Inteligencija: od genetike do "žica" i "procesora" ljudskog mozga

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Zašto su neki ljudi pametniji od drugih? Od pamtiveka, naučnici pokušavaju da shvate šta da urade da bi glava bila čista. Pozivajući se na niz naučnih studija, Spektrum raspravlja o komponentama inteligencije - od genetike do "žica" i "procesora" ljudskog mozga.

Zašto su neki ljudi pametniji od drugih? Od pamtivijeka, naučnici pokušavaju da shvate šta treba učiniti da bi glava dobro razmišljala. Ali sada je barem jasno: lista komponenti inteligencije duža je nego što se očekivalo.

U oktobru 2018. Wenzel Grüs je milionima TV gledalaca pokazao nešto nevjerovatno: student iz malog njemačkog grada Lastruta udario je fudbalsku loptu glavom više od pedeset puta zaredom, nikada je nije ispustio ili podigao rukama. Ali to što ga je publika ruske TV emisije "Neverovatni ljudi" nagradila oduševljenim aplauzom nije objašnjena samo mladom atletskom spretnošću. Činjenica je da je, igrajući loptom, između vremena podigao broj 67 na petu potenciju, dobivši desetocifreni rezultat za samo 60 sekundi.

Wenzel, koji danas ima 17 godina, ima jedinstven matematički dar: množi, dijeli i vadi korijene iz dvanaestocifrenih brojeva bez olovke, papira ili drugih pomagala. Na posljednjem svjetskom prvenstvu u usmenom brojanju zauzeo je treće mjesto. Kako sam kaže, za rješavanje posebno teških matematičkih zadataka potrebno mu je od 50 do 60 minuta: na primjer, kada treba da razloži dvadesetocifreni broj u proste faktore. Kako to radi? Vjerovatno tu glavnu ulogu igra njegovo kratkoročno pamćenje.

Jasno je da je Wenzelov mozak donekle superiorniji u odnosu na misaoni organ njegovih normalno nadarenih vršnjaka. Barem kada su brojke u pitanju. Ali zašto, općenito, neki ljudi imaju veći mentalni kapacitet od drugih? Ovo pitanje je još uvijek bilo na umu britanskog istraživača prirode Francisa Galtona prije 150 godina. Istovremeno je skrenuo pažnju na činjenicu da se često razlike u inteligenciji povezuju s porijeklom osobe. U svom djelu Hereditary Genius, on zaključuje da se ljudska inteligencija može naslijediti.

Koktel sa više sastojaka

Kako se kasnije pokazalo, ova njegova teza je bila tačna - barem dijelom. Američki psiholozi Thomas Bouchard i Matthew McGue analizirali su više od 100 objavljenih studija o sličnosti inteligencije među članovima iste porodice. U nekim radovima su opisani identični blizanci, razdvojeni odmah po rođenju. Uprkos tome, na testovima inteligencije pokazali su gotovo iste rezultate. Blizanci koji su odrasli zajedno bili su još sličniji po mentalnim sposobnostima. Vjerovatno je na njih bitno utjecala i okolina.

Danas naučnici vjeruju da je 50-60% inteligencije naslijeđeno. Drugim riječima, razlika u IQ-u između dvoje ljudi je dobra polovina zbog strukture njihove DNK koju su dobili od roditelja.

U potrazi za genima za inteligenciju

Međutim, potraga za nasljednim materijalom koji je posebno odgovoran za ovo do sada je malo toga dovela. Istina, ponekad su našli neke elemente koji su na prvi pogled bili povezani s inteligencijom. Ali nakon detaljnijeg razmatranja, pokazalo se da je ova veza lažna. Nastala je paradoksalna situacija: s jedne strane, bezbrojne studije su dokazale visoku nasljednu komponentu inteligencije. S druge strane, niko nije mogao reći koji su geni posebno odgovorni za ovo.

U posljednje vrijeme slika se donekle promijenila, prvenstveno zbog tehnološkog napretka. Plan izgradnje svakog pojedinca sadržan je u njegovom DNK - svojevrsnoj džinovskoj enciklopediji, koja se sastoji od otprilike 3 milijarde slova. Nažalost, napisana je na jeziku koji jedva poznajemo. Iako možemo čitati slova, značenje tekstova ove enciklopedije ostaje nam skriveno. Čak i ako naučnici uspiju sekvencionirati cijeli DNK osobe, ne znaju koji su dijelovi odgovorni za njegove mentalne sposobnosti.

Inteligencija i IQ

Riječ intelekt dolazi od latinske imenice intellectus, što se može prevesti kao "opažanje", "razumijevanje", "razumijevanje", "razum" ili "um". Psiholozi razumiju inteligenciju kao opću mentalnu sposobnost koja obuhvata različite kompetencije: na primjer, sposobnost rješavanja problema, razumijevanja složenih ideja, apstraktnog razmišljanja i učenja iz iskustva.

Inteligencija obično nije ograničena na jedan predmet, kao što je matematika. Neko ko je dobar u jednoj oblasti često se ističe u drugim. Rijetki su talenti koji su jasno ograničeni na jednu temu. Stoga mnogi naučnici polaze od činjenice da postoji opći faktor inteligencije, takozvani faktor G.

Svako ko će proučavati inteligenciju treba metod za objektivno mjerenje. Prvi test inteligencije razvili su francuski psiholozi Alfred Binet i Théodore Simon. Prvi put su ga upotrijebili 1904. godine za procjenu intelektualnih sposobnosti školaraca. Na osnovu zadataka razvijenih u tu svrhu, kreirali su takozvanu "Binet-Simonovu skalu mentalnog razvoja". Uz njegovu pomoć određivali su dob djetetovog intelektualnog razvoja. To je odgovaralo broju na skali problema koje je dijete moglo u potpunosti riješiti.

Godine 1912. njemački psiholog William Stern predložio je novu metodu u kojoj je doba intelektualnog razvoja podijeljeno hronološkom dobi, a rezultirajuća vrijednost nazvana je kvocijent inteligencije (IQ). I iako je naziv opstao do danas, danas IQ više ne opisuje omjer godina. Umjesto toga, IQ daje ideju o tome kako je nivo inteligencije pojedinca u korelaciji sa nivoom inteligencije prosječne osobe.

Ljudi se razlikuju jedni od drugih, pa se shodno tome razlikuju i njihovi DNK skupovi. Međutim, osobe s visokim IQ-om moraju odgovarati barem onim dijelovima DNK koji su povezani s inteligencijom. Današnji naučnici polaze od ove fundamentalne teze. Upoređujući DNK stotina hiljada ispitanika u milionima delova, naučnici mogu da identifikuju nasledne regione koji doprinose formiranju viših intelektualnih sposobnosti.

Nekoliko sličnih studija objavljeno je posljednjih godina. Zahvaljujući ovim analizama, slika postaje sve jasnija: posebne mentalne sposobnosti ne zavise samo od nasljednih podataka, već i od hiljada različitih gena. I svaki od njih daje samo mali doprinos fenomenu inteligencije, ponekad samo nekoliko stotinki procenta. “Sada se vjeruje da je dvije trećine svih ljudskih varijabilnih gena direktno ili indirektno povezano s razvojem mozga, a time i potencijalno s inteligencijom”, naglašava Lars Penke, profesor biološke psihologije ličnosti na Univerzitetu Georg August u Getingenu.

Sedam zapečaćenih misterija

Ali još uvijek postoji jedan veliki problem: danas postoji 2.000 poznatih mjesta (lokusa) u strukturi DNK koja su povezana s inteligencijom. Ali u mnogim slučajevima još nije jasno za šta su ovi lokusi odgovorni. Kako bi riješili ovu zagonetku, istraživači inteligencije promatraju koje ćelije će vjerojatnije od drugih reagirati na nove informacije. To može značiti da su ove ćelije na neki način povezane sa sposobnostima razmišljanja.

Istovremeno, naučnici se stalno suočavaju sa određenom grupom neurona - takozvanim piramidalnim ćelijama. Oni rastu u moždanoj kori, odnosno u toj vanjskoj ljusci mozga i malog mozga, koju stručnjaci nazivaju korteksom. Sadrži uglavnom nervne ćelije koje mu daju karakterističnu sivu boju, zbog čega se naziva "siva materija".

Možda piramidalne ćelije igraju ključnu ulogu u formiranju inteligencije. Na to, u svakom slučaju, ukazuju rezultati studija koje je sprovela neurobiologinja Natalija Gorjunova, profesorka na Slobodnom univerzitetu u Amsterdamu.

Nedavno je Goryunova objavila rezultate studije koja je privukla pažnju svih: upoređivala je piramidalne ćelije kod ispitanika s različitim intelektualnim sposobnostima. Uzorci tkiva uzimani su uglavnom iz materijala dobijenog tokom operacija na pacijentima sa epilepsijom. U teškim slučajevima neurohirurzi pokušavaju ukloniti žarište opasnih napadaja. Pritom uvijek uklanjaju dijelove zdravog moždanog materijala. Goryunova je proučavala ovaj materijal.

Prvo je testirala kako piramidalne ćelije koje se nalaze u njemu reaguju na električne impulse. Zatim je svaki uzorak izrezala na najtanje kriške, fotografirala ih pod mikroskopom i ponovo na kompjuteru sastavila u trodimenzionalnu sliku. Tako je, na primjer, ustanovila dužinu dendrita - razgranatih izraslina stanica, uz pomoć kojih oni hvataju električne signale. „Istovremeno smo uspostavili vezu sa IQ pacijenata“, objašnjava Gorjunova. "Što su dendriti bili duži i granastiji, to je pojedinac bio pametniji."

Istraživač je to objasnio vrlo jednostavno: dugi, razgranati dendriti mogu ostvariti više kontakata s drugim ćelijama, odnosno primaju više informacija koje mogu obraditi. Ovome se dodaje još jedan faktor: „Zbog jakog grananja, oni mogu istovremeno da obrađuju različite informacije u različitim granama“, naglašava Gorjunova. Zbog ove paralelne obrade, ćelije imaju veliki računski potencijal. „Oni rade brže i produktivnije“, zaključuje Gorjunova.

Samo dio istine

Koliko god ova teza izgledala uvjerljivo, ne može se smatrati potpuno dokazanom, kako sama istraživačica iskreno priznaje. Činjenica je da su uzorci tkiva koje je pregledala uzeti uglavnom iz jednog vrlo ograničenog područja u temporalnim režnjevima. Tu se javlja većina epileptičkih napadaja, pa se u pravilu na ovom području radi operacija epilepsije. „Još ne možemo da kažemo kako stvari stoje u drugim delovima mozga“, priznaje Gorjunova. "Ali novi, još neobjavljeni rezultati istraživanja naše grupe pokazuju, na primjer, da je veza između dužine dendrita i inteligencije jača u lijevoj strani mozga nego u desnoj."

Još uvijek je nemoguće izvući bilo kakve generalne zaključke iz rezultata istraživanja amsterdamskih naučnika. Štaviše, postoje dokazi koji govore o potpuno suprotnom. Dobio ih je Erhan Genç, biopsiholog iz Bochuma. On i njegove kolege su 2018. istraživali i kako se struktura sive tvari razlikuje kod vrlo pametnih i manje inteligentnih ljudi. Istovremeno je došao do zaključka da je snažno grananje dendrita više štetno nego što pogoduje sposobnosti mišljenja.

Istina, Genč nije ispitivao pojedinačne piramidalne ćelije, već je svoje ispitanike stavio u skener mozga. U principu, magnetna rezonanca nije prikladna za ispitivanje najfinijih struktura vlakana - rezolucija slika se u pravilu ispostavlja nedovoljnom. Ali naučnici iz Bochuma koristili su posebnu metodu da vide pravac difuzije tkivne tečnosti.

Dendriti postaju barijere za tečnost. Analizom difuzije moguće je odrediti u kom smjeru se dendriti nalaze, koliko su razgranati i koliko su blizu jedan drugom. Rezultat: kod pametnijih ljudi dendriti pojedinih nervnih ćelija nisu toliko gusti i nemaju tendenciju da se raspadnu u tanke "žice". Ovo zapažanje je dijametralno suprotno zaključcima neuronaučnice Natalije Gorjunove.

Ali zar piramidalnim stanicama nisu potrebne razne vanjske informacije da bi izvršile svoje zadatke u mozgu? Kako je to u skladu sa identifikovanim niskim stepenom grananja? Gench takođe smatra važnom vezu između ćelija, ali po njegovom mišljenju ta veza treba da ima svrhu. „Ako želite da drvo daje više ploda, odrežite suvišne grane“, objašnjava on. - Isti je slučaj i sa sinaptičkim vezama između neurona: kada se rodimo, imamo ih puno. Ali tokom života ih prorjeđujemo i ostavljamo samo one koji su nam važni."

Vjerovatno zahvaljujući tome možemo efikasnije obrađivati informacije.

"Živi kalkulator" Wenzel Grüs radi isto, isključujući sve oko sebe kada rješava problem. Obrada pozadinskih stimulansa bi mu u ovom trenutku bila kontraproduktivna.

Zaista, ljudi s bogatom inteligencijom pokazuju više fokusiranu moždanu aktivnost od manje obdarenih ljudi kada moraju riješiti složen problem. Osim toga, njihov misaoni organ zahtijeva manje energije. Ova dva zapažanja dovela su do takozvane neuronske hipoteze o efikasnosti inteligencije, prema kojoj nije odlučujući intenzitet mozga, već efikasnost.

Previše kuvara pokvari čorbu

Genč vjeruje da njegovi nalazi podržavaju ovu teoriju: „Ako imate posla s ogromnim brojem veza, gdje svaka može doprinijeti rješenju problema, onda to komplikuje stvar, a ne pomaže mu“, kaže on. Prema njegovim riječima, to je isto kao da prije kupovine televizora tražite savjet čak i od onih prijatelja koji se ne razumiju u televizore. Stoga ima smisla potisnuti ometajuće faktore - mišljenja je neuronaučnik iz Bochuma. Vjerovatno pametni ljudi to rade bolje od drugih.

Ali kako se to može usporediti s rezultatima amsterdamske grupe koju vodi Natalia Goryunova? Erkhan Gench ističe da stvar može biti u različitim tehnikama mjerenja. Za razliku od holandskog istraživača, on nije ispitivao pojedinačne ćelije pod mikroskopom, već je mjerio kretanje molekula vode u tkivima. Takođe ističe da stepen grananja piramidalnih ćelija u različitim sektorima mozga može biti različit. "Imamo posla s mozaikom kojem još nedostaje mnogo komada."

Sličniji rezultati istraživanja nalaze se na drugim mjestima: debljina sloja sive tvari je kritična za inteligenciju - vjerovatno zato što glomazni korteks sadrži više neurona, što znači da ima više "računarskog potencijala". Do danas se ova veza smatra dokazanom, a Natalia Goryunova je to još jednom potvrdila u svom radu. "Veličina je bitna" - ovo je prije 180 godina ustanovio njemački anatom Fridrih Tideman (Friedrich Tiedemann). “Neosporno postoji veza između veličine mozga i intelektualne energije”, napisao je 1837. Da bi izmjerio volumen mozga, on je suvim prosom punio lobanje preminulih ljudi, ali tu vezu potvrđuju i moderne metode mjerenja pomoću skenera mozga. Prema različitim procjenama, od 6 do 9% razlika u IQ-u povezano je s razlikom u veličini mozga. Ipak, čini se da je debljina moždane kore kritična.

Međutim, i ovdje ima mnogo misterije. Ovo podjednako važi i za muškarce i za žene, jer kod oba pola manji mozak odgovara i manjim mentalnim kapacitetima. S druge strane, žene imaju u prosjeku 150 grama mozga manje od muškaraca, ali imaju sličan učinak kao muškarci na IQ testovima.

„Istovremeno, strukture mozga muškaraca i žena su različite“, objašnjava Lars Penke sa Univerziteta u Getingenu. "Muškarci imaju više sive tvari, što znači da im je moždana kora deblja, dok žene imaju više bijele tvari." Ali to je također izuzetno važno za našu sposobnost rješavanja problema. Istovremeno, na prvi pogled ne igra tako uočljivu ulogu kao siva tvar. Bijela tvar se uglavnom sastoji od dugih nervnih vlakana. Mogu prenositi električne impulse na velike udaljenosti, ponekad deset centimetara ili više. To je moguće jer su odlično izolovani od svoje okoline slojem zasićene mastima - mijelina. To je mijelinska ovojnica i daje vlaknima bijelu boju. Sprječava gubitak napona zbog kratkih spojeva i također ubrzava prijenos informacija.

Pukotine u "žicama" u mozgu

Ako se piramidalne ćelije mogu smatrati moždanim procesorima, onda je bijela tvar poput kompjuterske magistrale: zahvaljujući njoj, moždani centri koji se nalaze na velikim udaljenostima jedan od drugog mogu međusobno komunicirati i sarađivati u rješavanju problema. Uprkos tome, bijela tvar je dugo bila potcijenjena od strane istraživača inteligencije.

Za to što se ovaj stav sada promijenio zaslužan je, između ostalog, Lars Penke. Prije nekoliko godina otkrio je da je bijela tvar u gorem stanju kod ljudi sa smanjenom inteligencijom. U njihovom mozgu pojedinačne komunikacijske linije se ponekad odvijaju haotično, a ne uredno i paralelno jedna s drugom, mijelinska ovojnica nije optimalno formirana, a s vremena na vrijeme dolazi i do "prekidanja žice". "Ako takvih nezgoda bude više, onda to dovodi do usporavanja obrade informacija i na kraju do činjenice da pojedinac na testovima inteligencije pokazuje lošije rezultate od drugih", objašnjava psiholog ličnosti Penke. Procjenjuje se da je oko 10% razlika u IQ-u posljedica stanja bijele tvari.

Ali da se vratimo razlikama između polova: prema Penkeu, prema nekim studijama, žene su jednako uspješne u intelektualnim zadacima kao i muškarci, ali ponekad koriste i druga područja mozga. O razlozima se može samo nagađati. Djelomično se ova odstupanja mogu objasniti razlikom u strukturi bijele tvari - komunikacijskog kanala između različitih centara mozga. „Bilo kako bilo, na osnovu ovih podataka možemo jasno vidjeti da postoji više od jedne i jedine mogućnosti za korištenje intelekta“, naglašava istraživač iz Bochuma. "Različite kombinacije faktora mogu dovesti do istog nivoa inteligencije."

Dakle, "pametna glava" se sastoji od mnogih komponenti, a njihov omjer može varirati. Piramidalne ćelije su takođe važne kao efikasni procesori, a bela materija kao sistem brze komunikacije i dobro funkcionišuće radne memorije. Tome se dodaju optimalna cerebralna cirkulacija, jak imunitet, aktivni energetski metabolizam itd. Što više nauka uči o fenomenu inteligencije, postaje jasnije da se ona ne može povezati samo s jednom komponentom, pa čak ni s jednim određenim dijelom mozga.

Ali ako sve funkcioniše kako treba, onda je ljudski mozak sposoban da čini neverovatne stvari. To se može vidjeti na primjeru južnokorejskog nuklearnog fizičara Kim Un Younga, koji se s IQ-om od 210 smatra najpametnijom osobom na Zemlji. Sa sedam godina rješavao je složene integralne jednačine u jednoj japanskoj televizijskoj emisiji. Sa osam godina je pozvan u NASA-u u Sjedinjenim Državama, gdje je radio deset godina.

Istina, sam Kim upozorava da se ne pridaje preveliki značaj IQ-u. U članku iz 2010. u Korea Heraldu, napisao je da visoko inteligentni ljudi nisu svemoćni. Kao i svjetski rekordi za sportiste, visoki koeficijent inteligencije samo su jedna od manifestacija ljudskog talenta. "Ako postoji širok spektar darova, onda je moj samo dio njih."