Intelligens: fra genetik til "ledninger" og "processor" af den menneskelige hjerne

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Hvorfor er nogle mennesker klogere end andre? I umindelige tider har videnskabsmænd forsøgt at finde ud af, hvad de skal gøre for at holde hovedet klart. Med henvisning til en række videnskabelige undersøgelser diskuterer Spektrum komponenterne i intelligens - fra genetik til "ledningerne" og "processoren" i den menneskelige hjerne.

Hvorfor er nogle mennesker klogere end andre? I umindelige tider har videnskabsmænd forsøgt at finde ud af, hvad der skal til, for at hovedet kan tænke godt. Men nu er det i det mindste klart: listen over komponenter til intelligens er længere end forventet.

I oktober 2018 viste Wenzel Grüs noget utroligt for millioner af tv-seere: En studerende fra den lille tyske by Lastrut slog en fodbold med hovedet mere end halvtreds gange i træk uden at tabe eller løfte den med hænderne. Men det faktum, at publikum i det russiske tv-show "Amazing People" tildelte ham med entusiastiske bifald, blev ikke kun forklaret af den unge mands atletiske fingerfærdighed. Faktum er, at han, mens han spillede bolden, mellem gange hævede tallet 67 til femte potens efter at have modtaget et ti-cifret resultat på kun 60 sekunder.

Wenzel, der er 17 i dag, har en unik matematisk begavelse: han multiplicerer, dividerer og udtrækker rødder fra tolvcifrede tal uden kuglepen, papir eller andre hjælpemidler. Ved det sidste verdensmesterskab i mundtlig tælling tog han tredjepladsen. Som han selv siger, tager det ham fra 50 til 60 minutter at løse særligt vanskelige matematiske problemer: For eksempel når han skal indregne et tyvecifret tal i primfaktorer. Hvordan gør han det? Sandsynligvis spiller hans korttidshukommelse hovedrollen her.

Det er tydeligt, at Wenzels hjerne er noget overlegen i forhold til det tænkende organ hos hans normalt begavede jævnaldrende. I hvert fald når det kommer til tal. Men hvorfor har nogle mennesker generelt større mental kapacitet end andre? Dette spørgsmål var stadig på sinde hos den britiske naturforsker Francis Galton for 150 år siden. Samtidig henledte han opmærksomheden på det faktum, at forskelle i intelligens ofte er forbundet med en persons oprindelse. I sit værk Hereditary Genius konkluderer han, at menneskelig intelligens kan nedarves.

Multi-ingrediens cocktail

Som det senere viste sig, var hans tese korrekt - i hvert fald delvist. Amerikanske psykologer Thomas Bouchard og Matthew McGue analyserede mere end 100 offentliggjorte undersøgelser af intelligensens lighed blandt medlemmer af samme familie. I nogle værker er enæggede tvillinger blevet beskrevet, adskilt umiddelbart efter fødslen. På trods af dette viste de på intelligenstests næsten de samme resultater. Tvillingerne, der voksede op sammen, var endnu mere ens med hensyn til mentale evner. Sandsynligvis har miljøet også haft en vigtig indflydelse på dem.

I dag mener forskere, at 50-60% af intelligensen er nedarvet. Med andre ord er forskellen i IQ mellem to mennesker godt halvdelen på grund af strukturen af deres DNA modtaget fra deres forældre.

På jagt efter gener til intelligens

Søgningen efter de arvematerialer, der specifikt er ansvarlige for dette, har dog indtil videre ført til lidt. Sandt nok fandt de nogle gange nogle elementer, der ved første øjekast var relateret til intelligens. Men ved nærmere eftersyn viste dette forhold sig at være falsk. En paradoksal situation opstod: På den ene side viste utallige undersøgelser en høj arvelig komponent af intelligens. På den anden side kunne ingen fortælle, hvilke gener der var specifikt ansvarlige for dette.

På det seneste har billedet ændret sig en del, primært på grund af teknologiske fremskridt. Byggeplanen for hver enkelt person er indeholdt i hans DNA - en slags kæmpe encyklopædi, bestående af cirka 3 milliarder bogstaver. Desværre er den skrevet i et sprog, som vi næsten ikke kender. Selvom vi kan læse bogstaverne, forbliver betydningen af teksterne i denne encyklopædi skjult for os. Selvom det lykkes for forskere at sekventere hele en persons DNA, ved de ikke, hvilke dele af det, der er ansvarlige for hans mentale evner.

Intelligens og IQ

Ordet intellekt kommer fra det latinske navneord intellectus, som kan oversættes til "opfattelse", "forståelse", "forståelse", "fornuft" eller "sind". Psykologer forstår intelligens som en generel mental evne, der omfatter forskellige kompetencer: for eksempel evnen til at løse problemer, forstå komplekse ideer, tænke abstrakt og lære af erfaringer.

Intelligens er normalt ikke begrænset til ét fag, såsom matematik. En person, der er god på ét område, udmærker sig ofte på andre. Talenter, der klart er begrænset til ét emne, er sjældne. Derfor går mange videnskabsmænd ud fra det faktum, at der er en generel intelligensfaktor, den såkaldte faktor G.

Enhver, der skal studere intelligens, har brug for en metode til at måle den objektivt. Den første intelligenstest blev udviklet af de franske psykologer Alfred Binet og Théodore Simon. De brugte det for første gang i 1904 til at vurdere skolebørns intellektuelle evner. På baggrund af de opgaver, der er udviklet til dette formål, skabte de den såkaldte "Binet-Simon-skala for mental udvikling." Med dens hjælp bestemte de alderen for barnets intellektuelle udvikling. Det svarede til et tal på en skala af problemer, som barnet helt kunne løse.

I 1912 foreslog den tyske psykolog William Stern en ny metode, hvor den intellektuelle udviklings tidsalder blev divideret med den kronologiske alder, og den resulterende værdi blev kaldt intelligenskvotienten (IQ). Og selvom navnet har overlevet den dag i dag, beskriver IQ i dag ikke længere aldersforhold. I stedet giver IQ en idé om, hvordan et individs intelligensniveau hænger sammen med gennemsnitspersonens intelligensniveau.

Mennesker adskiller sig fra hinanden, og derfor er deres DNA-sæt forskellige. Personer med høj IQ skal dog matche mindst de dele af DNA, der er forbundet med intelligens. Forskere i dag går ud fra denne grundlæggende afhandling. Ved at sammenligne DNA fra hundredtusindvis af testpersoner i millioner af dele, kan forskere identificere de arvelige områder, der bidrager til dannelsen af højere intellektuelle evner.

En række lignende undersøgelser er blevet publiceret i de senere år. Takket være disse analyser bliver billedet mere og mere klart: særlige mentale evner afhænger ikke kun af arvelige data, men af tusindvis af forskellige gener. Og hver af dem yder kun et lille bidrag til fænomenet intelligens, nogle gange kun et par hundrededele af en procent. "Det menes nu, at to tredjedele af alle menneskelige variable gener er direkte eller indirekte forbundet med hjernens udvikling og dermed potentielt med intelligens," understreger Lars Penke, professor i biologisk personlighedspsykologi ved Georg August Universitetet i Göttingen.

Seven Sealed Mystery

Men der er stadig et stort problem: I dag er der 2.000 kendte steder (loci) i DNA-strukturen, som er forbundet med intelligens. Men i mange tilfælde er det endnu ikke klart, hvad disse loci præcist er ansvarlige for. For at løse dette puslespil observerer intelligensforskere, hvilke celler der er mere tilbøjelige end andre til at reagere på ny information. Det kan betyde, at disse celler på en eller anden måde er forbundet med tænkeevner.

Samtidig står forskerne konstant over for en bestemt gruppe neuroner - de såkaldte pyramideceller. De vokser i hjernebarken, altså i den ydre skal af hjernen og lillehjernen, som eksperter kalder cortex. Den indeholder hovedsageligt nerveceller, der giver den dens karakteristiske grå farve, hvorfor den kaldes "grå stof".

Måske spiller pyramideceller en nøglerolle i dannelsen af intelligens. Dette indikeres under alle omstændigheder af resultaterne af undersøgelser udført af neurobiologen Natalia Goryunova, professor ved Det Frie Universitet i Amsterdam.

For nylig offentliggjorde Goryunova resultaterne af en undersøgelse, der tiltrak alles opmærksomhed: hun sammenlignede pyramideceller i forsøgspersoner med forskellige intellektuelle evner. Vævsprøver blev hovedsageligt taget fra materiale opnået under operationer på patienter med epilepsi. I alvorlige tilfælde forsøger neurokirurger at fjerne fokus på farlige anfald. Derved fjerner de altid dele af sundt hjernemateriale. Det var dette materiale, Goryunova studerede.

Hun testede først, hvordan pyramidecellerne i den reagerer på elektriske impulser. Hun skar derefter hver prøve i tyndeste skiver, fotograferede dem under et mikroskop og samlede dem igen på computeren til et tredimensionelt billede. Således etablerede hun for eksempel længden af dendritter - forgrenede udvækster af celler, ved hjælp af hvilke de opfanger elektriske signaler. "Samtidig etablerede vi en forbindelse med patienternes IQ," forklarer Goryunova. "Jo længere og mere forgrenede dendritterne var, jo klogere var individet."

Forskeren forklarede dette meget enkelt: lange, forgrenede dendritter kan skabe flere kontakter med andre celler, det vil sige, at de modtager mere information, som de kan behandle. Hertil kommer endnu en faktor: "På grund af den stærke forgrening kan de samtidigt behandle forskellig information i forskellige grene," understreger Goryunova. På grund af denne parallelle behandling har celler et stort beregningspotentiale. "De arbejder hurtigere og mere produktivt," slutter Goryunova.

Kun en del af sandheden

Uanset hvor overbevisende denne tese kan virke, kan den ikke anses for fuldt bevist, som forskeren selv ærligt indrømmer. Faktum er, at de vævsprøver, hun undersøgte, hovedsageligt blev taget fra et meget begrænset område i tindingelapperne. De fleste epileptiske anfald opstår der, og derfor udføres der som regel operation for epilepsi i dette område. "Vi kan endnu ikke sige, hvordan tingene er i andre dele af hjernen," indrømmer Goryunova. "Men nye, endnu upublicerede forskningsresultater fra vores gruppe viser for eksempel, at sammenhængen mellem dendritlængde og intelligens er stærkere i venstre side af hjernen end i højre."

Det er stadig umuligt at drage nogen generelle konklusioner fra forskningsresultaterne fra Amsterdam-forskerne. Desuden er der beviser, der taler om det stik modsatte. De blev anskaffet af Erhan Genç, en biopsykolog fra Bochum. I 2018 undersøgte han og hans kolleger også, hvordan strukturen af grå substans adskiller sig mellem meget kloge og mindre intelligente mennesker. Samtidig kom han til den konklusion, at dendritters stærke forgrening er mere skadelig end befordrende for tænkeevnen.

Sandt nok undersøgte Gench ikke individuelle pyramideceller, men placerede sine forsøgspersoner i en hjernescanner. I princippet er magnetisk resonansbilleddannelse ikke egnet til at undersøge de fineste fiberstrukturer - opløsningen af billederne viser sig som regel at være utilstrækkelig. Men Bochum-forskerne brugte en særlig metode til at se retningen for diffusion af vævsvæske.

Dendritter bliver barrierer for væske. Ved at analysere diffusion er det muligt at bestemme, i hvilken retning dendritterne er placeret, hvor forgrenede de er, og hvor tæt de er på hinanden. Resultat: Hos klogere mennesker er de enkelte nervecellers dendritter ikke så tætte og har ikke tendens til at gå i opløsning i tynde "tråde". Denne observation er diametralt modsat konklusionerne fra neuroforskeren Natalia Goryunova.

Men har pyramideceller ikke brug for en række ydre informationer for at udføre deres opgaver i hjernen? Hvordan stemmer dette overens med den identificerede lave grad af forgrening? Gench anser også forbindelsen mellem celler for vigtig, men efter hans mening burde denne forbindelse have et formål. "Hvis du vil have, at træet skal bære mere frugt, så klip de ekstra grene af," forklarer han. - Det samme er tilfældet med synaptiske forbindelser mellem neuroner: når vi bliver født, har vi mange af dem. Men i løbet af vores liv tynder vi dem ud og efterlader kun dem, der er vigtige for os."

Det er formentlig takket være dette, at vi kan behandle oplysninger mere effektivt.

Den "levende lommeregner" Wenzel Grüs gør det samme, og slukker for alt omkring ham, når han skal løse et problem. At behandle baggrundsstimuli ville være kontraproduktivt for ham på dette tidspunkt.

Faktisk viser mennesker med rig intelligens mere fokuseret hjerneaktivitet end mindre begavede mennesker, når de skal løse et komplekst problem. Derudover kræver deres tænkende organ mindre energi. Disse to observationer førte til den såkaldte neurale hypotese om intelligenseffektivitet, ifølge hvilken det ikke er hjernens intensitet, der er afgørende, men effektiviteten.

For mange kokke fordærver maden

Gench mener, at hans resultater understøtter denne teori: "Hvis du har at gøre med et stort antal forbindelser, hvor hver enkelt kan bidrage til løsningen af et problem, så komplicerer det sagen i stedet for at hjælpe ham," siger han. Ifølge ham er det det samme som at spørge om råd selv fra de venner, der ikke forstår tv, før de køber et tv. Derfor er det fornuftigt at undertrykke forstyrrende faktorer - det mener neuroforskeren fra Bochum. Sandsynligvis kloge mennesker gør det bedre end andre.

Men hvordan er dette sammenlignet med resultaterne af Amsterdam-gruppen ledet af Natalia Goryunova? Erkhan Gench påpeger, at sagen kan være i forskellige måleteknikker. I modsætning til den hollandske forsker undersøgte han ikke individuelle celler i mikroskop, men målte vandmolekylers bevægelse i væv. Han påpeger også, at graden af forgrening af pyramideceller i forskellige dele af hjernen kan være forskellig. "Vi har at gøre med en mosaik, der stadig mangler mange stykker."

Flere lignende forskningsresultater findes andre steder: tykkelsen af det grå stoflag er afgørende for intelligens - formentlig fordi den omfangsrige cortex indeholder flere neuroner, hvilket betyder, at den har mere "beregningspotentiale." Til dato anses denne forbindelse for bevist, og Natalia Goryunova bekræftede det igen i sit arbejde. "Størrelse betyder noget" - dette blev etableret for 180 år siden af den tyske anatom Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). "Der er unægtelig en sammenhæng mellem hjernestørrelse og intellektuel energi," skrev han i 1837. For at måle hjernens volumen fyldte han kranier på afdøde mennesker med tør hirse, men denne sammenhæng bekræftes også af moderne målemetoder ved hjælp af hjernescannere. Ifølge forskellige skøn er fra 6 til 9% af forskellene i IQ forbundet med forskellen i hjernestørrelse. Og alligevel ser tykkelsen af hjernebarken ud til at være kritisk.

Der er dog også meget mystik her. Det gælder ligeligt for mænd og kvinder, for hos begge køn svarer mindre hjerner også til mindre mentale kapaciteter. Til gengæld har kvinder i gennemsnit 150 gram mindre hjerner end mænd, men de præsterer på samme måde som mænd på IQ-tests.

"Samtidig er mænds og kvinders hjernestrukturer forskellige," forklarer Lars Penke fra universitetet i Göttingen. "Mænd har mere grå substans, hvilket betyder, at deres hjernebark er tykkere, mens kvinder har mere hvid substans." Men det er også ekstremt vigtigt for vores evne til at løse problemer. Samtidig spiller det ved første øjekast ikke en så mærkbar rolle som grå substans. Det hvide stof består hovedsageligt af lange nervetråde. De kan transmittere elektriske impulser over lange afstande, nogle gange ti centimeter eller mere. Dette er muligt, fordi de er fremragende isoleret fra deres omgivelser af et lag af fedtmættet stof - myelin. Det er myelinskeden og giver fibrene en hvid farve. Det forhindrer spændingstab på grund af kortslutninger og fremskynder også overførslen af information.

Brud i "ledningerne" i hjernen

Hvis pyramideceller kan betragtes som hjerneprocessorer, så er den hvide substans som en computerbus: Takket være den kan hjernecentre placeret i stor afstand fra hinanden kommunikere med hinanden og samarbejde om at løse problemer. På trods af dette er hvid substans længe blevet undervurderet af intelligensforskere.

At den holdning nu har ændret sig, skyldes blandt andet Lars Penke. For flere år siden fandt han ud af, at hvidt stof er i en værre tilstand hos mennesker med nedsat intelligens. I deres hjerner løber enkelte kommunikationslinjer nogle gange kaotisk, og ikke pænt og parallelt med hinanden, myelinskeden dannes ikke optimalt, og fra tid til anden opstår endda "ledningsbrud". "Hvis der er flere sådanne ulykker, så fører det til en opbremsning i informationsbehandlingen og i sidste ende til, at individet på intelligenstest viser dårligere resultater end andre," forklarer personlighedspsykologen Penke. Det anslås, at omkring 10% af forskellene i IQ skyldes tilstanden af det hvide stof.

Men tilbage til forskellene mellem kønnene: Ifølge Penke er kvinder ifølge nogle undersøgelser lige så succesfulde med intellektuelle opgaver som mænd, men de bruger nogle gange andre områder af hjernen. Årsagerne kan man kun gætte på. Til dels kan disse afvigelser forklares med forskellen i strukturen af den hvide substans – en kommunikationskanal mellem forskellige centre i hjernen. "Hvordan det end er, kan vi på baggrund af disse data tydeligt se, at der er mere end én og eneste mulighed for at bruge intellektet," understreger forskeren fra Bochum. "Forskellige kombinationer af faktorer kan føre til det samme niveau af intelligens."

Et "smart hoved" består således af mange komponenter, og deres forhold kan variere. Pyramideceller er også vigtige som effektive processorer, og hvid substans som et system med hurtig kommunikation og en velfungerende arbejdshukommelse. Hertil kommer optimal cerebral cirkulation, stærk immunitet, aktiv energistofskifte og så videre. Jo mere videnskaben lærer om fænomenet intelligens, jo tydeligere bliver det, at det ikke kan forbindes med kun én komponent og endda med én bestemt del af hjernen.

Men hvis alt fungerer, som det skal, så er den menneskelige hjerne i stand til at gøre fantastiske ting. Dette kan ses i eksemplet med den sydkoreanske atomfysiker Kim Un Young, der med en IQ på 210 anses for at være den klogeste person på Jorden. I en alder af syv løste han komplekse integralligninger i et japansk tv-show. Som otteårig blev han inviteret til NASA i USA, hvor han arbejdede i ti år.

Sandt nok advarer Kim selv mod at lægge for stor vægt på IQ. I en artikel fra 2010 i Korea Herald skrev han, at meget intelligente mennesker ikke er almægtige. Ligesom verdensrekorder for atleter er høje IQ'er kun en manifestation af menneskeligt talent. "Hvis der er en bred vifte af gaver, så er min kun en del af dem."