Inteligenca: od genetike do "žic" in "procesorja" človeških možganov

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Zakaj so nekateri ljudje pametnejši od drugih? Že od nekdaj so znanstveniki poskušali ugotoviti, kaj storiti, da bi glava ostala čista. Sklicujoč se na številne znanstvene študije, Spektrum razpravlja o komponentah inteligence - od genetike do "žic" in "procesorja" človeških možganov.

Zakaj so nekateri ljudje pametnejši od drugih? Znanstveniki že od nekdaj poskušajo ugotoviti, kaj je treba storiti, da bi glava dobro razmišljala. Zdaj pa je vsaj jasno: seznam komponent inteligence je daljši od pričakovanega.

Oktobra 2018 je Wenzel Grüs milijonom televizijskih gledalcev pokazal nekaj neverjetnega: študent iz majhnega nemškega mesta Lastrut je z glavo več kot petdesetkrat zapored udaril nogometno žogo, pri čemer je nikoli ni spustil ali dvignil z rokami. Toda dejstvo, da ga je občinstvo ruske televizijske oddaje "Neverjetni ljudje" nagradilo z navdušenim aplavzom, ni pojasnila le športna spretnost mladeniča. Dejstvo je, da je med igranjem z žogo vmes dvignil številko 67 na peto potenco, saj je v samo 60 sekundah prejel desetmestni rezultat.

Wenzel, ki je danes star 17 let, ima edinstven matematični dar: množi, deli in izvleče korenine iz dvanajstmestnih števil brez pisala, papirja ali drugih pripomočkov. Na zadnjem svetovnem prvenstvu v ustnem štetju je zasedel tretje mesto. Kot sam pravi, mu za reševanje posebej težkih matematičnih nalog vzame od 50 do 60 minut: na primer, ko mora dvajsetmestno število razložiti v prafaktorje. Kako mu to uspe? Verjetno ima tu glavno vlogo njegov kratkoročni spomin.

Jasno je, da so Wenzlovi možgani nekoliko boljši od miselnega organa njegovih običajno nadarjenih vrstnikov. Vsaj ko gre za številke. Toda zakaj imajo nekateri ljudje na splošno večjo umsko sposobnost kot drugi? To vprašanje je bilo še vedno v mislih britanskega raziskovalca narave Francisa Galtona pred 150 leti. Hkrati je opozoril na dejstvo, da so pogosto razlike v inteligenci povezane z izvorom osebe. V svojem delu Hereditary Genius sklepa, da je človeško inteligenco mogoče podedovati.

Koktajl z več sestavinami

Kot se je pozneje izkazalo, je bila ta njegova teza – vsaj deloma – pravilna. Ameriška psihologa Thomas Bouchard in Matthew McGue sta analizirala več kot 100 objavljenih študij o podobnosti inteligence med člani iste družine. V nekaterih delih so opisani enojajčni dvojčki, ločeni takoj po rojstvu. Kljub temu so na testih inteligence pokazali skoraj enake rezultate. Dvojčka, ki sta odraščala skupaj, sta si bila po umskih sposobnostih še bolj podobna. Verjetno je nanje pomembno vplivalo tudi okolje.

Danes znanstveniki verjamejo, da je 50-60% inteligence podedovano. Povedano drugače, razlika v IQ med dvema osebama je dobra polovica zaradi strukture njune DNK, ki sta jo prejela od staršev.

V iskanju genov za inteligenco

Vendar pa je iskanje dednega materiala, ki je posebej za to odgovorno, doslej pripeljalo do le malo. Res je, včasih so našli nekaj elementov, ki so bili na prvi pogled povezani z inteligenco. Toda ob natančnejšem pregledu se je to razmerje izkazalo za napačno. Pojavila se je paradoksalna situacija: po eni strani je nešteto študij dokazalo visoko dedno komponento inteligence. Po drugi strani pa nihče ni mogel povedati, kateri geni so za to posebej odgovorni.

V zadnjem času se je slika nekoliko spremenila, predvsem zaradi tehnološkega napredka. Načrt gradnje vsakega posameznika je vsebovan v njegovem DNK - nekakšni velikanski enciklopediji, sestavljeni iz približno 3 milijard črk. Žal je napisana v jeziku, ki ga skoraj ne poznamo. Čeprav lahko beremo črke, nam pomen besedil te enciklopedije ostaja skrit. Tudi če znanstvenikom uspe zaporediti celotno DNK osebe, ne vedo, kateri njeni deli so odgovorni za njegove umske sposobnosti.

Inteligenca in IQ

Beseda intelekt izvira iz latinskega samostalnika intellectus, ki ga lahko prevedemo kot "zaznavanje", "razumevanje", "razumevanje", "razum" ali "um". Psihologi razumejo inteligenco kot splošno mentalno sposobnost, ki zajema različne kompetence: na primer sposobnost reševanja problemov, razumevanja kompleksnih idej, abstraktnega razmišljanja in učenja iz izkušenj.

Inteligenca običajno ni omejena na en predmet, kot je matematika. Nekdo, ki je dober na enem področju, pogosto uspe na drugih. Talent, ki je očitno omejen na en predmet, je redek. Zato mnogi znanstveniki izhajajo iz dejstva, da obstaja splošni faktor inteligence, tako imenovani faktor G.

Vsakdo, ki bo študiral inteligenco, potrebuje metodo za objektivno merjenje. Prvi test inteligence sta razvila francoska psihologa Alfred Binet in Théodore Simon. Prvič so ga uporabili leta 1904 za oceno intelektualnih sposobnosti šolarjev. Na podlagi v ta namen razvitih nalog so izdelali tako imenovano »Binet-Simonovo lestvico duševnega razvoja«. Z njeno pomočjo so določili starost otrokovega intelektualnega razvoja. To je ustrezalo številki na lestvici problemov, ki jih je otrok lahko popolnoma rešil.

Leta 1912 je nemški psiholog William Stern predlagal novo metodo, pri kateri je bila starost intelektualnega razvoja deljena s kronološko starostjo, nastala vrednost pa je bila imenovana inteligentni količnik (IQ). In čeprav se je ime ohranilo do danes, danes IQ ne opisuje več starostnih razmerij. Namesto tega IQ daje predstavo o tem, kako je raven inteligence posameznika povezana s stopnjo inteligence povprečne osebe.

Ljudje se med seboj razlikujemo, zato se razlikujejo tudi njihovi DNK nizi. Vendar se morajo posamezniki z visokim IQ ujemati z vsaj tistimi deli DNK, ki so povezani z inteligenco. Danes znanstveniki izhajajo iz te temeljne teze. S primerjavo DNK več sto tisoč preizkušancev v milijonih delov lahko znanstveniki identificirajo dedne regije, ki prispevajo k oblikovanju višjih intelektualnih sposobnosti.

V zadnjih letih so bile objavljene številne podobne študije. Zahvaljujoč tem analizam postaja slika vedno bolj jasna: posebne umske sposobnosti niso odvisne le od dednih podatkov, temveč od tisočih različnih genov. In vsak od njih prispeva le majhen prispevek k pojavu inteligence, včasih le nekaj stotink odstotka. "Zdaj se verjame, da sta dve tretjini vseh človeških spremenljivih genov neposredno ali posredno povezanih z razvojem možganov in s tem potencialno z inteligenco," poudarja Lars Penke, profesor biološke psihologije osebnosti na univerzi Georg August v Göttingenu.

Sedem zapečatenih skrivnosti

A še vedno obstaja ena velika težava: danes je v strukturi DNK 2000 znanih mest (lokusov), ki so povezana z inteligenco. Toda v mnogih primerih še ni jasno, za kaj so ti lokusi odgovorni. Da bi rešili to uganko, raziskovalci inteligence opazujejo, katere celice se bolj kot druge odzivajo na nove informacije. To lahko pomeni, da so te celice na nek način povezane z miselnimi sposobnostmi.

Hkrati se znanstveniki nenehno soočajo z določeno skupino nevronov - tako imenovanimi piramidnimi celicami. Rastejo v možganski skorji, torej v tisti zunanji ovojnici možganov in malih možganov, ki jo strokovnjaki imenujejo skorja. Vsebuje predvsem živčne celice, ki ji dajejo značilno sivo barvo, zato jo imenujemo »siva snov«.

Morda imajo piramidne celice ključno vlogo pri oblikovanju inteligence. To v vsakem primeru kažejo rezultati študij nevrobiologinje Natalije Goryunove, profesorice na Svobodni univerzi v Amsterdamu.

Pred kratkim je Goryunova objavila rezultate študije, ki je pritegnila pozornost vseh: primerjala je piramidne celice pri osebah z različnimi intelektualnimi sposobnostmi. Vzorci tkiv so bili odvzeti predvsem iz materiala, pridobljenega med operacijami pri bolnikih z epilepsijo. V hujših primerih nevrokirurgi poskušajo odstraniti žarišče nevarnih napadov. Pri tem vedno odstranijo dele zdravega možganskega materiala. Goryunova je preučevala to gradivo.

Najprej je preizkusila, kako se piramidne celice, ki jih vsebuje, reagirajo na električne impulze. Nato je vsak vzorec razrezala na najtanjše rezine, jih fotografirala pod mikroskopom in jih ponovno na računalniku sestavila v tridimenzionalno sliko. Tako je na primer ugotovila dolžino dendritov - razvejanih izrastkov celic, s pomočjo katerih pobirajo električne signale. "Hkrati smo vzpostavili povezavo z IQ bolnikov," pojasnjuje Goryunova. "Daljši in bolj razvejani so bili dendriti, pametnejši je bil posameznik."

Raziskovalec je to pojasnil zelo preprosto: dolgi, razvejani dendriti lahko vzpostavijo več stikov z drugimi celicami, torej prejmejo več informacij, ki jih lahko obdelajo. Temu dodamo še en dejavnik: »Zaradi močne razvejanosti lahko hkrati obdelujejo različne informacije v različnih vejah,« poudarja Goryunova. Zaradi te vzporedne obdelave imajo celice velik računalniški potencial. "Delajo hitreje in bolj produktivno," zaključuje Goryunova.

Le del resnice

Ne glede na to, kako prepričljiva se zdi ta teza, je ni mogoče šteti za popolnoma dokazano, kot odkrito priznava sama raziskovalka. Dejstvo je, da so bili vzorci tkiva, ki jih je pregledala, odvzeti predvsem z enega zelo omejenega območja v temporalnih režnjah. Tam se pojavi večina epileptičnih napadov, zato se praviloma na tem področju izvaja operacija epilepsije. "Ne moremo še reči, kako so stvari v drugih delih možganov," priznava Goryunova. "Toda novi, še neobjavljeni rezultati raziskav naše skupine kažejo na primer, da je razmerje med dolžino dendrita in inteligenco močnejše v levi strani možganov kot v desni."

Iz rezultatov raziskav amsterdamskih znanstvenikov je še vedno nemogoče narediti kakršne koli splošne zaključke. Poleg tega obstajajo dokazi, ki govorijo o ravno nasprotnem. Dobil jih je Erhan Genç, biopsiholog iz Bochuma. Leta 2018 je s sodelavci raziskal tudi, kako se struktura sive snovi razlikuje med zelo pametnimi in manj inteligentnimi ljudmi. Obenem je prišel do zaključka, da močno razvejanost dendritov bolj škoduje kot prispeva k sposobnosti mišljenja.

Res je, Gench ni preiskoval posameznih piramidnih celic, ampak je svoje subjekte postavil v možganski skener. Slikanje z magnetno resonanco načeloma ni primerno za pregledovanje najfinejših struktur vlaken - ločljivost slik se praviloma izkaže za nezadostno. Toda znanstveniki iz Bochuma so uporabili posebno metodo, da bi videli smer difuzije tkivne tekočine.

Dendriti postanejo ovire za tekočino. Z analizo difuzije je mogoče ugotoviti, v kateri smeri se nahajajo dendriti, kako razvejani so in kako blizu so drug drugemu. Rezultat: pri pametnejših ljudeh dendriti posameznih živčnih celic niso tako gosti in se ne nagibajo k razpadanju v tanke »žice«. To opažanje je diametralno nasprotno sklepom nevroznanstvenike Natalije Goryunove.

Toda ali piramidne celice ne potrebujejo različnih zunanjih informacij za opravljanje svojih nalog v možganih? Kako je to skladno z ugotovljeno nizko stopnjo razvejanosti? Genču se zdi pomembna tudi povezava med celicami, vendar bi morala ta povezava po njegovem mnenju imeti namen. »Če želite, da drevo obrodi več sadja, odrežite odvečne veje,« pojasnjuje. - Enako velja za sinaptične povezave med nevroni: ko se rodimo, jih imamo veliko. Toda v življenju jih redčimo in pustimo le tiste, ki so nam pomembni."

Verjetno zaradi tega lahko učinkoviteje obdelujemo informacije.

Enako počne »živi kalkulator« Wenzel Grüs, ki pri reševanju problema izklopi vse okoli sebe. Obdelava dražljajev iz ozadja bi bila zanj na tej točki kontraproduktivna.

Ljudje z bogato inteligenco dejansko pokažejo bolj osredotočeno možgansko aktivnost kot manj nadarjeni ljudje, ko morajo rešiti zapleten problem. Poleg tega njihov miselni organ potrebuje manj energije. Ti dve opažanji sta privedli do tako imenovane nevronske hipoteze o učinkovitosti inteligence, po kateri ni odločilna intenzivnost možganov, temveč učinkovitost.

Preveč kuharjev pokvari juho

Gench meni, da njegove ugotovitve podpirajo to teorijo: »Če imate opravka z ogromnim številom povezav, kjer lahko vsaka prispeva k rešitvi problema, potem to zadevo bolj zaplete kot pa mu pomaga,« pravi. Po njegovih besedah je enako, kot da bi pred nakupom televizorja vprašali za nasvet tudi tiste prijatelje, ki ne razumejo televizorjev. Zato je moteče dejavnike smiselno zatreti – tako meni nevroznanstvenik iz Bochuma. Verjetno pametni ljudje to počnejo bolje kot drugi.

Toda kako se to primerja z rezultati amsterdamske skupine, ki jo vodi Natalia Goryunova? Erkhan Gench poudarja, da je lahko zadeva v različnih merilnih tehnikah. Za razliko od nizozemskega raziskovalca ni preiskoval posameznih celic pod mikroskopom, ampak je meril gibanje molekul vode v tkivih. Poudarja tudi, da je stopnja razvejanosti piramidnih celic v različnih sektorjih možganov lahko različna. "Imamo opravka z mozaikom, ki mu še manjka veliko kosov."

Več podobnih rezultatov raziskav najdemo drugje: debelina plasti sive snovi je ključnega pomena za inteligenco – verjetno zato, ker obsežna skorja vsebuje več nevronov, kar pomeni, da ima več »računskega potenciala«. Do danes se ta povezava šteje za dokazano, Natalia Goryunova pa jo je še enkrat potrdila v svojem delu. "Velikost je pomembna" - to je pred 180 leti ustanovil nemški anatom Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). "Nesporno obstaja povezava med velikostjo možganov in intelektualno energijo," je zapisal leta 1837. Za merjenje volumna možganov je s suhim prosom napolnil lobanje pokojnikov, a to povezavo potrjujejo tudi sodobne metode merjenja s pomočjo možganskih skenerjev. Po različnih ocenah je od 6 do 9 % razlik v IQ povezanih z razliko v velikosti možganov. In vendar se zdi, da je debelina možganske skorje kritična.

Vendar pa je tudi tukaj veliko skrivnosti. To velja enako za moške in ženske, saj pri obeh spolih manjši možgani ustrezajo tudi manjšim umskim sposobnostim. Po drugi strani imajo ženske v povprečju 150 gramov manj možganov kot moški, vendar se na testih IQ obnašajo podobno kot moški.

"Hkrati so možganske strukture moških in žensk različne," pojasnjuje Lars Penke z univerze v Göttingenu. "Moški imajo več sive snovi, kar pomeni, da je njihova možganska skorja debelejša, medtem ko imajo ženske več bele snovi." Je pa izjemno pomemben tudi za našo sposobnost reševanja težav. Hkrati pa na prvi pogled ne igra tako opazne vloge kot siva snov. Bela snov je v glavnem sestavljena iz dolgih živčnih vlaken. Lahko prenašajo električne impulze na dolge razdalje, včasih deset centimetrov ali več. To je mogoče, ker jih od okolice odlično izolira plast z maščobami nasičenih snovi – mielina. Je mielinska ovojnica in daje vlaknom belo barvo. Preprečuje izgubo napetosti zaradi kratkih stikov in tudi pospešuje prenos informacij.

Prelomi "žic" v možganih

Če lahko piramidne celice štejemo za možganske procesorje, potem je bela snov kot računalniško vodilo: zahvaljujoč njej lahko možganski centri, ki se nahajajo na velikih razdaljah drug od drugega, komunicirajo med seboj in sodelujejo pri reševanju težav. Kljub temu so raziskovalci inteligence dolgo podcenjevali belo snov.

Za to, da se je ta odnos zdaj spremenil, je med drugim zaslužen Lars Penke. Pred nekaj leti je ugotovil, da je bela snov pri ljudeh z zmanjšano inteligenco v slabšem stanju. V njihovih možganih posamezne komunikacijske linije včasih tečejo kaotično, ne pa urejeno in vzporedno med seboj, mielinska ovojnica ni oblikovana optimalno in občasno pride do "pretrganja žice". »Če je takih nesreč več, potem to vodi v upočasnitev obdelave informacij in navsezadnje do tega, da posameznik na testih za inteligenco pokaže slabše rezultate kot drugi,« pojasnjuje osebnostna psihologinja Penke. Ocenjuje se, da je približno 10 % razlik v IQ posledica stanja bele snovi.

Toda vrnimo se k razlikam med spoloma: po mnenju Penkeja so po nekaterih študijah ženske enako uspešne pri intelektualnih nalogah kot moški, vendar včasih uporabljajo druga področja možganov. O razlogih je mogoče le ugibati. Deloma je ta odstopanja mogoče razložiti z razliko v strukturi bele snovi – komunikacijskega kanala med različnimi centri možganov. »Kakor koli že, na podlagi teh podatkov lahko jasno vidimo, da obstaja več kot ena in edina priložnost za uporabo intelekta,« poudarja raziskovalec iz Bochuma. "Različne kombinacije dejavnikov lahko vodijo do enake ravni inteligence."

Tako je "pametna glava" sestavljena iz številnih komponent, njihovo razmerje pa se lahko razlikuje. Piramidne celice so pomembne tudi kot učinkoviti procesorji, bela snov pa kot sistem hitre komunikacije in dobro delujoč delovni spomin. Temu dodajo še optimalna možganska cirkulacija, močna imunost, aktivna energijska presnova itd. Bolj ko znanost spoznava fenomen inteligence, bolj je jasno, da je ni mogoče povezati samo z eno komponento in celo z enim določenim delom možganov.

Če pa vse deluje, kot bi moralo, potem so človeški možgani sposobni narediti neverjetne stvari. To lahko vidimo na primeru južnokorejskega jedrskega fizika Kim Un Younga, ki z IQ 210 velja za najpametnejšega človeka na Zemlji. Pri sedmih letih je v japonski televizijski oddaji reševal kompleksne integralne enačbe. Pri osmih letih je bil povabljen v NASA v ZDA, kjer je delal deset let.

Res je, sam Kim svari pred pripisovanjem prevelikega pomena IQ. V članku iz leta 2010 v Korea Heraldu je zapisal, da zelo inteligentni ljudje niso vsemogočni. Tako kot svetovni rekordi za športnike so tudi visoki IQ le ena od manifestacij človeškega talenta. "Če obstaja široka paleta daril, potem je moje le del njih."