Inteligencia: od genetiky po „drôty“a „procesor“ľudského mozgu

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Prečo sú niektorí ľudia múdrejší ako ostatní? Vedci sa už od nepamäti snažia prísť na to, čo robiť, aby si udržali čistú hlavu. S odvolaním sa na množstvo vedeckých štúdií Spektrum rozoberá zložky inteligencie – od genetiky až po „drôty“a „procesor“ľudského mozgu.

Prečo sú niektorí ľudia múdrejší ako ostatní? Vedci sa už od nepamäti snažia prísť na to, čo treba urobiť, aby hlava dobre premýšľala. Ale teraz je to aspoň jasné: zoznam zložiek inteligencie je dlhší, než sa očakávalo.

V októbri 2018 ukázal Wenzel Grüs miliónom televíznych divákov niečo neuveriteľné: študent z malého nemeckého mestečka Lastrut udrel futbalovou loptou hlavou viac ako päťdesiatkrát za sebou, pričom ju nikdy nepustil ani nezodvihol rukami. Skutočnosť, že ho diváci ruskej televíznej show „Amazing People“ocenili nadšeným potleskom, vysvetlila nielen atletická zručnosť mladého muža. Faktom je, že pri hre s loptou medzičasom zvýšil číslo 67 na piatu mocninu, pričom za 60 sekúnd získal desaťciferný výsledok.

Wenzel, ktorý má dnes 17 rokov, má jedinečný matematický dar: násobí, delí a extrahuje odmocniny z dvanásťciferných čísel bez pera, papiera či iných pomôcok. Na poslednom svetovom šampionáte v ústnom počítaní obsadil tretie miesto. Ako sám hovorí, riešenie obzvlášť náročných matematických úloh mu trvá od 50 do 60 minút: napríklad keď potrebuje rozložiť dvadsaťciferné číslo na prvočísla. ako to robí? Hlavnú úlohu tu hrá zrejme jeho krátkodobá pamäť.

Je jasné, že Wenzelov mozog je o niečo lepší ako orgán myslenia jeho normálne nadaných rovesníkov. Aspoň čo sa čísel týka. Prečo však vo všeobecnosti majú niektorí ľudia väčšiu mentálnu kapacitu ako iní? Táto otázka bola ešte pred 150 rokmi v mysli britského výskumníka prírody Francisa Galtona. Zároveň upozornil na fakt, že často rozdiely v inteligencii súvisia s pôvodom človeka. Vo svojom diele Hereditary Genius prichádza k záveru, že ľudskú inteligenciu možno zdediť.

Viaczložkový koktail

Ako sa neskôr ukázalo, táto jeho téza bola – aspoň čiastočne – správna. Americkí psychológovia Thomas Bouchard a Matthew McGue analyzovali viac ako 100 publikovaných štúdií o podobnosti inteligencie medzi členmi tej istej rodiny. V niektorých prácach boli popísané identické dvojčatá oddelené hneď po narodení. Napriek tomu v inteligenčných testoch ukázali takmer rovnaké výsledky. Dvojčatá, ktoré spolu vyrastali, boli ešte viac podobné, čo sa týka mentálnych schopností. Dôležitý vplyv na nich zrejme malo aj prostredie.

Dnes sa vedci domnievajú, že 50 – 60 % inteligencie sa dedí. Inými slovami, rozdiel v IQ medzi dvoma ľuďmi je dobrá polovica kvôli štruktúre ich DNA, ktorú dostali od svojich rodičov.

Pri hľadaní génov pre inteligenciu

Pátranie po dedičných materiáloch, ktoré sú za to konkrétne zodpovedné, však zatiaľ viedlo k málu. Pravda, občas našli nejaké prvky, ktoré na prvý pohľad súviseli s inteligenciou. Ale pri bližšom skúmaní sa tento vzťah ukázal ako falošný. Nastala paradoxná situácia: na jednej strane nespočetné množstvo štúdií dokázalo vysokú dedičnú zložku inteligencie. Na druhej strane, nikto nevedel povedať, ktoré gény sú za to konkrétne zodpovedné.

V poslednej dobe sa obraz trochu zmenil, predovšetkým v dôsledku technologického pokroku. Konštrukčný plán každého jednotlivca obsahuje jeho DNA – akási obrovská encyklopédia, pozostávajúca z približne 3 miliárd písmen. Žiaľ, je napísaná v jazyku, ktorý takmer nepoznáme. Hoci písmená vieme čítať, význam textov tejto encyklopédie nám zostáva skrytý. Aj keď sa vedcom podarí sekvenovať celú DNA človeka, nevedia, ktoré jej časti sú zodpovedné za jeho duševné schopnosti.

Inteligencia a IQ

Slovo intelekt pochádza z latinského podstatného mena intellectus, ktoré možno preložiť ako „vnímanie“, „pochopenie“, „pochopenie“, „rozum“alebo „myseľ“. Psychológovia chápu inteligenciu ako všeobecnú mentálnu schopnosť, ktorá zahŕňa rôzne kompetencie: napríklad schopnosť riešiť problémy, chápať zložité myšlienky, myslieť abstraktne a učiť sa zo skúseností.

Inteligencia sa zvyčajne neobmedzuje len na jeden predmet, napríklad na matematiku. Niekto, kto je dobrý v jednej oblasti, často vyniká v iných. Talent jasne obmedzený na jeden predmet je zriedkavý. Preto mnohí vedci vychádzajú zo skutočnosti, že existuje všeobecný faktor inteligencie, takzvaný faktor G.

Každý, kto sa chystá študovať inteligenciu, potrebuje metódu na jej objektívne meranie. Prvý inteligenčný test vyvinuli francúzski psychológovia Alfred Binet a Théodore Simon. Prvýkrát ho použili v roku 1904 na posúdenie intelektových schopností školákov. Na základe úloh vypracovaných na tento účel vytvorili takzvanú „Binet-Simonovu škálu duševného rozvoja“. S jeho pomocou určili vek intelektuálneho vývinu dieťaťa. Zodpovedalo to číslu na škále problémov, ktoré dieťa dokázalo úplne vyriešiť.

Nemecký psychológ William Stern v roku 1912 navrhol novú metódu, v ktorej bol vek intelektuálneho rozvoja rozdelený chronologickým vekom a výsledná hodnota sa nazývala inteligenčný kvocient (IQ). A hoci názov pretrval dodnes, dnes už IQ neopisuje vekové pomery. Namiesto toho IQ poskytuje predstavu o tom, ako úroveň inteligencie jednotlivca koreluje s úrovňou inteligencie priemerného človeka.

Ľudia sa navzájom líšia a podľa toho sa líšia aj ich súbory DNA. Jedinci s vysokým IQ sa však musia zhodovať aspoň s tými časťami DNA, ktoré sú spojené s inteligenciou. Vedci dnes vychádzajú z tejto základnej tézy. Porovnaním DNA stoviek tisíc testovacích subjektov v miliónoch častí môžu vedci identifikovať dedičné oblasti, ktoré prispievajú k formovaniu vyšších intelektuálnych schopností.

V posledných rokoch bolo publikovaných množstvo podobných štúdií. Vďaka týmto analýzam je obraz čoraz jasnejší: špeciálne duševné schopnosti závisia nielen od dedičných údajov, ale od tisícok rôznych génov. A každý z nich len nepatrne prispieva k fenoménu inteligencie, niekedy len niekoľkými stotinami percenta. „Teraz sa verí, že dve tretiny všetkých ľudských variabilných génov sú priamo alebo nepriamo spojené s vývojom mozgu, a teda potenciálne aj s inteligenciou,“zdôrazňuje Lars Penke, profesor biologickej psychológie osobnosti na Univerzite Georga Augusta v Göttingene.

Sedem zapečatených tajomstiev

Ale stále je tu jeden veľký problém: dnes je v štruktúre DNA známych 2000 miest (lokusov), ktoré sú spojené s inteligenciou. Ale v mnohých prípadoch ešte nie je jasné, za čo presne sú tieto lokusy zodpovedné. Na vyriešenie tejto hádanky výskumníci v oblasti inteligencie pozorujú, ktoré bunky reagujú na nové informácie s väčšou pravdepodobnosťou ako iné. To môže znamenať, že tieto bunky sú nejakým spôsobom spojené so schopnosťami myslenia.

Vedci sa zároveň neustále stretávajú s určitou skupinou neurónov – takzvanými pyramídovými bunkami. Rastú v mozgovej kôre, teda v tej vonkajšej schránke mozgu a mozočku, ktorú odborníci nazývajú kôra. Obsahuje najmä nervové bunky, ktoré mu dodávajú charakteristickú šedú farbu, preto sa nazýva „sivá hmota“.

Pyramídové bunky možno zohrávajú kľúčovú úlohu pri formovaní inteligencie. V každom prípade to naznačujú výsledky štúdií neurobiologičky Natalie Goryunovovej, profesorky na Slobodnej univerzite v Amsterdame.

Nedávno Goryunova zverejnila výsledky štúdie, ktorá upútala pozornosť všetkých: porovnávala pyramídové bunky u subjektov s rôznymi intelektuálnymi schopnosťami. Vzorky tkaniva sa odoberali najmä z materiálu získaného pri operáciách pacientov s epilepsiou. V závažných prípadoch sa neurochirurgovia pokúšajú odstrániť ohnisko nebezpečných záchvatov. Vždy pri tom odstránia časti zdravého mozgového materiálu. Práve tento materiál študovala Goryunova.

Najprv testovala, ako pyramídové bunky v ňom obsiahnuté reagujú na elektrické impulzy. Potom každú vzorku narezala na najtenšie plátky, odfotografovala ich pod mikroskopom a znova ich zostavila v počítači do trojrozmerného obrazu. Tak napríklad stanovila dĺžku dendritov - rozvetvených výrastkov buniek, pomocou ktorých zachytávajú elektrické signály. „Zároveň sme nadviazali spojenie s IQ pacientov,“vysvetľuje Goryunova. "Čím dlhšie a rozvetvenejšie boli dendrity, tým bol jednotlivec múdrejší."

Výskumník to vysvetlil veľmi jednoducho: dlhé, rozvetvené dendrity môžu nadviazať viac kontaktov s inými bunkami, to znamená, že dostanú viac informácií, ktoré môžu spracovať. K tomu sa pridáva ďalší faktor: „Vďaka silnému vetveniu môžu súčasne spracovávať rôzne informácie v rôznych odvetviach,“zdôrazňuje Goryunova. Vďaka tomuto paralelnému spracovaniu majú bunky veľký výpočtový potenciál. „Pracujú rýchlejšie a produktívnejšie,“uzatvára Goryunova.

Len časť pravdy

Bez ohľadu na to, ako presvedčivo sa táto téza môže zdať, nemožno ju považovať za úplne preukázanú, ako úprimne priznáva aj samotná výskumníčka. Faktom je, že vzorky tkaniva, ktoré skúmala, boli odobraté hlavne z jednej veľmi obmedzenej oblasti v spánkových lalokoch. Tam sa vyskytuje najviac epileptických záchvatov, a preto sa v tejto oblasti spravidla operuje epilepsia. "Zatiaľ nemôžeme povedať, ako sa veci majú v iných častiach mozgu," pripúšťa Goryunova. "Ale nové, zatiaľ nepublikované výsledky výskumu našej skupiny napríklad ukazujú, že vzťah medzi dĺžkou dendritov a inteligenciou je silnejší v ľavej časti mozgu ako v pravej."

Z výsledkov výskumu amsterdamských vedcov zatiaľ nie je možné vyvodiť nejaké všeobecné závery. Navyše existujú dôkazy, ktoré hovoria o presnom opaku. Získal ich Erhan Genç, biopsychológ z Bochumu. V roku 2018 spolu so svojimi kolegami skúmal aj to, ako sa líši štruktúra sivej hmoty medzi veľmi inteligentnými a menej inteligentnými ľuďmi. Zároveň dospel k záveru, že silné rozvetvenie dendritov skôr škodí ako prospieva schopnosti myslenia.

Pravda, Gench neskúmal jednotlivé pyramídové bunky, ale umiestnil svoje subjekty do mozgového skenera. Zobrazovanie magnetickou rezonanciou v zásade nie je vhodné na skúmanie najjemnejších štruktúr vlákien - rozlíšenie snímok sa spravidla ukazuje ako nedostatočné. Bochumskí vedci však použili špeciálnu metódu, aby videli smer difúzie tkanivového moku.

Dendrity sa stávajú prekážkami pre tekutinu. Analýzou difúzie je možné určiť, ktorým smerom sa dendrity nachádzajú, nakoľko sú rozvetvené a ako blízko sú k sebe. Výsledok: u múdrejších ľudí nie sú dendrity jednotlivých nervových buniek také husté a nemajú tendenciu sa rozpadávať na tenké „drôty“. Toto pozorovanie je diametrálne odlišné od záverov neurovedkyne Natálie Goryunovej.

Nepotrebujú však pyramídové bunky na vykonávanie svojich úloh v mozgu rôzne vonkajšie informácie? Ako je to v súlade s zisteným nízkym stupňom vetvenia? Gench považuje za dôležité aj spojenie medzi bunkami, no podľa jeho názoru by toto spojenie malo mať svoj účel. „Ak chcete, aby strom niesol viac ovocia, odrežte nadbytočné konáre,“vysvetľuje. - To isté platí pre synaptické spojenia medzi neurónmi: keď sa narodíme, máme ich veľa. Ale v priebehu života ich preriedime a necháme len tie, ktoré sú pre nás dôležité."

Zrejme práve vďaka tomu vieme efektívnejšie spracovávať informácie.

Robí to aj „živý kalkulátor“Wenzel Grüs, ktorý pri riešení problému vypne všetko naokolo. Spracovanie podnetov na pozadí by bolo pre neho v tomto bode kontraproduktívne.

Ľudia s bohatou inteligenciou totiž vykazujú sústredenejšiu mozgovú aktivitu ako menej nadaní ľudia, keď musia riešiť zložitý problém. Navyše, ich orgán myslenia vyžaduje menej energie. Tieto dve pozorovania viedli k takzvanej neurálnej hypotéze účinnosti inteligencie, podľa ktorej nie je rozhodujúca intenzita mozgu, ale účinnosť.

Príliš veľa kuchárov kazí vývar

Gench verí, že jeho zistenia podporujú túto teóriu: „Ak máte čo do činenia s veľkým počtom spojení, z ktorých každé môže prispieť k riešeniu problému, potom mu to skôr skomplikuje, ako pomôže,“hovorí. Podľa neho je to rovnaké, ako si pred kúpou televízora nechať poradiť aj od tých kamarátov, ktorí televízorom nerozumejú. Preto má zmysel potláčať rušivé faktory – to je názor neurovedca z Bochumu. Chytrí ľudia to zrejme robia lepšie ako ostatní.

Ako je to však v porovnaní s výsledkami amsterdamskej skupiny vedenej Natáliou Goryunovou? Erkhan Gench poukazuje na to, že záležitosť môže byť v rôznych technikách merania. Na rozdiel od holandského výskumníka neskúmal jednotlivé bunky pod mikroskopom, ale meral pohyb molekúl vody v tkanivách. Upozorňuje tiež, že stupeň rozvetvenia pyramídových buniek v rôznych sektoroch mozgu môže byť rôzny. "Máme do činenia s mozaikou, ktorej ešte veľa kúskov chýba."

Viac podobných výsledkov výskumu možno nájsť inde: hrúbka vrstvy šedej hmoty je rozhodujúca pre inteligenciu – pravdepodobne preto, že objemná kôra obsahuje viac neurónov, čo znamená, že má väčší „výpočtový potenciál“. K dnešnému dňu sa toto spojenie považuje za preukázané a Natalia Goryunova to vo svojej práci opäť potvrdila. "Na veľkosti záleží" - to bolo stanovené pred 180 rokmi nemeckým anatómom Friedrichom Tiedemannom (Friedrich Tiedemann). „Medzi veľkosťou mozgu a intelektuálnou energiou nepochybne existuje súvislosť,“napísal v roku 1837. Na meranie objemu mozgu naplnil lebky zosnulých ľudí suchým prosom, no túto súvislosť potvrdzujú aj moderné metódy merania pomocou mozgových skenerov. Podľa rôznych odhadov je 6 až 9 % rozdielov v IQ spojených s rozdielom vo veľkosti mozgu. Napriek tomu sa zdá, že hrúbka mozgovej kôry je kritická.

Aj tu je však veľa záhad. Platí to rovnako pre mužov aj ženy, pretože u oboch pohlaví menšie mozgy zodpovedajú aj menším mentálnym kapacitám. Na druhej strane ženy majú v priemere o 150 gramov menej mozgu ako muži, no v IQ testoch dopadnú podobne ako muži.

„Zároveň sú štruktúry mozgu mužov a žien odlišné,“vysvetľuje Lars Penke z Univerzity v Göttingene. "Muži majú viac sivej hmoty, čo znamená, že ich mozgová kôra je hrubšia, zatiaľ čo ženy majú viac bielej hmoty." Je to však mimoriadne dôležité aj pre našu schopnosť riešiť problémy. Zároveň na prvý pohľad nehrá takú nápadnú úlohu ako šedá hmota. Biela hmota sa skladá hlavne z dlhých nervových vlákien. Dokážu prenášať elektrické impulzy na veľké vzdialenosti, niekedy aj desať centimetrov a viac. Je to možné vďaka tomu, že sú vynikajúco izolované od okolia vrstvou tukom nasýtenej látky – myelínu. Je to myelínový obal a dodáva vláknam bielu farbu. Zabraňuje strate napätia v dôsledku skratu a tiež urýchľuje prenos informácií.

Prerušenia "drôtov" v mozgu

Ak možno pyramídové bunky považovať za mozgové procesory, potom je biela hmota ako počítačová zbernica: vďaka nej môžu mozgové centrá umiestnené vo veľkej vzdialenosti od seba navzájom komunikovať a spolupracovať pri riešení problémov. Napriek tomu bielu hmotu výskumníci v oblasti inteligencie dlho podceňovali.

Za to, že sa tento postoj teraz zmenil, môže okrem iného aj Lars Penke. Pred niekoľkými rokmi zistil, že biela hmota je v horšom stave u ľudí so zníženou inteligenciou. V ich mozgoch niekedy prebiehajú jednotlivé komunikačné linky chaoticky, nie úhľadne a paralelne, myelínová pošva nie je vytvorená optimálne a z času na čas dochádza aj k „pretrhnutiu drôtu“. „Ak je takýchto nehôd viac, tak to vedie k spomaleniu spracovania informácií a v konečnom dôsledku k tomu, že jedinec na testoch inteligencie vykazuje horšie výsledky ako ostatní,“vysvetľuje osobnostný psychológ Penke. Odhaduje sa, že asi 10 % rozdielov v IQ je spôsobených stavom bielej hmoty.

Ale späť k rozdielom medzi pohlaviami: Podľa Penkeovej sú ženy podľa niektorých štúdií v intelektuálnych úlohách rovnako úspešné ako muži, no občas využívajú aj iné oblasti mozgu. Dôvody možno len hádať. Čiastočne možno tieto odchýlky vysvetliť rozdielom v štruktúre bielej hmoty - komunikačného kanála medzi rôznymi centrami mozgu. „Nech je to akokoľvek, na základe týchto údajov jasne vidíme, že existuje viac ako jedna a jediná príležitosť na využitie intelektu,“zdôrazňuje výskumník z Bochumu. "Rôzne kombinácie faktorov môžu viesť k rovnakej úrovni inteligencie."

„Inteligentná hlava“sa teda skladá z mnohých komponentov a ich pomer sa môže meniť. Pyramídové bunky sú dôležité aj ako výkonné procesory a biela hmota ako systém rýchlej komunikácie a dobre fungujúcej pracovnej pamäte. K tomu sa pridáva optimálna cerebrálna cirkulácia, silná imunita, aktívny energetický metabolizmus a pod. Čím viac sa veda o fenoméne inteligencie dozvedá, tým je jasnejšie, že ju nemožno spájať len s jednou zložkou a dokonca ani s jednou konkrétnou časťou mozgu.

Ale ak všetko funguje ako má, potom je ľudský mozog schopný robiť úžasné veci. Vidno to na príklade juhokórejského jadrového fyzika Kim Un Younga, ktorý je s IQ 210 považovaný za najmúdrejšieho človeka na Zemi. V siedmich rokoch riešil zložité integrálne rovnice v japonskej televíznej šou. Ako osemročného ho pozvali do NASA v USA, kde pôsobil desať rokov.

Pravdaže, sám Kim varuje pred pripisovaním prílišnej dôležitosti IQ. V roku 2010 v článku v Korea Herald napísal, že vysoko inteligentní ľudia nie sú všemocní. Podobne ako svetové rekordy športovcov, aj vysoké IQ sú len jedným z prejavov ľudského talentu. "Ak existuje široká škála darčekov, potom ten môj je len časťou z nich."