Intelligensie: van genetika tot "drade" en "verwerker" van die menslike brein

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Hoekom is sommige mense slimmer as ander? Wetenskaplikes het sedert die vroegste tye probeer uitvind wat om te doen om die kop skoon te hou. Met verwysing na 'n aantal wetenskaplike studies, bespreek Spektrum die komponente van intelligensie - van genetika tot die "drade" en "verwerker" van die menslike brein.

Hoekom is sommige mense slimmer as ander? Wetenskaplikes het sedert die vroegste tye probeer uitvind wat gedoen moet word sodat die kop goed kan dink. Maar nou is dit ten minste duidelik: die lys van komponente van intelligensie is langer as wat verwag is.

In Oktober 2018 het Wenzel Grüs iets ongeloofliks aan miljoene TV-kykers gewys: 'n student van die klein Duitse dorpie Lastrut het 'n sokkerbal meer as vyftig keer in 'n ry met sy kop geslaan en dit nooit met sy hande laat val of opgetel nie. Maar die feit dat die gehoor van die Russiese TV-program "Amazing People" hom met entoesiastiese applous bekroon het, is nie net verklaar deur die jong man se atletiese behendigheid nie. Die feit is dat hy, terwyl hy die bal gespeel het, tussen kere die getal 67 tot die vyfde krag verhoog het, nadat hy 'n tiensyfer-uitslag in net 60 sekondes gekry het.

Wenzel, wat vandag 17 is, het 'n unieke wiskundige gawe: hy vermenigvuldig, deel en haal wortels uit twaalfsyfergetalle sonder 'n pen, papier of ander hulpmiddels. By die laaste wêreldkampioenskap in mondelinge tel het hy die derde plek behaal. Soos hy self sê, neem dit hom van 50 tot 60 minute om veral moeilike wiskundige probleme op te los: byvoorbeeld wanneer hy 'n twintigsyfergetal in priemfaktore moet faktoriseer. Hoe doen hy dit? Waarskynlik speel sy korttermyngeheue hier die hoofrol.

Dit is duidelik dat Wenzel se brein ietwat beter is as die denkende orgaan van sy normaalbegaafde maats. Ten minste as dit by getalle kom. Maar hoekom, oor die algemeen, het sommige mense groter verstandelike kapasiteit as ander? Hierdie vraag was 150 jaar gelede nog in die gedagte van die Britse natuurnavorser Francis Galton. Terselfdertyd het hy die aandag daarop gevestig dat verskille in intelligensie dikwels met die oorsprong van 'n persoon geassosieer word. In sy werk Hereditary Genius kom hy tot die gevolgtrekking dat menslike intelligensie oorgeërf kan word.

Multi-bestanddeel cocktail

Soos dit later geblyk het, was hierdie tesis van hom korrek – ten minste gedeeltelik. Amerikaanse sielkundiges Thomas Bouchard en Matthew McGue het meer as 100 gepubliseerde studies ontleed oor die ooreenkomste van intelligensie onder lede van dieselfde familie. In sommige werke is identiese tweelinge beskryf wat onmiddellik na geboorte geskei is. Ten spyte hiervan het hulle op intelligensietoetse byna dieselfde resultate getoon. Die tweeling wat saam grootgeword het, was selfs meer eenders wat verstandelike vermoëns betref. Waarskynlik het die omgewing ook 'n belangrike invloed op hulle gehad.

Vandag glo wetenskaplikes dat 50-60% van intelligensie oorgeërf word. Met ander woorde, die verskil in IK tussen twee mense is 'n goeie helfte as gevolg van die struktuur van hul DNA wat van hul ouers ontvang word.

Op soek na gene vir intelligensie

Die soektog na die erflike materiaal wat spesifiek hiervoor verantwoordelik is, het egter tot dusver tot min gelei. Dit is waar, soms het hulle 'n paar elemente gevind wat met die eerste oogopslag verband hou met intelligensie. Maar by nadere ondersoek het hierdie verhouding geblyk vals te wees.’n Paradoksale situasie het ontstaan: aan die een kant het talle studies’n hoë oorerflike komponent van intelligensie bewys. Aan die ander kant kon niemand sê watter gene spesifiek hiervoor verantwoordelik was nie.

Onlangs het die prentjie ietwat verander, hoofsaaklik as gevolg van tegnologiese vooruitgang. Die konstruksieplan van elke individu is vervat in sy DNS - 'n soort reuse-ensiklopedie, wat uit ongeveer 3 miljard letters bestaan. Ongelukkig is dit geskryf in 'n taal wat ons skaars ken. Alhoewel ons die briewe kan lees, bly die betekenis van die tekste van hierdie ensiklopedie vir ons verborge. Selfs al slaag wetenskaplikes daarin om die hele DNA van 'n persoon in volgorde te plaas, weet hulle nie watter dele daarvan verantwoordelik is vir sy verstandelike vermoëns nie.

Intelligensie en IK

Die woord intellek kom van die Latynse selfstandige naamwoord intellectus, wat vertaal kan word as "persepsie", "verstaan", "verstaan", "rede" of "verstand". Sielkundiges verstaan intelligensie as 'n algemene verstandelike vermoë wat verskeie bevoegdhede insluit: byvoorbeeld die vermoë om probleme op te los, komplekse idees te verstaan, abstrak te dink en uit ervaring te leer.

Intelligensie is gewoonlik nie beperk tot een vak, soos wiskunde nie. Iemand wat goed is op een gebied presteer dikwels in ander. Talent wat duidelik tot een vak beperk is, is skaars. Daarom gaan baie wetenskaplikes uit van die feit dat daar 'n algemene faktor van intelligensie is, die sogenaamde faktor G.

Enigiemand wat intelligensie gaan bestudeer het 'n metode nodig om dit objektief te meet. Die eerste intelligensietoets is ontwikkel deur die Franse sielkundiges Alfred Binet en Théodore Simon. Hulle het dit vir die eerste keer in 1904 gebruik om die intellektuele vermoëns van skoolkinders te assesseer. Op grond van die take wat vir hierdie doel ontwikkel is, het hulle die sogenaamde "Binet-Simon-skaal van geestelike ontwikkeling" geskep. Met die hulp daarvan het hulle die ouderdom van die kind se intellektuele ontwikkeling bepaal. Dit het ooreengestem met 'n getal op 'n skaal van probleme wat die kind heeltemal kon oplos.

In 1912 het die Duitse sielkundige William Stern 'n nuwe metode voorgestel waarin die ouderdom van intellektuele ontwikkeling gedeel is deur die chronologiese ouderdom, en die gevolglike waarde is die intelligensiekwosiënt (IK) genoem. En hoewel die naam tot vandag toe oorleef het, beskryf IK nie meer ouderdomsverhoudings nie. In plaas daarvan gee IK 'n idee van hoe die vlak van intelligensie van 'n individu korreleer met die vlak van intelligensie van die gemiddelde persoon.

Mense verskil van mekaar, en dienooreenkomstig verskil hul DNS-stelle. Individue met 'n hoë IK moet egter ooreenstem met ten minste daardie dele van DNS wat met intelligensie geassosieer word. Wetenskaplikes gaan vandag uit van hierdie fundamentele tesis. Deur die DNS van honderdduisende proefpersone in miljoene dele te vergelyk, kan wetenskaplikes die oorerflike streke identifiseer wat bydra tot die vorming van hoër intellektuele vermoëns.

'n Aantal soortgelyke studies is in onlangse jare gepubliseer. Danksy hierdie ontledings word die prentjie al hoe duideliker: spesiale verstandelike vermoëns is nie net afhanklik van oorerflike data nie, maar van duisende verskillende gene. En elkeen van hulle lewer net 'n klein bydrae tot die verskynsel van intelligensie, soms net 'n paar honderdstes van 'n persent. "Daar word nou geglo dat twee derdes van alle menslike veranderlike gene direk of indirek met breinontwikkeling en dus moontlik met intelligensie geassosieer word," beklemtoon Lars Penke, professor in biologiese persoonlikheidsielkunde aan die Georg August Universiteit in Göttingen.

Sewe verseëlde raaisel

Maar daar is steeds een groot probleem: vandag is daar 2 000 bekende plekke (loci) in die struktuur van DNS wat met intelligensie geassosieer word. Maar in baie gevalle is dit nog nie duidelik waarvoor presies hierdie lokusse verantwoordelik is nie. Om hierdie legkaart op te los, neem intelligensienavorsers waar watter selle meer geneig is as ander om op nuwe inligting te reageer. Dit kan beteken dat hierdie selle op een of ander manier met denkvermoëns verbind is.

Terselfdertyd word wetenskaplikes voortdurend gekonfronteer met 'n sekere groep neurone - die sogenaamde piramidale selle. Hulle groei in die serebrale korteks, dit wil sê in daardie buitenste dop van die brein en serebellum, wat kenners die korteks noem. Dit bevat hoofsaaklik senuweeselle wat dit sy kenmerkende grys kleur gee, en daarom word dit "grysstof" genoem.

Miskien speel piramidale selle 'n sleutelrol in die vorming van intelligensie. Dit word in elk geval aangedui deur die resultate van studies wat deur die neurobioloog Natalia Goryunova, professor aan die Vrije Universiteit van Amsterdam, uitgevoer is.

Onlangs het Goryunova die resultate van 'n studie gepubliseer wat almal se aandag getrek het: sy het piramidale selle vergelyk in proefpersone met verskillende intellektuele vermoëns. Weefselmonsters is hoofsaaklik geneem van materiaal wat verkry is tydens operasies op pasiënte met epilepsie. In ernstige gevalle probeer neurochirurge om die fokus van gevaarlike aanvalle te verwyder. Sodoende verwyder hulle altyd dele van gesonde breinmateriaal. Dit was hierdie materiaal wat Goryunova bestudeer het.

Sy het eers getoets hoe die piramidale selle wat daarin vervat is, op elektriese impulse reageer. Sy het toe elke monster in die dunste skywe gesny, dit onder 'n mikroskoop gefotografeer en dit weer op die rekenaar in 'n driedimensionele beeld saamgestel. So het sy byvoorbeeld die lengte van dendriete vasgestel - vertakte uitgroeisels van selle, met behulp waarvan hulle elektriese seine opvang. "Terselfdertyd het ons 'n verband met die IK van die pasiënte gevestig," verduidelik Goryunova. "Hoe langer en meer vertakking die dendriete was, hoe slimmer was die individu."

Die navorser het dit baie eenvoudig verduidelik: lang, vertakte dendriete kan meer kontakte met ander selle maak, dit wil sê, hulle ontvang meer inligting wat hulle kan verwerk. Hierby kom nog 'n faktor: "Weens die sterk vertakking kan hulle gelyktydig verskillende inligting in verskillende takke verwerk," beklemtoon Goryunova. As gevolg van hierdie parallelle verwerking het selle groot berekeningspotensiaal. "Hulle werk vinniger en meer produktief," sluit Goryunova af.

Slegs deel van die waarheid

Hoe oortuigend hierdie tesis ook al mag lyk, dit kan nie as ten volle bewys beskou word nie, soos die navorser self eerlik erken. Die feit is dat die weefselmonsters wat sy ondersoek het hoofsaaklik van een baie beperkte area in die temporale lobbe geneem is. Die meeste epileptiese aanvalle kom daar voor, en daarom word chirurgie vir epilepsie in hierdie area as 'n reël uitgevoer. "Ons kan nog nie sê hoe dinge in ander dele van die brein is nie," erken Goryunova. "Maar nuwe, dog ongepubliseerde navorsingsresultate van ons groep wys byvoorbeeld dat die verband tussen dendrietlengte en intelligensie sterker is in die linkerkant van die brein as in die regterkant."

Dit is steeds onmoontlik om enige algemene gevolgtrekkings uit die navorsingsresultate van die Amsterdamse wetenskaplikes te maak. Boonop is daar bewyse wat van presies die teenoorgestelde spreek. Hulle is bekom deur Erhan Genç, 'n biopsigoloog van Bochum. In 2018 het hy en sy kollegas ook ondersoek ingestel na hoe die struktuur van grysstof tussen baie slim en minder intelligente mense verskil. Terselfdertyd het hy tot die gevolgtrekking gekom dat die sterk vertakking van dendriete meer skadelik as bevorderlik is vir denkvermoë.

Gench het weliswaar nie individuele piramidale selle ondersoek nie, maar sy proefpersone in 'n breinskandeerder geplaas. In beginsel is magnetiese resonansiebeelding nie geskik om die fynste veselstrukture te ondersoek nie - die resolusie van die beelde blyk as 'n reël onvoldoende te wees. Maar die Bochum-wetenskaplikes het 'n spesiale metode gebruik om die rigting van diffusie van weefselvloeistof te sien.

Dendriete word versperrings vir vloeistof. Deur diffusie te ontleed, is dit moontlik om te bepaal in watter rigting die dendriete geleë is, hoe vertakt hulle is en hoe naby hulle aan mekaar is. Gevolg: by slimmer mense is die dendriete van individuele senuweeselle nie so dig nie en is dit nie geneig om in dun "drade" te disintegreer nie. Hierdie waarneming is diametraal in teenstelling met die gevolgtrekkings wat gemaak is deur die neurowetenskaplike Natalia Goryunova.

Maar het piramidale selle nie 'n verskeidenheid eksterne inligting nodig om hul take in die brein uit te voer nie? Hoe is dit in ooreenstemming met die lae graad van vertakking wat geïdentifiseer is? Gench beskou die verband tussen selle ook as belangrik, maar na sy mening behoort hierdie verband 'n doel te hê. "As jy wil hê die boom moet meer vrugte dra, sny die ekstra takke af," verduidelik hy. - Dieselfde is die geval met sinaptiese verbindings tussen neurone: wanneer ons gebore word, het ons baie van hulle. Maar in die loop van ons lewe dun ons hulle uit en los net dié wat vir ons belangrik is.”

Vermoedelik is dit te danke hieraan dat ons inligting meer doeltreffend kan verwerk.

Die "lewende sakrekenaar" Wenzel Grüs doen dieselfde en skakel alles om hom af wanneer 'n probleem opgelos word. Die verwerking van agtergrondstimuli sal op hierdie stadium vir hom teenproduktief wees.

Inderdaad, mense met ryk intelligensie toon meer gefokusde breinaktiwiteit as minder begaafde mense wanneer hulle 'n komplekse probleem moet oplos. Boonop benodig hul denkende orgaan minder energie. Hierdie twee waarnemings het gelei tot die sogenaamde neurale hipotese van intelligensiedoeltreffendheid, waarvolgens dit nie die intensiteit van die brein is wat deurslaggewend is nie, maar die doeltreffendheid.

Te veel kokke bederf die sous

Gench glo dat sy bevindinge hierdie teorie ondersteun: "As jy met 'n groot aantal verbindings te doen het, waar elkeen kan bydra tot die oplossing van 'n probleem, dan kompliseer dit die saak eerder as om hom te help," sê hy. Volgens hom is dit dieselfde as om raad te vra selfs van daardie vriende wat nie TV's verstaan nie voordat hulle 'n TV koop. Daarom maak dit sin om faktore wat inmeng te onderdruk - dit is die mening van die neurowetenskaplike van Bochum. Seker slim mense doen dit beter as ander.

Maar hoe vergelyk dit met die resultate van die Amsterdamse groep onder leiding van Natalia Goryunova? Erkhan Gench wys daarop dat die saak in verskillende meettegnieke kan wees. Anders as die Nederlandse navorser het hy nie individuele selle onder 'n mikroskoop ondersoek nie, maar die beweging van watermolekules in weefsels gemeet. Hy wys ook daarop dat die graad van vertakking van piramidale selle in verskillende sektore van die brein verskillend kan wees. "Ons het te doen met 'n mosaïek wat nog baie stukke kort."

Meer soortgelyke navorsingsresultate word elders gevind: die dikte van die grysstoflaag is van kritieke belang vir intelligensie - vermoedelik omdat die lywige korteks meer neurone bevat, wat beteken dit het meer "berekeningspotensiaal." Tot op datum word hierdie verband as bewys beskou, en Natalia Goryunova het dit weereens in haar werk bevestig. "Size matters" - dit is 180 jaar gelede deur die Duitse anatoom Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann) vasgestel. "Daar is onteenseglik 'n verband tussen breingrootte en intellektuele energie," het hy in 1837 geskryf. Om die volume van die brein te meet, het hy die skedels van afgestorwe mense met droë giers gevul, maar hierdie verband word ook bevestig deur moderne metodes van meting met behulp van breinskandeerders. Volgens verskeie skattings word van 6 tot 9% van die verskille in IK geassosieer met die verskil in breingrootte. En tog blyk die dikte van die serebrale korteks krities te wees.

Hier is egter ook baie misterie. Dit geld ewe veel vir mans en vroue, want by beide geslagte stem kleiner breine ook ooreen met kleiner verstandelike vermoëns. Aan die ander kant het vroue gemiddeld 150 gram minder brein as mans, maar hulle presteer soortgelyk aan mans op IK-toetse.

"Terselfdertyd verskil die breinstrukture van mans en vroue," verduidelik Lars Penke van die Universiteit van Göttingen. "Mans het meer grysstof, wat beteken dat hul serebrale korteks dikker is, terwyl vroue meer witstof het." Maar dit is ook uiters belangrik vir ons vermoë om probleme op te los. Terselfdertyd speel dit met die eerste oogopslag nie so 'n opvallende rol soos grysstof nie. Die witstof bestaan hoofsaaklik uit lang senuweevesels. Hulle kan elektriese impulse oor lang afstande oordra, soms tien sentimeter of meer. Dit is moontlik omdat hulle uitstekend van hul omgewing geïsoleer is deur 'n laag vetversadigde stof - miëlien. Dit is die miëlienskede en gee die vesels 'n wit kleur. Dit voorkom spanningsverlies as gevolg van kortsluitings en versnel ook die oordrag van inligting.

Breek die "drade" in die brein

As piramidale selle as breinverwerkers beskou kan word, dan is die witstof soos 'n rekenaarbus: danksy dit kan breinsentrums wat op groot afstande van mekaar geleë is met mekaar kommunikeer en saamwerk om probleme op te los. Ten spyte hiervan is witstof lankal onderskat deur intelligensie-navorsers.

Die feit dat hierdie houding nou verander het, is onder meer te danke aan Lars Penke. Etlike jare gelede het hy gevind dat witstof in 'n slegter toestand is by mense met verminderde intelligensie. In hul brein loop individuele kommunikasielyne soms chaoties, en nie netjies en parallel aan mekaar nie, die miëlienskede word nie optimaal gevorm nie, en van tyd tot tyd kom selfs "draadbreuke" voor. “As daar meer sulke ongelukke is, dan lei dit tot’n verlangsaming in inligtingsverwerking en uiteindelik tot die feit dat die individu op intelligensietoetse slegter resultate as ander toon,” verduidelik die persoonlikheidsielkundige Penke. Daar word beraam dat ongeveer 10% van die verskille in IK te wyte is aan die toestand van die witstof.

Maar terug na die verskille tussen die geslagte: Volgens Penke is vroue volgens sommige studies net so suksesvol met intellektuele take as mans, maar hulle gebruik soms ander areas van die brein. Die redes kan net geraai word. Hierdie afwykings kan gedeeltelik verklaar word deur die verskil in die struktuur van die witstof –’n kommunikasiekanaal tussen verskillende sentrums van die brein. "Hoe dit ook al sy, op grond van hierdie data kan ons duidelik sien dat daar meer as een en enigste geleentheid is om die intellek te gebruik," beklemtoon die navorser van Bochum. "Verskillende kombinasies van faktore kan lei tot dieselfde vlak van intelligensie."

Dus, 'n "slimkop" bestaan uit baie komponente, en hul verhouding kan verskil. Piramidevormige selle is ook belangrik as doeltreffende verwerkers, en witstof as 'n stelsel van vinnige kommunikasie en 'n goed funksionerende werkende geheue. Daarby is optimale serebrale sirkulasie, sterk immuniteit, aktiewe energiemetabolisme, ensovoorts. Hoe meer die wetenskap van die verskynsel van intelligensie leer, hoe duideliker word dit dat dit nie met net een komponent en selfs met een spesifieke deel van die brein geassosieer kan word nie.

Maar as alles werk soos dit moet, dan is die menslike brein in staat om wonderlike dinge te doen. Dit kan gesien word in die voorbeeld van die Suid-Koreaanse kernfisikus Kim Un Young, wat met 'n IK van 210 as die slimste persoon op aarde beskou word. Op die ouderdom van sewe was hy besig om komplekse integraalvergelykings op 'n Japannese televisieprogram op te los. Op die ouderdom van agt is hy genooi na NASA in die Verenigde State, waar hy vir tien jaar gewerk het.

Dit is waar, Kim self waarsku daarteen om te veel waarde aan IK te heg. In 'n 2010-artikel in die Korea Herald het hy geskryf dat hoogs intelligente mense nie almagtig is nie. Soos wêreldrekords vir atlete, is hoë IK's net een manifestasie van menslike talent. "As daar 'n wye verskeidenheid geskenke is, dan is myne net 'n deel daarvan."