Intelligens: fra genetikk til "ledninger" og "prosessor" av den menneskelige hjernen

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Hvorfor er noen mennesker smartere enn andre? I uminnelige tider har forskere prøvd å finne ut hva de skal gjøre for å holde hodet klart. Med henvisning til en rekke vitenskapelige studier diskuterer Spektrum komponentene i intelligens – fra genetikk til «ledningene» og «prosessoren» i den menneskelige hjernen.

Hvorfor er noen mennesker smartere enn andre? I uminnelige tider har forskere prøvd å finne ut hva som må gjøres for at hodet skal tenke godt. Men nå er det i det minste klart: listen over komponenter av intelligens er lengre enn forventet.

I oktober 2018 viste Wenzel Grüs noe utrolig for millioner av TV-seere: en student fra den lille tyske byen Lastrut slo en fotball med hodet mer enn femti ganger på rad, uten å slippe eller plukke den opp med hendene. Men det faktum at publikum til det russiske TV-showet "Amazing People" belønnet ham med entusiastisk applaus, ble ikke bare forklart av den unge mannens atletiske fingerferdighet. Faktum er at når han spilte ballen, hevet han mellom gangene tallet 67 til femte potens, etter å ha mottatt et tisifret resultat på bare 60 sekunder.

Wenzel, som er 17 i dag, har en unik matematisk gave: han multipliserer, deler og trekker ut røtter fra tolvsifrede tall uten penn, papir eller andre hjelpemidler. På det siste verdensmesterskapet i muntlig telling tok han tredjeplassen. Som han selv sier, tar det ham fra 50 til 60 minutter å løse spesielt vanskelige matematiske problemer: for eksempel når han må faktorisere et tjuesifret tall i primfaktorer. Hvordan gjør han det? Sannsynligvis spiller korttidshukommelsen hovedrollen her.

Det er tydelig at Wenzels hjerne er noe overlegen tenkende organet til hans normalt begavede jevnaldrende. I hvert fall når det kommer til tall. Men hvorfor, generelt, har noen mennesker større mental kapasitet enn andre? Dette spørsmålet var fortsatt i tankene til den britiske naturforskeren Francis Galton for 150 år siden. Samtidig trakk han oppmerksomhet til det faktum at forskjeller i intelligens ofte er knyttet til opprinnelsen til en person. I sitt verk Hereditary Genius konkluderer han med at menneskelig intelligens kan gå i arv.

Cocktail med flere ingredienser

Som det senere viste seg, var denne tesen hans riktig – i hvert fall delvis. Amerikanske psykologer Thomas Bouchard og Matthew McGue analyserte mer enn 100 publiserte studier av likheten mellom intelligens blant medlemmer av samme familie. I noen verk er det beskrevet identiske tvillinger, separert umiddelbart etter fødselen. Til tross for dette viste de på intelligenstester nesten de samme resultatene. Tvillingene som vokste opp sammen var enda mer like når det gjelder mentale evner. Sannsynligvis har miljøet også hatt en viktig innflytelse på dem.

I dag tror forskere at 50-60 % av intelligensen er arvet. Med andre ord, forskjellen i IQ mellom to personer er godt halvparten på grunn av strukturen til deres DNA mottatt fra foreldrene.

På jakt etter gener for intelligens

Men letingen etter de arvestoffene som er spesifikt ansvarlige for dette har så langt ført til lite. Riktignok fant de noen ganger noen elementer som ved første øyekast var relatert til intelligens. Men ved nærmere ettersyn viste dette forholdet seg å være falskt. En paradoksal situasjon oppsto: På den ene siden viste utallige studier en høy arvelig komponent av intelligens. På den annen side var det ingen som kunne fortelle hvilke gener som var spesielt ansvarlige for dette.

Den siste tiden har bildet endret seg noe, først og fremst på grunn av teknologisk fremgang. Byggeplanen til hvert individ er inneholdt i hans DNA - et slags gigantisk leksikon, bestående av omtrent 3 milliarder bokstaver. Dessverre er den skrevet på et språk vi knapt kan. Selv om vi kan lese bokstavene, forblir betydningen av tekstene i dette leksikonet skjult for oss. Selv om forskere lykkes med å sekvensere hele DNA-et til en person, vet de ikke hvilke deler av det som er ansvarlig for hans mentale evner.

Intelligens og IQ

Ordet intellekt kommer fra det latinske substantivet intellectus, som kan oversettes med "oppfatning", "forståelse", "forståelse", "fornuft" eller "sinn". Psykologer forstår intelligens som en generell mental evne som omfatter ulike kompetanser: for eksempel evnen til å løse problemer, forstå komplekse ideer, tenke abstrakt og lære av erfaring.

Intelligens er vanligvis ikke begrenset til ett fag, for eksempel matematikk. Noen som er gode på ett område utmerker seg ofte på andre. Talent klart begrenset til ett fag er sjeldne. Derfor går mange forskere ut fra det faktum at det er en generell intelligensfaktor, den såkalte faktoren G.

Alle som skal studere intelligens trenger en metode for å måle den objektivt. Den første intelligenstesten ble utviklet av de franske psykologene Alfred Binet og Théodore Simon. De brukte den for første gang i 1904 for å vurdere de intellektuelle evnene til skolebarn. På grunnlag av oppgavene utviklet for dette formålet, skapte de den såkalte "Binet-Simon-skalaen for mental utvikling." Med dens hjelp bestemte de alderen på barnets intellektuelle utvikling. Det tilsvarte et tall på en problemskala som barnet helt kunne løse.

I 1912 foreslo den tyske psykologen William Stern en ny metode der alderen for intellektuell utvikling ble delt på den kronologiske alderen, og den resulterende verdien ble kalt intelligenskvotienten (IQ). Og selv om navnet har overlevd til i dag, beskriver i dag ikke lenger IQ aldersforhold. I stedet gir IQ en ide om hvordan intelligensnivået til et individ korrelerer med intelligensnivået til den gjennomsnittlige personen.

Mennesker er forskjellige fra hverandre, og følgelig er deres DNA-sett forskjellige. Imidlertid må individer med høy IQ matche minst de delene av DNA som er assosiert med intelligens. Forskere i dag går ut fra denne grunnleggende avhandlingen. Ved å sammenligne DNAet til hundretusenvis av testpersoner i millioner av deler, kan forskere identifisere de arvelige områdene som bidrar til dannelsen av høyere intellektuelle evner.

En rekke lignende studier er publisert de siste årene. Takket være disse analysene blir bildet stadig klarere: spesielle mentale evner avhenger ikke bare av arvelige data, men av tusenvis av forskjellige gener. Og hver av dem gir bare et lite bidrag til fenomenet intelligens, noen ganger bare noen få hundredeler av en prosent. "Det antas nå at to tredjedeler av alle menneskelige variable gener er direkte eller indirekte assosiert med hjerneutvikling og dermed potensielt med intelligens," understreker Lars Penke, professor i biologisk personlighetspsykologi ved Georg August-universitetet i Göttingen.

Seven Sealed Mystery

Men det er fortsatt ett stort problem: i dag er det 2000 kjente steder (loci) i strukturen til DNA som er assosiert med intelligens. Men i mange tilfeller er det ennå ikke klart hva disse lociene er ansvarlige for. For å løse dette puslespillet observerer intelligensforskere hvilke celler som er mer sannsynlig enn andre til å reagere på ny informasjon. Dette kan bety at disse cellene på en eller annen måte er forbundet med tenkeevner.

Samtidig står forskere konstant overfor en viss gruppe nevroner - de såkalte pyramidecellene. De vokser i hjernebarken, det vil si i det ytre skallet av hjernen og lillehjernen, som eksperter kaller cortex. Den inneholder hovedsakelig nerveceller som gir den dens karakteristiske grå farge, og derfor kalles den "grå materie".

Kanskje spiller pyramideceller en nøkkelrolle i dannelsen av intelligens. Dette indikeres i alle fall av resultatene fra studier utført av nevrobiologen Natalia Goryunova, professor ved Free University of Amsterdam.

Nylig publiserte Goryunova resultatene av en studie som vakte alles oppmerksomhet: hun sammenlignet pyramideceller hos personer med forskjellige intellektuelle evner. Vevsprøver ble i hovedsak tatt fra materiale innhentet under operasjoner på pasienter med epilepsi. I alvorlige tilfeller prøver nevrokirurger å fjerne fokus på farlige anfall. Ved å gjøre det fjerner de alltid deler av sunt hjernemateriale. Det var dette materialet Goryunova studerte.

Hun testet først hvordan pyramidecellene i den reagerer på elektriske impulser. Hun kuttet deretter hver prøve i de tynneste skivene, fotograferte dem under et mikroskop og satte dem sammen igjen på datamaskinen til et tredimensjonalt bilde. Dermed etablerte hun for eksempel lengden på dendritter - forgrenede utvekster av celler, ved hjelp av hvilke de fanger opp elektriske signaler. "Samtidig etablerte vi en forbindelse med IQen til pasientene," forklarer Goryunova. "Jo lengre og mer forgrenet dendrittene var, jo smartere var individet."

Forskeren forklarte dette veldig enkelt: lange, forgrenede dendritter kan få flere kontakter med andre celler, det vil si at de får mer informasjon som de kan behandle. I tillegg kommer en annen faktor: "På grunn av den sterke forgreningen kan de behandle forskjellig informasjon i forskjellige grener samtidig," understreker Goryunova. På grunn av denne parallelle behandlingen har celler stort beregningspotensial. "De jobber raskere og mer produktivt," konkluderer Goryunova.

Bare en del av sannheten

Uansett hvor overbevisende denne oppgaven kan virke, kan den ikke anses som fullt ut bevist, som forskeren selv ærlig innrømmer. Faktum er at vevsprøvene hun undersøkte hovedsakelig ble tatt fra ett svært begrenset område i tinninglappene. De fleste epileptiske anfall oppstår der, og derfor utføres som regel kirurgi for epilepsi i dette området. "Vi kan ennå ikke si hvordan ting er i andre deler av hjernen," innrømmer Goryunova. "Men nye, men upubliserte forskningsresultater fra vår gruppe viser for eksempel at forholdet mellom dendritlengde og intelligens er sterkere i venstre side av hjernen enn i høyre."

Det er fortsatt umulig å trekke noen generelle konklusjoner fra forskningsresultatene til Amsterdam-forskerne. Dessuten er det bevis som taler om det stikk motsatte. De ble innhentet av Erhan Genç, en biopsykolog fra Bochum. I 2018 undersøkte han og kollegene også hvordan strukturen til grå substans skiller seg mellom veldig smarte og mindre intelligente mennesker. Samtidig kom han til den konklusjonen at dendrittenes sterke forgrening er mer skadelig enn befordrende for tenkeevnen.

Riktignok undersøkte ikke Gench individuelle pyramideceller, men plasserte forsøkspersonene sine i en hjerneskanner. I prinsippet er magnetisk resonansavbildning ikke egnet for å undersøke de fineste fiberstrukturene - oppløsningen på bildene viser seg som regel å være utilstrekkelig. Men Bochum-forskerne brukte en spesiell metode for å se retningen for diffusjon av vevsvæske.

Dendritter blir barrierer for væske. Ved å analysere diffusjon er det mulig å bestemme i hvilken retning dendrittene befinner seg, hvor forgrenede de er, og hvor nærme de er hverandre. Resultat: hos smartere mennesker er dendrittene til individuelle nerveceller ikke så tette og har ikke en tendens til å gå i oppløsning til tynne "ledninger". Denne observasjonen er diametralt i motsetning til konklusjonene gjort av nevrovitenskapsmannen Natalia Goryunova.

Men trenger ikke pyramideceller en rekke ekstern informasjon for å utføre oppgavene sine i hjernen? Hvordan stemmer dette overens med den lave graden av forgrening som er identifisert? Gench anser også forbindelsen mellom celler som viktig, men etter hans mening bør denne forbindelsen ha en hensikt. "Hvis du vil at treet skal bære mer frukt, kutt av de ekstra grenene," forklarer han. – Det samme er tilfellet med synaptiske forbindelser mellom nevroner: når vi blir født, har vi mange av dem. Men i løpet av livet tynner vi dem ut og lar bare de som er viktige for oss."

Antagelig er det takket være dette at vi kan behandle informasjon mer effektivt.

Den «levende kalkulatoren» Wenzel Grüs gjør det samme, og slår av alt rundt seg når han skal løse et problem. Å behandle bakgrunnsstimuli ville være kontraproduktivt for ham på dette tidspunktet.

Faktisk viser mennesker med rik intelligens mer fokusert hjerneaktivitet enn mindre begavede mennesker når de skal løse et komplekst problem. I tillegg krever deres tenkeorgan mindre energi. Disse to observasjonene førte til den såkalte nevrale hypotesen om intelligenseffektivitet, ifølge hvilken det ikke er intensiteten til hjernen som er avgjørende, men effektiviteten.

Jo flere kokker, jo mer søl

Gench mener at funnene hans støtter denne teorien: "Hvis du har å gjøre med et stort antall forbindelser, der hver enkelt kan bidra til å løse et problem, så kompliserer det saken i stedet for å hjelpe ham," sier han. Ifølge ham er det det samme som å spørre om råd selv fra de vennene som ikke forstår TV-er før de kjøper en TV. Derfor er det fornuftig å undertrykke forstyrrende faktorer - dette mener nevroforskeren fra Bochum. Sannsynligvis gjør smarte mennesker det bedre enn andre.

Men hvordan er dette sammenlignet med resultatene til Amsterdam-gruppen ledet av Natalia Goryunova? Erkhan Gench påpeker at saken kan være i ulike måleteknikker. I motsetning til den nederlandske forskeren undersøkte han ikke individuelle celler under et mikroskop, men målte bevegelsen til vannmolekyler i vev. Han påpeker også at graden av forgrening av pyramidale celler i ulike sektorer av hjernen kan være forskjellig. "Vi har å gjøre med en mosaikk som fortsatt mangler mange biter."

Flere lignende forskningsresultater finnes andre steder: tykkelsen på gråstofflaget er avgjørende for intelligens - antagelig fordi den klumpete cortex inneholder flere nevroner, noe som betyr at den har mer "beregningspotensial." Til dags dato anses denne forbindelsen som bevist, og Natalia Goryunova bekreftet det nok en gang i arbeidet sitt. "Størrelse betyr noe" - dette ble etablert for 180 år siden av den tyske anatomen Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). "Det er unektelig en sammenheng mellom hjernestørrelse og intellektuell energi," skrev han i 1837. For å måle volumet av hjernen fylte han hodeskallene til avdøde mennesker med tørr hirse, men denne sammenhengen bekreftes også av moderne målemetoder ved hjelp av hjerneskannere. I følge ulike estimater er fra 6 til 9 % av forskjellene i IQ assosiert med forskjellen i hjernestørrelse. Og likevel ser tykkelsen av hjernebarken ut til å være kritisk.

Imidlertid er det mye mystikk her også. Dette gjelder likt for menn og kvinner, for hos begge kjønn tilsvarer mindre hjerner også mindre mentale kapasiteter. På den annen side har kvinner i gjennomsnitt 150 gram mindre hjerne enn menn, men de presterer på samme måte som menn på IQ-tester.

"Samtidig er hjernestrukturene til menn og kvinner forskjellige," forklarer Lars Penke fra universitetet i Göttingen. "Menn har mer grå materie, noe som betyr at hjernebarken deres er tykkere, mens kvinner har mer hvit substans." Men det er også ekstremt viktig for vår evne til å løse problemer. Samtidig, ved første øyekast, spiller den ikke en så merkbar rolle som grå materie. Den hvite substansen er hovedsakelig sammensatt av lange nervetråder. De kan overføre elektriske impulser over lange avstander, noen ganger ti centimeter eller mer. Dette er mulig fordi de er utmerket isolert fra omgivelsene av et lag med fettmettet substans - myelin. Det er myelinskjeden og gir fibrene en hvit farge. Det forhindrer spenningstap på grunn av kortslutninger og øker også hastigheten på overføringen av informasjon.

Brudd i "ledningene" i hjernen

Hvis pyramideceller kan betraktes som hjerneprosessorer, er den hvite substansen som en databuss: Takket være den kan hjernesentre som ligger i store avstander fra hverandre, kommunisere med hverandre og samarbeide om å løse problemer. Til tross for dette har hvit substans lenge vært undervurdert av intelligensforskere.

At denne holdningen nå har endret seg, skyldes blant annet Lars Penke. For flere år siden fant han ut at hvit substans er i en dårligere tilstand hos personer med redusert intelligens. I hjernen deres går enkelte kommunikasjonslinjer noen ganger kaotisk, og ikke pent og parallelt med hverandre, myelinskjeden dannes ikke optimalt, og fra tid til annen oppstår det til og med "ledningsbrudd". «Hvis det skjer flere slike ulykker, så fører dette til en nedgang i informasjonsbehandlingen og i siste instans til at individet på intelligenstester viser dårligere resultater enn andre», forklarer personlighetspsykologen Penke. Det anslås at omtrent 10 % av forskjellene i IQ skyldes tilstanden til den hvite substansen.

Men tilbake til forskjellene mellom kjønnene: Ifølge Penke er kvinner ifølge noen studier like vellykkede med intellektuelle oppgaver som menn, men de bruker noen ganger andre områder av hjernen. Årsakene kan man bare gjette på. Til dels kan disse avvikene forklares med forskjellen i strukturen til den hvite substansen – en kommunikasjonskanal mellom ulike sentre i hjernen. – Uansett, basert på disse dataene kan vi tydelig se at det er mer enn én og eneste mulighet til å bruke intellektet, understreker forskeren fra Bochum. "Ulike kombinasjoner av faktorer kan føre til samme nivå av intelligens."

Dermed består et "smarthode" av mange komponenter, og forholdet mellom dem kan variere. Pyramideceller er også viktige som effektive prosessorer, og hvit substans som et system for rask kommunikasjon og et velfungerende arbeidsminne. I tillegg kommer optimal cerebral sirkulasjon, sterk immunitet, aktiv energimetabolisme og så videre. Jo mer vitenskapen lærer om fenomenet intelligens, jo klarere blir det at det ikke kan assosieres med bare én komponent og til og med med én bestemt del av hjernen.

Men hvis alt fungerer som det skal, så er menneskehjernen i stand til å gjøre fantastiske ting. Dette kan sees i eksemplet med den sørkoreanske kjernefysikeren Kim Un Young, som med en IQ på 210 regnes som den smarteste personen på jorden. I en alder av syv år løste han komplekse integralligninger på et japansk TV-show. I en alder av åtte ble han invitert til NASA i USA, hvor han jobbet i ti år.

Riktignok advarer Kim selv mot å legge for stor vekt på IQ. I en artikkel fra 2010 i Korea Herald skrev han at svært intelligente mennesker ikke er allmektige. I likhet med verdensrekorder for idrettsutøvere, er høy IQ bare en manifestasjon av menneskelig talent. "Hvis det er et bredt utvalg av gaver, så er min bare en del av dem."