Inteligența: de la genetică la „firele” și „procesorul” creierului uman

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

De ce unii oameni sunt mai deștepți decât alții? Din timpuri imemoriale, oamenii de știință au încercat să-și dea seama ce să facă pentru a menține capul liber. Referindu-se la o serie de studii științifice, Spektrum discută despre componentele inteligenței - de la genetică la „firele” și „procesorul” creierului uman.

De ce unii oameni sunt mai deștepți decât alții? Din timpuri imemoriale, oamenii de știință au încercat să-și dea seama ce trebuie făcut pentru ca capul să gândească bine. Dar acum este cel puțin clar: lista componentelor inteligenței este mai lungă decât se aștepta.

În octombrie 2018, Wenzel Grüs a arătat ceva incredibil pentru milioane de telespectatori: un student din micul oraș german Lastrut a lovit cu capul o minge de fotbal de peste cincizeci de ori la rând, fără a scăpa și nu o ridică niciodată cu mâinile. Însă faptul că publicul emisiunii ruse de televiziune „Amazing People” l-a premiat cu aplauze entuziaste a fost explicat nu numai prin dexteritatea atletică a tânărului. Faptul este că, jucând mingea, el a ridicat numărul 67 la a cincea putere, după ce a primit un rezultat de zece cifre în doar 60 de secunde.

Wenzel, care are astăzi 17 ani, are un dar matematic unic: el înmulțește, împarte și extrage rădăcini din numere de douăsprezece cifre fără pix, hârtie sau alte ajutoare. La ultimul campionat mondial de numărare orală, a ocupat locul trei. După cum spune el însuși, îi ia între 50 și 60 de minute pentru a rezolva probleme matematice deosebit de dificile: de exemplu, când trebuie să factorizeze un număr de douăzeci de cifre în factori primi. Cum o face? Probabil, memoria sa de scurtă durată joacă aici rolul principal.

Este clar că creierul lui Wenzel este oarecum superior organului de gândire al colegilor săi înzestrați în mod normal. Cel puțin când vine vorba de cifre. Dar de ce, în general, unii oameni au o capacitate mentală mai mare decât alții? Această întrebare era încă în mintea cercetătorului britanic în natură Francis Galton acum 150 de ani. În același timp, el a atras atenția asupra faptului că adesea diferențele de inteligență sunt asociate cu originea unei persoane. În lucrarea sa Hereditary Genius, el ajunge la concluzia că inteligența umană poate fi moștenită.

Cocktail cu mai multe ingrediente

După cum sa dovedit mai târziu, această teză a lui a fost corectă - cel puțin parțial. Psihologii americani Thomas Bouchard și Matthew McGue au analizat peste 100 de studii publicate despre asemănarea inteligenței între membrii aceleiași familii. În unele lucrări au fost descriși gemeni identici, despărțiți imediat după naștere. În ciuda acestui fapt, la testele de inteligență, au arătat aproape aceleași rezultate. Gemenii care au crescut împreună se asemănau și mai mult în ceea ce privește abilitățile mentale. Probabil ca si mediul a avut o influenta importanta asupra lor.

Astăzi, oamenii de știință cred că 50-60% din inteligență este moștenită. Cu alte cuvinte, diferența de IQ între doi oameni este o jumătate bună datorită structurii ADN-ului lor primit de la părinți.

În căutarea genelor pentru inteligență

Cu toate acestea, căutarea materialelor ereditare responsabile în mod specific de acest lucru a condus până acum la puține lucruri. Adevărat, uneori au găsit câteva elemente care la prima vedere erau legate de inteligență. Dar la o inspecție mai atentă, această relație s-a dovedit a fi falsă. A apărut o situație paradoxală: pe de o parte, nenumărate studii au dovedit o componentă ereditară ridicată a inteligenței. Pe de altă parte, nimeni nu a putut spune care gene au fost în mod special responsabile pentru acest lucru.

Recent, imaginea s-a schimbat oarecum, în primul rând datorită progresului tehnologic. Planul de construcție al fiecărui individ este conținut în ADN-ul său - un fel de enciclopedie uriașă, formată din aproximativ 3 miliarde de litere. Din păcate, este scris într-o limbă pe care o cunoaștem cu greu. Deși putem citi literele, sensul textelor acestei enciclopedii ne rămâne ascuns. Chiar dacă oamenii de știință reușesc să secvențieze întregul ADN al unei persoane, ei nu știu care părți ale acestuia sunt responsabile pentru abilitățile sale mentale.

Inteligență și IQ

Cuvântul intelect provine de la substantivul latin intellectus, care poate fi tradus prin „percepție”, „înțelegere”, „înțelegere”, „rațiune” sau „minte”. Psihologii înțeleg inteligența ca o abilitate mentală generală care cuprinde diverse competențe: de exemplu, capacitatea de a rezolva probleme, de a înțelege idei complexe, de a gândi abstract și de a învăța din experiență.

De obicei, inteligența nu se limitează la un singur subiect, cum ar fi matematica. Cineva care este bun într-un domeniu excelează adesea în altele. Talentele limitate în mod clar la un singur subiect sunt rare. Prin urmare, mulți oameni de știință pornesc de la faptul că există un factor general de inteligență, așa-numitul factor G.

Oricine urmează să studieze inteligența are nevoie de o metodă care să o măsoare în mod obiectiv. Primul test de inteligență a fost dezvoltat de psihologii francezi Alfred Binet și Théodore Simon. L-au folosit pentru prima dată în 1904 pentru a evalua abilitățile intelectuale ale școlarilor. Pe baza sarcinilor dezvoltate în acest scop, au creat așa-numita „Scara de dezvoltare mentală Binet-Simon”. Cu ajutorul lui, au determinat vârsta de dezvoltare intelectuală a copilului. Ea corespundea unui număr pe o scară de probleme pe care copilul le putea rezolva complet.

În 1912, psihologul german William Stern a propus o nouă metodă în care epoca dezvoltării intelectuale era împărțită la vârsta cronologică, iar valoarea rezultată a fost numită coeficient de inteligență (IQ). Și deși numele a supraviețuit până în zilele noastre, astăzi IQ-ul nu mai descrie raportul de vârstă. În schimb, IQ-ul oferă o idee despre modul în care nivelul de inteligență al unui individ se corelează cu nivelul de inteligență al unei persoane obișnuite.

Oamenii diferă unul de altul și, în consecință, seturile lor de ADN diferă. Cu toate acestea, indivizii cu IQ ridicat trebuie să se potrivească cel puțin cu acele părți ale ADN-ului care sunt asociate cu inteligența. Oamenii de știință de astăzi pornesc de la această teză fundamentală. Comparând ADN-ul a sute de mii de subiecți de testare în milioane de părți, oamenii de știință pot identifica regiunile ereditare care contribuie la formarea abilităților intelectuale superioare.

O serie de studii similare au fost publicate în ultimii ani. Datorită acestor analize, imaginea devine din ce în ce mai clară: abilitățile mentale speciale depind nu numai de date ereditare, ci și de mii de gene diferite. Și fiecare dintre ele aduce doar o mică contribuție la fenomenul inteligenței, uneori doar câteva sutimi de procente. „Acum se crede că două treimi din toate genele variabile umane sunt direct sau indirect asociate cu dezvoltarea creierului și, prin urmare, potențial cu inteligența”, subliniază Lars Penke, profesor de psihologie a personalității biologice la Universitatea Georg August din Göttingen.

Șapte mistere pecetluite

Dar există încă o mare problemă: astăzi există 2.000 de locuri cunoscute (loci) în structura ADN-ului care sunt asociate cu inteligența. Dar în multe cazuri nu este încă clar de ce anume sunt responsabili acești loci. Pentru a rezolva acest puzzle, cercetătorii de informații observă care celule au mai multe șanse decât altele să răspundă la informații noi. Acest lucru poate însemna că aceste celule sunt într-un fel conectate cu abilitățile de gândire.

În același timp, oamenii de știință se confruntă în mod constant cu un anumit grup de neuroni - așa-numitele celule piramidale. Ele cresc în cortexul cerebral, adică în acel înveliș exterior al creierului și cerebelului, pe care experții o numesc cortex. Conține în principal celule nervoase care îi conferă culoarea gri caracteristică, motiv pentru care este numită „materie cenușie”.

Poate că celulele piramidale joacă un rol cheie în formarea inteligenței. Acest lucru este indicat, în orice caz, de rezultatele studiilor efectuate de neurobiologul Natalia Goryunova, profesor la Universitatea Liberă din Amsterdam.

Recent, Goryunova a publicat rezultatele unui studiu care a atras atenția tuturor: ea a comparat celulele piramidale la subiecți cu abilități intelectuale diferite. Probele de țesut au fost prelevate în principal din material obținut în timpul operațiilor la pacienții cu epilepsie. În cazurile severe, neurochirurgii încearcă să îndepărteze focarul crizelor periculoase. Procedând astfel, ei îndepărtează întotdeauna părți din materialul creierului sănătos. Acesta a fost materialul pe care l-a studiat Goryunova.

Ea a testat mai întâi modul în care celulele piramidale conținute în el reacționează la impulsurile electrice. Apoi a tăiat fiecare probă în felii cele mai subțiri, le-a fotografiat la microscop și le-a asamblat din nou pe computer într-o imagine tridimensională. Astfel, ea, de exemplu, a stabilit lungimea dendritelor - excrescențe ramificate ale celulelor, cu ajutorul cărora ele preiau semnale electrice. „În același timp, am stabilit o legătură cu IQ-ul pacienților”, explică Goryunova. „Cu cât dendritele erau mai lungi și mai ramificate, cu atât individul era mai inteligent.”

Cercetătorul a explicat acest lucru foarte simplu: dendritele lungi, ramificate pot face mai multe contacte cu alte celule, adică primesc mai multe informații pe care le pot procesa. La acesta se adaugă un alt factor: „Datorită ramificării puternice, ei pot procesa simultan informații diferite în diferite ramuri”, subliniază Goryunova. Datorită acestei prelucrări paralele, celulele au un mare potențial de calcul. „Ei lucrează mai rapid și mai productiv”, conchide Goryunova.

Doar o parte din adevăr

Oricât de convingătoare ar părea această teză, nu poate fi considerată pe deplin dovedită, așa cum recunoaște cu sinceritate cercetătoarea însăși. Faptul este că mostrele de țesut pe care le-a examinat au fost prelevate în principal dintr-o zonă foarte limitată a lobilor temporali. Cele mai multe crize epileptice apar acolo și, prin urmare, de regulă, intervenția chirurgicală pentru epilepsie este efectuată în această zonă. „Nu putem spune încă cum stau lucrurile în alte părți ale creierului”, admite Goryunova. „Dar rezultatele cercetărilor noi, încă nepublicate ale grupului nostru arată, de exemplu, că relația dintre lungimea dendritei și inteligență este mai puternică în partea stângă a creierului decât în partea dreaptă”.

Este încă imposibil să tragem concluzii generale din rezultatele cercetării oamenilor de știință din Amsterdam. Mai mult, există dovezi care vorbesc despre exact contrariul. Acestea au fost obținute de Erhan Genç, un biopsiholog din Bochum. În 2018, el și colegii săi au investigat și modul în care structura materiei cenușii diferă între oamenii foarte inteligenți și cei mai puțin inteligenți. În același timp, a ajuns la concluzia că ramificarea puternică a dendritelor este mai dăunătoare decât favorabilă capacității de gândire.

Adevărat, Gench nu a examinat celulele piramidale individuale, ci și-a plasat subiecții într-un scanner pentru creier. În principiu, imagistica prin rezonanță magnetică nu este potrivită pentru examinarea celor mai fine structuri de fibre - rezoluția imaginilor, de regulă, se dovedește a fi insuficientă. Dar oamenii de știință de la Bochum au folosit o metodă specială pentru a vedea direcția de difuzie a fluidului tisular.

Dendritele devin bariere în calea fluidelor. Analizând difuzia, este posibil să se determine în ce direcție sunt situate dendritele, cât de ramificate sunt și cât de aproape sunt unele de altele. Rezultat: la oamenii mai inteligenți, dendritele celulelor nervoase individuale nu sunt atât de dense și nu au tendința de a se dezintegra în „sârme” subțiri. Această observație este diametral opusă concluziilor făcute de neuroscientist Natalia Goryunova.

Dar celulele piramidale nu au nevoie de o varietate de informații externe pentru a-și îndeplini sarcinile în creier? Cum este acest lucru în concordanță cu gradul scăzut de ramificare identificat? Gench consideră de asemenea importantă legătura dintre celule, dar în opinia sa, această legătură ar trebui să aibă un scop. „Dacă doriți ca pomul să dea mai multe fructe, tăiați ramurile suplimentare”, explică el. - Același lucru este și în cazul conexiunilor sinaptice dintre neuroni: atunci când ne naștem, avem mulți dintre ei. Dar în cursul vieții noastre le subțiem și le lăsăm doar pe cele care sunt importante pentru noi.”

Probabil că datorită acestui lucru putem procesa informațiile mai eficient.

„Calculatorul viu” Wenzel Grüs face la fel, oprind tot ce îl înconjoară atunci când rezolvă o problemă. Procesarea stimulilor de fond ar fi contraproductiv pentru el în acest moment.

Într-adevăr, oamenii cu inteligență bogată arată o activitate cerebrală mai concentrată decât persoanele mai puțin talentate atunci când trebuie să rezolve o problemă complexă. În plus, organul lor de gândire necesită mai puțină energie. Aceste două observații au condus la așa-numita ipoteză neuronală a eficienței inteligenței, conform căreia nu intensitatea creierului este decisivă, ci eficiența.

Prea mulți bucătari strică bulionul

Gench crede că descoperirile sale susțin această teorie: „Dacă aveți de-a face cu un număr mare de conexiuni, în care fiecare poate contribui la rezolvarea unei probleme, atunci complică problema mai degrabă decât să-l ajute”, spune el. Potrivit acestuia, este același lucru cu a cere sfaturi chiar și de la acei prieteni care nu înțeleg televizoarele înainte de a cumpăra un televizor. Prin urmare, este logic să suprimați factorii de interferență - aceasta este opinia specialistului în neuroștiință din Bochum. Probabil că oamenii deștepți o fac mai bine decât alții.

Dar cum se compară acest lucru cu rezultatele grupului din Amsterdam condus de Natalia Goryunova? Erkhan Gench subliniază că problema poate fi în diferite tehnici de măsurare. Spre deosebire de cercetătorul olandez, el nu a examinat celule individuale la microscop, ci a măsurat mișcarea moleculelor de apă în țesuturi. El subliniază, de asemenea, că gradul de ramificare a celulelor piramidale în diferite sectoare ale creierului poate fi diferit. „Avem de-a face cu un mozaic căruia îi lipsesc încă multe piese”.

Mai multe rezultate similare ale cercetării se găsesc în altă parte: grosimea stratului de materie cenușie este esențială pentru inteligență - probabil pentru că cortexul voluminos conține mai mulți neuroni, ceea ce înseamnă că are mai mult „potențial de calcul”. Până în prezent, această legătură este considerată dovedită, iar Natalia Goryunova a confirmat-o încă o dată în munca sa. „Mărimea contează” - aceasta a fost stabilită acum 180 de ani de anatomistul german Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). „Există fără îndoială o legătură între dimensiunea creierului și energia intelectuală”, a scris el în 1837. Pentru a măsura volumul creierului, a umplut craniile persoanelor decedate cu mei uscat, dar această legătură este confirmată și de metodele moderne de măsurare folosind scanere cerebrale. Potrivit diferitelor estimări, de la 6 la 9% dintre diferențele de IQ sunt asociate cu diferența de mărime a creierului. Și totuși, grosimea cortexului cerebral pare a fi critică.

Cu toate acestea, există și aici mult mister. Acest lucru se aplică în mod egal bărbaților și femeilor, deoarece la ambele sexe creierul mai mic corespunde și unor capacități mentale mai mici. Pe de altă parte, femeile au în medie cu 150 de grame mai puțin creier decât bărbații, dar au rezultate similare cu bărbații la testele de IQ.

„În același timp, structurile creierului bărbaților și femeilor sunt diferite”, explică Lars Penke de la Universitatea din Göttingen. „Bărbații au mai multă substanță cenușie, adică cortexul lor cerebral este mai gros, în timp ce femeile au mai multă substanță albă”. Dar este și extrem de important pentru capacitatea noastră de a rezolva probleme. În același timp, la prima vedere, nu joacă un rol atât de vizibil ca materia cenușie. Substanța albă este compusă în principal din fibre nervoase lungi. Pot transmite impulsuri electrice pe distanțe mari, uneori de zece centimetri sau mai mult. Acest lucru este posibil deoarece sunt superb izolate de mediul înconjurător printr-un strat de substanță saturată cu grăsimi - mielina. Este teaca de mielina si confera fibrelor o culoare alba. Previne pierderea de tensiune din cauza scurtcircuitelor și, de asemenea, accelerează transferul de informații.

Rupere în „firele” din creier

Dacă celulele piramidale pot fi considerate procesoare ale creierului, atunci materia albă este ca o magistrală de computer: datorită acesteia, centrii cerebrali aflați la distanțe mari unul de celălalt pot comunica între ei și pot coopera în rezolvarea problemelor. În ciuda acestui fapt, materia albă a fost mult timp subestimată de către cercetătorii de informații.

Faptul că această atitudine s-a schimbat acum se datorează, printre altele, lui Lars Penke. În urmă cu câțiva ani, el a descoperit că materia albă este într-o stare mai proastă la persoanele cu inteligență redusă. În creierul lor, liniile individuale de comunicare se desfășoară uneori haotic și nu ordonat și paralel între ele, teaca de mielină nu este formată în mod optim și, din când în când, apar chiar și „rupturi de sârmă”. „Dacă există mai multe astfel de accidente, atunci acest lucru duce la o încetinire a procesării informațiilor și în cele din urmă la faptul că individul aflat la teste de inteligență arată rezultate mai proaste decât alții”, explică psihologul personalității Penke. Se estimează că aproximativ 10% din diferențele de IQ se datorează stării substanței albe.

Dar să revenim la diferențele dintre sexe: Potrivit lui Penke, potrivit unor studii, femeile au succes la sarcini intelectuale ca și bărbații, dar uneori folosesc alte zone ale creierului. Motivele pot fi doar ghicite. În parte, aceste abateri pot fi explicate prin diferența în structura substanței albe - un canal de comunicare între diferiți centri ai creierului. „Fie oricum, pe baza acestor date, putem vedea clar că există mai mult de una și singura oportunitate de a folosi intelectul”, subliniază cercetătorul de la Bochum. „Diferitele combinații de factori pot duce la același nivel de inteligență.”

Astfel, un „cap inteligent” este format din multe componente, iar raportul acestora poate varia. Celulele piramidale sunt de asemenea importante ca procesoare eficiente, iar materia albă ca sistem de comunicare rapidă și memorie de lucru care funcționează bine. La acestea se adaugă circulația cerebrală optimă, imunitate puternică, metabolismul energetic activ și așa mai departe. Cu cât știința învață mai mult despre fenomenul inteligenței, cu atât devine mai clar că acesta nu poate fi asociat doar cu o singură componentă și chiar cu o anumită parte a creierului.

Dar dacă totul funcționează așa cum ar trebui, atunci creierul uman este capabil să facă lucruri uimitoare. Acest lucru poate fi văzut în exemplul fizicianului nuclear sud-coreean Kim Un Young, care, cu un IQ de 210, este considerat cea mai inteligentă persoană de pe Pământ. La vârsta de șapte ani, el rezolva ecuații integrale complexe într-o emisiune de televiziune japoneză. La opt ani, a fost invitat la NASA în Statele Unite, unde a lucrat timp de zece ani.

Adevărat, Kim însuși avertizează împotriva acordării de prea multă importanță IQ-ului. Într-un articol din 2010 din Korea Herald, el a scris că oamenii foarte inteligenți nu sunt omnipotenți. La fel ca recordurile mondiale pentru sportivi, IQ-urile ridicate sunt doar o manifestare a talentului uman. „Dacă există o gamă largă de cadouri, atunci a mea este doar o parte din ele.”