Varför är vissa människor smartare än andra? Sedan urminnestiden har forskare försökt ta reda på vad som måste göras för att huvudet ska förstå väl. Men nu är det åtminstone tydligt: listan över komponenter för intelligens är längre än väntat.
I oktober 2018 visade Wenzel Grüs något otroligt för miljontals TV-tittare: en student från den lilla tyska staden Lastrut slog en fotboll med huvudet mer än femtio gånger i rad utan att tappa eller plocka upp den med händerna. Men det faktum att publiken på den ryska TV-serien "Amazing People" belönade honom med entusiastiskt applåder förklarades inte bara av den unga mans atletiska färdighet. Faktum är att medan han spelade med bollen höjde han ibland antalet 67 till den femte kraften efter att ha fått ett tiosiffrigt resultat på bara 60 sekunder.
Wenzel, som är 17 år idag, har en unik matematisk gåva: han multiplicerar, delar upp och drar ut rötter från tolvsiffriga siffror utan penna, papper eller andra hjälpmedel. Vid det sista världsmästerskapet i muntlig räkning tog han tredje plats. Som han själv säger tar det honom från 50 till 60 minuter att lösa särskilt svåra matematiska problem: till exempel när han behöver fakturera ett tjugosiffrigt tal i primära faktorer. Hur gör han det? Förmodligen spelar hans kortvariga minne huvudrollen här.
Det är tydligt att Wenzels hjärna är något överlägsen det tänkande organet för hans normalt begåvade kamrater. Åtminstone när det gäller siffror. Men varför i allmänhet har vissa människor större mentala förmågor än andra? Denna fråga låg fortfarande i tankarna hos den brittiska naturforskaren Francis Galton för 150 år sedan. Samtidigt uppmärksammade han på det faktum att ofta skillnader i intelligens är förknippade med en persons ursprung. I sitt arbete Hereditary Genius drar han slutsatsen att mänsklig intelligens kan ärvas.
Som det visade sig senare var den här avhandlingen korrekt - åtminstone delvis. De amerikanska psykologerna Thomas Bouchard och Matthew McGue analyserade mer än 100 publicerade studier av intelligensen likhet mellan medlemmar av samma familj. I vissa verk har identiska tvillingar beskrivits, separerade omedelbart efter födseln. Trots detta visade de nästan samma resultat på underrättelsetester. Tvillingarna som växte upp tillsammans var ännu mer likartade när det gäller mentala förmågor. Förmodligen hade miljön också ett stort inflytande på dem.
Idag tror forskare att 50-60% av intelligensen ärvs. Med andra ord, skillnaden i IQ mellan två personer är en bra hälft på grund av strukturen i deras DNA som har fått från sina föräldrar.
På jakt efter gener för intelligens
Emellertid har sökningen efter det ärftliga materialet som särskilt ansvarar för detta hittills lett till lite. Det är riktigt, ibland fann de några element som vid första anblicken var relaterade till intelligens. Men vid närmare granskning visade sig detta förhållande vara falskt. En paradoxal situation uppstod: Å ena sidan visade otaliga studier en hög ärftlig komponent av intelligens. Å andra sidan kunde ingen säga vilka gener som var specifikt ansvariga för detta.
Nyligen har bilden förändrats något, främst på grund av tekniska framsteg. Byggnadsplanen för varje enskild person finns i hans DNA - ett slags jätte encyklopedi, som består av cirka 3 miljarder bokstäver. Tyvärr är det skrivet på ett språk som vi knappast känner till. Även om vi kan läsa bokstäverna förblir betydelsen av texterna i detta leksik dold för oss. Även om forskare lyckas sekvensera hela personens DNA, vet de inte vilka delar av det som är ansvariga för hans mentala förmåga.
Intelligens och IQ
Ordet intellekt kommer från det latinska substantivet intellectus, som kan översättas som "uppfattning", "förståelse", "förståelse", "förnuft" eller "sinne". Psykologer förstår intelligens som en allmän mental förmåga som omfattar olika kompetenser: till exempel förmågan att lösa problem, förstå komplexa idéer, tänka abstrakt och lära av erfarenhet.
Intelligens är vanligtvis inte begränsat till ett ämne, till exempel matematik. Någon som är bra på ett område utmärker sig ofta i andra. Talanger som är klart begränsade till ett ämne är sällsynta. Därför går många forskare från det faktum att det finns en generell intelligensfaktor, den så kallade faktorn G.
Den som ska studera intelligens behöver en metod för att mäta den objektivt. Det första underrättelsetestet utvecklades av de franska psykologerna Alfred Binet och Théodore Simon. De använde det för första gången 1904 för att bedöma skolbarns intellektuella förmågor. På grundval av de uppgifter som utvecklats för detta ändamål skapade de den så kallade "Binet-Simon skalan för mental utveckling." Med sin hjälp bestämde de åldern för barnets intellektuella utveckling. Det motsvarade ett nummer på en skala av problem som barnet helt kunde lösa.
1912 föreslog den tyska psykologen William Stern en ny metod där ålder för intellektuell utveckling delades med kronologisk ålder, och det resulterande värdet kallades intelligenskvotienten (IQ). Och även om namnet har överlevt fram till idag, beskriver IQ idag inte längre åldersförhållanden. Istället ger IQ en uppfattning om hur individens intelligensnivå förhåller sig till den genomsnittliga personens intelligensnivå.
Människor skiljer sig från varandra och följaktligen skiljer sig deras DNA-uppsättningar. Emellertid måste individer med hög IQ matcha åtminstone de delar av DNA som är associerade med intelligens. Forskare idag fortsätter från denna grundläggande avhandling. Genom att jämföra DNA från hundratusentals testpersoner i miljoner delar kan forskare bestämma de ärftliga regionerna som bidrar till bildandet av högre intellektuella förmågor.
Ett antal liknande studier har publicerats under senare år. Tack vare dessa analyser blir bilden allt tydligare: speciella mentala förmågor beror inte bara på ärftliga data, utan av tusentals olika gener. Och var och en av dem ger bara ett litet bidrag till fenomenet intelligens, ibland bara några hundra hundra av en procent. "Man tror nu att två tredjedelar av alla mänskliga variabla gener är direkt eller indirekt associerade med hjärnutveckling och därmed potentiellt med intelligens," säger Lars Penke, professor i biologisk personlighetspsykologi vid Georg August University i Göttingen.
Seven Sealed Mystery
Men det finns fortfarande ett stort problem: idag finns det 2 000 platser (loci) i DNA-strukturen som är förknippade med intelligens. Men i många fall är det ännu inte klart vad exakt dessa lokaler är ansvariga för. För att lösa detta mysterium observerar underrättelseforskare vilka celler som är mer benägna än andra att svara på ny information. Det kan innebära att dessa celler på något sätt är kopplade till tänkande.
Samtidigt möter forskare ständigt en viss grupp neuroner - de så kallade pyramidala cellerna. De växer i hjärnbarken, det vill säga i det yttre skalet i hjärnan och hjärnbotten, som experter kallar cortex. Den innehåller främst nervceller som ger den sin karakteristiska grå färg, varför den kallas "grå substans".
Kanske spelar pyramidala celler en nyckelroll i bildandet av intelligens. Detta indikeras i alla fall av resultaten från forskning utförd av neurobiologen Natalia Goryunova, professor vid Free University of Amsterdam.
Nyligen publicerade Goryunova resultaten från en studie som väckte allas uppmärksamhet: hon jämförde pyramidala celler hos personer med olika intellektuella förmågor. Vävnadsprover togs huvudsakligen från material erhållet under operationer på patienter med epilepsi. I svåra fall försöker neurokirurger ta bort fokus för farliga kramper. På så sätt tar de alltid bort delar av friskt hjärnmaterial. Det var detta material som Goryunova studerade.
Hon testade först hur de pyramidala cellerna som finns i den reagerar på elektriska impulser. Hon klippte sedan varje prov i tunnare skivor, fotograferade dem under ett mikroskop och monterade dem igen på datorn till en tredimensionell bild. Således fastställde hon till exempel längden på dendritter - de grenade utväxtarna av celler som de tar upp elektriska signaler med. "Samtidigt etablerade vi en koppling till patientens IQ," förklarar Goryunova. "Ju längre och mer grenade dendriterna var, desto smartare var individen."
Forskaren förklarade detta på ett mycket enkelt sätt: långa, grenade dendriter kan skapa fler kontakter med andra celler, det vill säga de får mer information som de kan behandla. Till detta kommer ytterligare en faktor:”På grund av den starka greningen kan de samtidigt bearbeta olika information i olika grenar,” betonar Goryunova. På grund av denna parallella behandling har celler stor beräkningspotential. "De arbetar snabbare och mer produktivt", avslutar Goryunova.
Endast en del av sanningen
Oavsett hur övertygande denna avhandling kan verka kan den inte anses vara helt beprövad, som forskaren själv medger. Faktum är att vävnadsproven hon studerade huvudsakligen togs från ett mycket begränsat område i de temporala loberna. De flesta epileptiska anfall förekommer där, och därför utförs som regel kirurgi för epilepsi i detta område. "Vi kan ännu inte säga hur saker är i andra delar av hjärnan," medger Goryunova. "Men ny, opublicerad forskning från vår grupp visar till exempel att förhållandet mellan dendritlängd och intelligens är starkare i vänsterhjärnan än till höger."
Det är fortfarande omöjligt att dra några allmänna slutsatser från forskarna från Amsterdamforskarna. Dessutom finns det bevis som talar om det motsatta. De erhölls av en biopsykolog från Bochum, Erhan Genç. År 2018 undersökte han och hans kollegor hur strukturen i gråmaterial skiljer sig mellan mycket smarta och mindre intelligenta människor. Samtidigt kom han till slutsatsen att den starka förgrening av dendriter är mer skadlig än som bidrar till tänkningsförmågan.
Det är riktigt, Gench undersökte inte enskilda pyramidala celler, utan placerade sina försökspersoner i en hjärnskanner. I princip är magnetiska resonansavbildningsmaskiner inte lämpliga för att undersöka de finaste fiberstrukturerna - bildernas upplösning, som regel, visar sig vara otillräcklig. Men Bochum-forskarna använde en speciell metod för att se riktningen för diffusion av vävnadsvätska.
Dendriter blir barriärer mot vätska. Genom att analysera diffusion är det möjligt att bestämma i vilken riktning dendriterna är belägna, hur grenade de är och hur nära varandra är. Resultat: hos smartare människor är dendritterna från enskilda nervceller inte så täta och tenderar inte att sönderdelas i tunna "trådar". Denna observation är diametralt motsatt av slutsatserna från neurovetenskapsmannen Natalia Goryunova.
Men behöver inte pyramidala celler en mängd information utanför för att utföra sina uppgifter i hjärnan? Hur överensstämmer detta med den identifierade låga graden av gren? Gench anser också att kopplingen mellan celler är viktig, men enligt hans åsikt borde denna koppling ha ett syfte. "Om du vill att trädet ska bära mer frukt, skär av de extra grenarna," förklarar han. - Samma sak är fallet med synaptiska förbindelser mellan neuroner: när vi är födda har vi många av dem. Men under våra liv tynnar vi dem ut och lämnar bara de som är viktiga för oss."
Antagligen är det tack vare detta att vi kan behandla information mer effektivt.
Den "levande kalkylatorn" Wenzel Grius gör samma sak och stänger av allt omkring honom när han löser ett problem. Att bearbeta bakgrundstimuli skulle vara kontraproduktivt för honom vid denna tidpunkt.
Faktum är att människor med rik intelligens uppvisar mer fokuserad hjärnaktivitet än mindre begåvade människor när de måste lösa ett komplext problem. Dessutom kräver deras tänkande organ mindre energi. Dessa två observationer ledde till den så kallade neurala hypotesen om intelligenseffektivitet, enligt vilken det inte är hjärnans intensitet som är avgörande, utan effektivitet.
Ju fler kockar desto sämre soppa
Gench tror att hans fynd stöder denna teori: "Om du har att göra med ett stort antal förbindelser, där var och en kan bidra till lösningen av ett problem, så komplicerar det saken snarare än att hjälpa honom," säger han. Enligt honom är det samma sak som att be om råd även från de vänner som inte förstår TV innan de köper en TV. Därför är det vettigt att undertrycka störande faktorer - så tror neurovetenskapsmannen från Bochum. Förmodligen smarta människor gör det bättre än andra.
Men hur kan detta jämföras med resultaten från Amsterdam-gruppen som leds av Natalia Goryunova? Erkhan Gench påpekar att frågan kan vara i olika mätmetoder. Till skillnad från den nederländska forskaren undersökte han inte enskilda celler under ett mikroskop utan mätte rörelsen av vattenmolekyler i vävnader. Han påpekar också att graden av förgrening av pyramidala celler i olika delar av hjärnan kan vara annorlunda. "Vi har att göra med en mosaik som fortfarande saknar många bitar."
Mer liknande forskningsresultat hittas någon annanstans: tjockleken på gråmaterialskiktet är avgörande för intellektuell förmåga - antagligen eftersom huvuddelen av hjärnbarken innehåller fler nervceller, vilket innebär att den har mer "beräkningspotential." Idag anses denna anknytning vara beprövad, och Natalia Goryunova bekräftade återigen det i sitt arbete. "Storlek är viktig" - detta upprättades för 180 år sedan av den tyska anatomisten Friedrich Tiedemann. "Det finns onekligen en koppling mellan hjärnstorlek och intellektuell energi," skrev han 1837. För att mäta hjärnans volym fyllde han döda människors kranier med torr hirs, men denna anslutning bekräftas också med moderna mätmetoder med hjälp av hjärnskannrar. Enligt olika uppskattningar,6 till 9% av IQ-skillnaderna är associerade med skillnader i hjärnstorlek. Och ändå tycks tjockleken på hjärnbarken vara kritisk.
Men det finns mycket mysterium här också. Detta gäller lika mycket för män och kvinnor, eftersom hos båda könen motsvarar mindre hjärnor mindre mentala förmågor. Å andra sidan har kvinnor i genomsnitt 150 gram mindre hjärnor än män, men de presterar på samma sätt som män på IQ-tester.
"Samtidigt är hjärnstrukturerna hos män och kvinnor olika," förklarar Lars Penke vid universitetet i Göttingen. "Män har mer grått ämne, vilket innebär att deras hjärnbark är tjockare, medan kvinnor har mer vit substans." Men det är också oerhört viktigt för vår förmåga att lösa problem. Samtidigt spelar den vid första anblicken inte en så märkbar roll som gråmaterial. Vitmaterialet består huvudsakligen av långa nervfibrer. De kan överföra elektriska impulser över långa avstånd, ibland tio centimeter eller mer. Detta är möjligt eftersom de är perfekt isolerade från omgivningen av ett skikt av fettmättat ämne - myelin. Det är myelinhöljet och ger fibrerna en vit färg. Det förhindrar spänningsförlust på grund av kortslutningar och snabbar också upp informationsöverföringen.
Bryter i ledningarna i hjärnan
Om pyramidala celler kan betraktas som hjärnprocessorer, är den vita saken som en datorbuss: tack vare den kan hjärncentralen som ligger på stora avstånd från varandra kommunicera med varandra och samarbeta för att lösa problem. Trots detta har vitmaterial länge underskattats av underrättelseforskare.
Att denna inställning nu har förändrats är också Lars Penkes meriter. För flera år sedan fann han att vitmaterialet är i ett sämre tillstånd hos personer med nedsatt intelligens. I hjärnan körs enskilda kommunikationslinjer ibland kaotiskt, och inte snyggt och parallellt med varandra, bildas inte myelinhöljet optimalt, och från tid till annan uppstår till och med "trådbrytningar". "Om det finns fler sådana olyckor leder detta till en avmattning av informationsbehandlingen och i slutändan till det faktum att individen på underrättelsetester visar sämre resultat än andra," förklarar personlighetspsykologen Penke. Det uppskattas att cirka 10% av skillnaderna i IQ beror på vitmaterialets tillstånd.
Men tillbaka till skillnaderna mellan könen: Enligt Penke är kvinnor enligt vissa studier lika framgångsrika med intellektuella uppgifter som män, men de använder ibland andra delar av hjärnan. Skälen kan bara gissas på. Delvis kan dessa avvikelser förklaras av skillnaden i strukturen för den vita substansen - en kommunikationskanal mellan olika hjärncentrum. "Vara det, som det kan, utifrån dessa data, kan vi tydligt se att det finns mer än en enda möjlighet att använda intellektet," betonar forskaren från Bochum. "Olika kombinationer av faktorer kan leda till samma nivå av intelligens."
Således består ett "smart head" av många komponenter, och deras förhållande kan variera. Pyramidala celler är också viktiga som effektiva processorer och vitmaterial som ett system för snabb kommunikation och ett väl fungerande arbetsminne. Till detta kommer optimal cerebral cirkulation, stark immunitet, aktiv energimetabolism och så vidare. Ju mer vetenskapen lär sig om fenomenet intelligens, desto tydligare blir det att det inte kan associeras med bara en komponent och till och med en specifik del av hjärnan.
Men om allt fungerar som det ska, kan den mänskliga hjärnan göra fantastiska saker. Detta kan ses i exemplet med sydkoreanska kärnfysiker Kim Un Yong, som med en IQ på 210 anses vara den smartaste personen på jorden. Vid sju års ålder löste han komplexa integrerade ekvationer på en japansk tv-serie. Vid åtta års ålder blev han inbjuden till NASA i USA, där han arbetade i tio år.
Det är sant att Kim själv varnar för att alltför betona IQ. I en artikel 2010 i Korea Herald skrev han att mycket intelligenta människor inte är allmänt. Liksom världsrekord för idrottare är höga IQ bara en manifestation av mänsklig talang. "Om det finns ett brett utbud av gåvor, är mina bara en del av dem."