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

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Zašto su neki ljudi pametniji od drugih? Od pamtivijeka znanstvenici pokušavaju shvatiti što učiniti kako bi glava bila čista. Pozivajući se na niz znanstvenih studija, Spektrum raspravlja o komponentama inteligencije - od genetike do "žica" i "procesora" ljudskog mozga.

Zašto su neki ljudi pametniji od drugih? Od pamtivijeka znanstvenici pokušavaju shvatiti što je potrebno učiniti kako bi glava dobro razmišljala. Ali sada je barem jasno: popis komponenti inteligencije duži je od očekivanog.

U listopadu 2018. Wenzel Grüs je milijunima TV gledatelja pokazao nešto nevjerojatno: student iz malog njemačkog gradića Lastruta udario je nogometnu loptu glavom više od pedeset puta zaredom, nikad je nije ispustio ili podigao rukama. Ali to što ga je publika ruske TV emisije "Čudesni ljudi" nagradila oduševljenim pljeskom nije objašnjena samo mladom atletskom spretnošću. Činjenica je da je, igrajući loptom, između vremena podigao broj 67 na petu potenciju, nakon što je za samo 60 sekundi dobio deseteroznamenkasti rezultat.

Wenzel, koji danas ima 17 godina, ima jedinstven matematički dar: množi, dijeli i vadi korijene iz dvanaesteroznamenkastih 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 dvadeseteroznamenkasti broj rastaviti u proste faktore. Kako mu to uspijeva? Vjerojatno tu glavnu ulogu igra njegovo kratkoročno pamćenje.

Jasno je da je Wenzelov mozak nešto superiorniji u odnosu na misaoni organ njegovih normalno nadarenih vršnjaka. Barem kada su brojke u pitanju. Ali zašto, općenito, neki ljudi imaju veće mentalne sposobnosti od drugih? Ovo pitanje je još uvijek bilo na umu britanskog istraživača prirode Francisa Galtona prije 150 godina. Istodobno je skrenuo pozornost na činjenicu da su često razlike u inteligenciji povezane s podrijetlom osobe. U svom djelu Hereditary Genius zaključuje da se ljudska inteligencija može naslijediti.

Koktel s više sastojaka

Kako se kasnije pokazalo, ta je njegova teza bila točna - barem djelomično. Američki psiholozi Thomas Bouchard i Matthew McGue analizirali su više od 100 objavljenih studija o sličnosti inteligencije među članovima iste obitelji. U nekim radovima opisani su identični blizanci, razdvojeni odmah nakon rođenja. Unatoč tome, na testovima inteligencije pokazali su gotovo iste rezultate. Blizanci koji su odrasli zajedno bili su još sličniji po mentalnim sposobnostima. Vjerojatno je na njih važan utjecaj imala i okolina.

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

U potrazi za genima za inteligenciju

Međutim, potraga za nasljednim materijalima koji su za to posebno odgovorni do sada je malo toga dovela. Istina, ponekad su pronašli neke elemente koji su na prvi pogled bili povezani s inteligencijom. Ali nakon detaljnijeg pregleda, pokazalo se da je ovaj odnos bio lažan. Nastala je paradoksalna situacija: s jedne strane, nebrojene studije su pokazale visoku nasljednu komponentu inteligencije. S druge strane, nitko nije mogao reći koji su geni posebno odgovorni za to.

U posljednje vrijeme slika se ponešto promijenila, prvenstveno zbog tehnološkog napretka. Plan izgradnje svakog pojedinca sadržan je u njegovom DNK - svojevrsnoj divovskoj 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 znanstvenici uspiju sekvencirati cijeli DNK osobe, ne znaju koji su njezini dijelovi odgovorni za njegove mentalne sposobnosti.

Inteligencija i IQ

Riječ intelekt dolazi od latinske imenice intellectus, što se može prevesti kao "percepcija", "razumijevanje", "razumijevanje", "razum" ili "um". Psiholozi shvaćaju inteligenciju kao opću mentalnu sposobnost koja obuhvaća 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. Netko tko je dobar u jednom području često briljira u drugim. Rijetki su talenti koji su jasno ograničeni na jedan predmet. Stoga mnogi znanstvenici polaze od činjenice da postoji opći faktor inteligencije, takozvani faktor G.

Svatko tko će proučavati inteligenciju treba metodu za objektivno mjerenje. Prvi test inteligencije razvili su francuski psiholozi Alfred Binet i Théodore Simon. Prvi put su ga 1904. upotrijebili za procjenu intelektualnih sposobnosti školaraca. Na temelju zadataka razvijenih u tu svrhu, stvorili su takozvanu "Binet-Simonovu ljestvicu mentalnog razvoja". Uz nju su odredili dob djetetova intelektualnog razvoja. To je odgovaralo broju na ljestvici problema koje je dijete moglo u potpunosti riješiti.

Godine 1912. njemački psiholog William Stern predložio je novu metodu u kojoj je dob intelektualnog razvoja podijeljena s kronološkom dobi, a dobivena vrijednost nazvana je kvocijent inteligencije (IQ). I iako se naziv zadržao do danas, danas IQ više ne opisuje dobne omjere. Umjesto toga, IQ daje ideju o tome kako je razina inteligencije pojedinca u korelaciji s razinom inteligencije prosječne osobe.

Ljudi se razlikuju jedni od drugih, a prema tome se razlikuju i njihovi DNK skupovi. Međutim, osobe s visokim IQ-om moraju odgovarati barem onim dijelovima DNK koji su povezani s inteligencijom. Današnji znanstvenici polaze od ove temeljne teze. Usporedbom DNK stotina tisuća ispitanika u milijunima dijelova, znanstvenici mogu identificirati nasljedne regije koje pridonose formiranju viših intelektualnih sposobnosti.

Posljednjih godina objavljeno je nekoliko sličnih studija. Zahvaljujući ovim analizama, slika postaje sve jasnija: posebne mentalne sposobnosti ne ovise samo o nasljednim podacima, već o tisućama različitih gena. A svaki od njih daje samo mali doprinos fenomenu inteligencije, ponekad samo nekoliko stotinki postotka. “Sada se vjeruje da je dvije trećine svih ljudskih varijabilnih gena izravno ili neizravno povezano s razvojem mozga, a time i potencijalno s inteligencijom”, naglašava Lars Penke, profesor biološke psihologije ličnosti na Sveučilištu Georg August u Göttingenu.

Sedam zapečaćenih misterija

Ali još uvijek postoji jedan veliki problem: danas postoji 2000 poznatih mjesta (lokusa) u strukturi DNK koja su povezana s inteligencijom. No u mnogim slučajevima još nije jasno za što su točno ti lokusi odgovorni. Kako bi riješili ovu zagonetku, istraživači inteligencije promatraju koje će stanice vjerojatnije od drugih reagirati na nove informacije. To može značiti da su te stanice na neki način povezane s misaonim sposobnostima.

Istodobno, znanstvenici se stalno suočavaju s određenom skupinom neurona - takozvanim piramidalnim stanicama. Oni rastu u moždanoj kori, odnosno u toj vanjskoj ljusci mozga i malog mozga, koju stručnjaci nazivaju korteksom. Sadrži uglavnom živčane stanice koje mu daju karakterističnu sivu boju, zbog čega se naziva "siva tvar".

Možda piramidalne stanice igraju ključnu ulogu u formiranju inteligencije. Na to, u svakom slučaju, ukazuju rezultati istraživanja neurobiologinje Natalije Goryunove, profesorice na Slobodnom sveučilištu u Amsterdamu.

Nedavno je Goryunova objavila rezultate istraživanja koje je privuklo pažnju svih: uspoređivala je piramidalne stanice u ispitanika s različitim intelektualnim sposobnostima. Uzorci tkiva uzimani su uglavnom iz materijala dobivenog tijekom operacija pacijenata s epilepsijom. U teškim slučajevima neurokirurzi pokušavaju ukloniti žarište opasnih napadaja. Pritom uvijek uklanjaju dijelove zdravog moždanog materijala. Goryunova je proučavala ovaj materijal.

Najprije je testirala kako piramidalne stanice koje se nalaze u njemu reagiraju na električne impulse. Zatim je svaki uzorak izrezala na najtanje kriške, fotografirala ih pod mikroskopom i ponovno na računalu sastavila u trodimenzionalnu sliku. Tako je, na primjer, ustanovila duljinu dendrita - razgranatih izraslina stanica, uz pomoć kojih pohvataju električne signale. "Istovremeno smo uspostavili vezu s kvocijentom inteligencije pacijenata", objašnjava Goryunova. "Što su dendriti bili duži i razgranatiji, pojedinac je bio pametniji."

Istraživač je to objasnio vrlo jednostavno: dugi, razgranati dendriti mogu ostvariti više kontakata s drugim stanicama, odnosno primaju više informacija koje mogu obraditi. Tome se dodaje još jedan faktor: “Zbog jakog grananja, oni mogu istovremeno obraditi različite informacije u različitim granama”, naglašava Goryunova. Zbog te paralelne obrade, stanice imaju veliki računski potencijal. "Oni rade brže i produktivnije", zaključuje Goryunova.

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 s 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 reći kako stvari stoje u drugim dijelovima mozga", priznaje Goryunova. "No novi, još neobjavljeni rezultati istraživanja naše grupe pokazuju, na primjer, da je odnos između duljine dendrita i inteligencije jači u lijevoj strani mozga nego u desnoj."

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

Istina, Gench nije ispitivao pojedinačne piramidalne stanice, već je svoje ispitanike smjestio u skener mozga. U principu, magnetska rezonancija nije prikladna za ispitivanje najfinijih struktura vlakana - razlučivost slika u pravilu se pokazuje nedovoljnom. No znanstvenici iz Bochuma koristili su posebnu metodu kako bi vidjeli smjer difuzije tkivne tekućine.

Dendriti postaju barijere za tekućinu. Analizom difuzije moguće je odrediti u kojem su smjeru dendriti smješteni, koliko su razgranati i koliko su međusobno blizu. Rezultat: kod pametnijih ljudi dendriti pojedinih živčanih stanica nisu toliko gusti i nemaju tendenciju raspadanja u tanke "žice". Ovo opažanje dijametralno je suprotno zaključcima neuroznanstvenice Natalije Goryunove.

Ali zar piramidalnim stanicama nisu potrebne razne vanjske informacije za obavljanje svojih zadataka u mozgu? Kako je to u skladu s identificiranim niskim stupnjem grananja? Gench također smatra važnom vezu između stanica, no po njegovu mišljenju ta bi povezanost trebala imati svrhu. "Ako želite da drvo daje više ploda, odrežite dodatne grane", objašnjava. - Isti je slučaj i sa sinaptičkim vezama između neurona: kad se rodimo, imamo ih puno. Ali tijekom života ih prorjeđujemo i ostavljamo samo one koji su nam važni."

Vjerojatno zahvaljujući tome možemo učinkovitije obrađivati informacije.

Isto čini i "živi kalkulator" Wenzel Grüs koji pri rješavanju problema isključuje sve oko sebe. Obrada pozadinskih podražaja za njega bi u ovom trenutku bila kontraproduktivna.

Doista, ljudi s bogatom inteligencijom pokazuju više usredotočene moždane aktivnosti od manje nadarenih ljudi kada moraju riješiti složen problem. Osim toga, njihov misaoni organ zahtijeva manje energije. Ova dva zapažanja dovela su do takozvane neuronske hipoteze učinkovitosti inteligencije, prema kojoj nije odlučujući intenzitet mozga, već učinkovitost.

Previše kuhara pokvari juhu

Gench vjeruje da njegova otkrića podupiru ovu teoriju: “Ako imate posla s ogromnim brojem veza, gdje svaka može doprinijeti rješenju problema, onda to prije komplicira stvar nego mu pomaže”, kaže. Prema njegovim riječima, to je isto kao da prije kupnje televizora tražite savjet čak i od onih prijatelja koji se ne razumiju u televizore. Stoga ima smisla potiskivati ometajuće čimbenike - mišljenja je neuroznanstvenica iz Bochuma. Vjerojatno 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 nizozemskog istraživača, on nije ispitivao pojedine stanice pod mikroskopom, već je mjerio kretanje molekula vode u tkivima. Također ističe da stupanj grananja piramidalnih stanica u različitim sektorima mozga može biti različit. "Imamo posla s mozaikom kojem još nedostaje mnogo komada."

Sličniji rezultati istraživanja nalaze se negdje drugdje: debljina sloja sive tvari kritična je za inteligenciju - vjerojatno zato što glomazni korteks sadrži više neurona, što znači da ima više "računalnog potencijala". Do danas se ova veza smatra dokazanom, a Natalia Goryunova to je još jednom potvrdila u svom radu. "Veličina je bitna" - to je prije 180 godina ustanovio njemački anatom Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). “Postoji neporeciva veza između veličine mozga i intelektualne energije”, napisao je 1837. Za mjerenje volumena mozga punio je lubanje pokojnika suhim prosom, no tu povezanost potvrđuju i suvremene metode mjerenja pomoću skenera mozga. Prema različitim procjenama, od 6 do 9% razlika u kvocijentu inteligencije povezano je s razlikom u veličini mozga. Ipak, čini se da je debljina moždane kore kritična.

Međutim, i ovdje postoji mnogo misterija. To se podjednako odnosi i na muškarce i na žene, jer kod oba spola manji mozak odgovara i manjim mentalnim kapacitetima. S druge strane, žene imaju prosječno 150 grama mozga manje od muškaraca, ali na IQ testovima imaju sličan učinak kao i muškarci.

“Istovremeno, strukture mozga muškaraca i žena su različite”, objašnjava Lars Penke sa Sveučilišta u Göttingenu. "Muškarci imaju više sive tvari, što znači da im je moždana kora deblja, dok žene imaju više bijele tvari." Ali to je također iznimno važno za našu sposobnost rješavanja problema. Istodobno, na prvi pogled ne igra tako zamjetnu ulogu kao siva tvar. Bijela tvar se uglavnom sastoji od dugih živčanih vlakana. Mogu prenositi električne impulse na velike udaljenosti, ponekad deset centimetara ili više. To je moguće jer su izvrsno izolirani od svoje okoline slojem tvari 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 stanice mogu smatrati moždanim procesorima, onda je bijela tvar poput računalne sabirnice: zahvaljujući njoj, moždani centri koji se nalaze na velikim udaljenostima jedan od drugog mogu međusobno komunicirati i surađivati u rješavanju problema. Unatoč tome, istraživači inteligencije dugo su podcjenjivali bijelu tvar.

Za to što se taj stav sada promijenio zaslužan je, između ostalog, Lars Penke. Prije nekoliko godina otkrio je da je bijela tvar u gorem stanju kod osoba sa smanjenom inteligencijom. U njihovom mozgu pojedinačne komunikacijske linije ponekad prolaze kaotično, a ne uredno i paralelno jedna s drugom, mijelinska ovojnica se ne formira optimalno, a s vremena na vrijeme dolazi čak i do "prekidanja žice". “Ako takvih nezgoda bude više, onda to dovodi do usporavanja obrade informacija i u konačnici do činjenice da pojedinac na testovima inteligencije pokazuje lošije rezultate od ostalih”, objašnjava psihologinja osobnosti Penke. Procjenjuje se da je oko 10% razlika u IQ-u posljedica stanja bijele tvari.

No, vratimo se razlikama među spolovima: prema Penkeu, prema nekim studijama, žene su jednako uspješne u intelektualnim zadacima kao i muškarci, ali ponekad koriste druga područja mozga. O razlozima se može samo nagađati. Djelomično se ta odstupanja mogu objasniti razlikom u strukturi bijele tvari – komunikacijskog kanala između različitih centara mozga. “Bilo kako bilo, na temelju ovih podataka možemo jasno vidjeti da postoji više od jedne i jedine prilike za korištenje intelekta”, naglašava istraživač iz Bochuma. "Različite kombinacije čimbenika mogu dovesti do iste razine inteligencije."

Dakle, "pametna glava" se sastoji od mnogih komponenti, a njihov omjer može varirati. Piramidalne stanice također su važne kao učinkoviti procesori, a bijela tvar kao sustav brze komunikacije i dobro funkcionirajuće radne memorije. Tome se pridodaju optimalna cerebralna cirkulacija, jak imunitet, aktivni energetski metabolizam i tako dalje. Što više znanost uči o fenomenu inteligencije, to postaje jasnije da se ona ne može povezati samo s jednom komponentom, pa čak ni s jednim određenim dijelom mozga.

Ali ako sve funkcionira kako treba, onda je ljudski mozak sposoban činiti nevjerojatne 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 jednadžbe u jednoj japanskoj televizijskoj emisiji. S osam godina pozvan je u NASA-u u Sjedinjenim Državama, gdje je radio deset godina.

Istina, sam Kim upozorava na pridavanje prevelike važnosti kvocijentu inteligencije. U članku iz 2010. u Korea Heraldu napisao je da visoko inteligentni ljudi nisu svemogući. Poput svjetskih rekorda za sportaše, visoki kvocijent inteligencije samo su jedna od manifestacija ljudskog talenta. "Ako postoji širok raspon darova, onda je moj samo dio njih."