44.

　　［7］CHEN TJ, JI CY, ZHENG XY, et al. Association of beta 3 adrenergic receptor and peroxisome proliferatoractivated receptor gamma 2 polymorphisms with insulin sensitivity: A twin study. Biomed Environ Sci, 2007,20(2):99-105.

　　［8］甄宏，季成叶，杨莉萍，等.双生子儿童智力影响因素分析.中国行为医学科学，2002，11(6)：676-678.

　　［9］GALAMBOS NL, MACDONALD SWS, NAPHTALI C, et al. Cognitive performance differentiates selected aspects of psychosocial maturity in adolescence. Dev Neuropsychol, 2005,28(1)：473-492.

　　［10］BARTELS M, RIETVELD MJH, Van BAAL GCM, et al. Genetic and environmental influences on the development of intelligence. Behav Genet, 2002,32(4):237-249.

　　［11］STEIN ZA, SUSSER M. Measured intelligence in childhood, social class and adult outcomes across Poland's sociopolitical transitions, 1945-1995. Int J Epidemiol, 2004,33(1):227-230.

　　［12］ALEMAN A, De VRIES WR, KOPPESCHAAR HPF, et al. Relationship between circulating levels of sex hormones and insulinlike growth factor1 and fluid intelligence in older men. Exp Aging Res, 2001,27(3):283-291.

　　［13］FACON B, FACONBOLLENGIER T. Chronological age and crystallized intelligence of people with intellectual disability. J Intellect Disabil Res, 1999,43(pt 6):489-496.

　　［14］王书荃，张绪扬，著.韦氏儿童智力量表的理论与应用.北京：人民教育出版社，1998：23.

作者单位：1 北京大学儿童青少年卫生研究所，北京 100191；2 北京市东城区中小学保健所。