Neurověda a inteligence

Objem mozkuEdit

Jednou z hlavních metod používaných ke zjištění vztahu mezi inteligencí a mozkem je měření objemu mozku. První pokusy o odhad objemu mozku byly prováděny pomocí měření vnějších parametrů hlavy, například obvodu hlavy jako ukazatele velikosti mozku. Novější metodiky používané ke studiu tohoto vztahu zahrnují postmortální měření hmotnosti a objemu mozku. Ty mají svá vlastní omezení a přednosti. S nástupem magnetické rezonance jako neinvazivního vysoce přesného měření struktury a funkce živého mozku (pomocí fMRI) se tato metoda stala přednostní a preferovanou metodou měření objemu mozku.

Všeobecně lze říci, že větší velikost a objem mozku je spojen s lepšími kognitivními funkcemi a vyšší inteligencí. Konkrétní oblasti, které vykazují nejsilnější korelaci mezi objemem a inteligencí, jsou čelní, spánkový a temenní lalok mozku. Bylo provedeno velké množství studií se shodně pozitivními korelacemi, což vede k obecně bezpečnému závěru, že větší mozek předpovídá vyšší inteligenci. U zdravých dospělých osob je korelace celkového objemu mozku a IQ přibližně 0,4, pokud se použijí kvalitní testy. Rozsáhlá studie (n = 29 tisíc) využívající britskou Biobanku zjistila korelaci 0,275. Síla tohoto vztahu nezávisela na pohlaví, což je v rozporu s některými dřívějšími studiemi. Studie využívající sourozenecký design na dvou středně velkých vzorcích zjistila důkaz kauzality s velikostí účinku .19. Tento design studie vylučuje matoucí faktory, které se liší mezi rodinami, ale ne ty, které se liší v rámci rodin.

Méně je známo o variabilitě v měřítkách menších než celkový objem mozku. McDanielův metaanalytický přehled zjistil, že korelace mezi inteligencí a velikostí mozku in vivo je větší u žen (0,40) než u mužů (0,25). Stejná studie také zjistila, že korelace mezi velikostí mozku a inteligencí se zvyšuje s věkem, přičemž u dětí je korelace menší. Předpokládá se, že souvislost mezi větším objemem mozku a vyšší inteligencí souvisí s odchylkami ve specifických oblastech mozku: měření celého mozku by tyto souvislosti podhodnotilo. U funkcí specifičtějších než obecná inteligence mohou být důležitější regionální vlivy. Například důkazy naznačují, že u dospívajících, kteří se učí nová slova, je růst slovní zásoby spojen s hustotou šedé hmoty v bilaterálních zadních supramarginálních gyrech. Malé studie ukázaly přechodné změny v šedé hmotě spojené s rozvojem nové fyzické dovednosti (žonglování) okcipito-temporální kůry

Objem mozku není dokonalým vysvětlením inteligence: tento vztah vysvětluje skromné množství rozptylu inteligence – 12 % až 36 % rozptylu. Množství rozptylu vysvětleného objemem mozku může také záviset na typu měřené inteligence. Objemem mozku lze vysvětlit až 36 % rozptylu verbální inteligence, zatímco objemem mozku lze vysvětlit pouze přibližně 10 % rozptylu vizuálně-prostorové inteligence. Studie výzkumníka Stuarta J. Ritchieho z roku 2015 zjistila, že velikost mozku vysvětluje 12 % rozptylu inteligence mezi jednotlivci. Tyto výhrady naznačují, že kromě velikosti mozku existují i další významné faktory, které ovlivňují, jak inteligentní jedinec je. V rozsáhlé metaanalýze sestávající z 88 studií Pietschnig et al. (2015) odhadli korelaci mezi objemem mozku a inteligencí na přibližně korelační koeficient 0,24, což odpovídá 6% rozptylu. S přihlédnutím ke kvalitě měření a typu vzorku a rozsahu IQ se zdá, že metaanalytická asociace objemu mozku v je ~ ,4 u normálních dospělých. Výzkumník Jakob Pietschnig tvrdil, že síla pozitivní asociace objemu mozku a IQ zůstává robustní, ale v literatuře byla nadhodnocena. Uvedl, že „je lákavé interpretovat tuto asociaci v kontextu lidské kognitivní evoluce a druhových rozdílů ve velikosti mozku a kognitivních schopnostech, ukazujeme, že není oprávněné interpretovat velikost mozku jako izomorfní proxy rozdílů v lidské inteligenci.“

Šedá hmotaEdit

Šedá hmota byla zkoumána jako potenciální biologický základ rozdílů v inteligenci. Podobně jako objem mozku je globální objem šedé hmoty pozitivně spojen s inteligencí. Konkrétněji byla vyšší inteligence spojena s větším objemem šedé hmoty v prefrontální a zadní temporální kůře u dospělých. Dále bylo prokázáno, že verbální i neverbální inteligence pozitivně koreluje s objemem šedé hmoty v temenním, spánkovém a týlním laloku u mladých zdravých dospělých, z čehož vyplývá, že inteligence je spojena s celou řadou struktur v mozku.

Zdá se, že mezi vztahem šedé hmoty k inteligenci mezi muži a ženami existují rozdíly podle pohlaví. Zdá se, že muži vykazují větší korelace mezi inteligencí a šedou hmotou v čelních a temenních lalocích, zatímco nejsilnější korelace mezi inteligencí a šedou hmotou u žen lze nalézt v čelních lalocích a Brocově oblasti. Zdá se však, že tyto rozdíly nemají vliv na celkovou inteligenci, což znamená, že stejné úrovně kognitivních schopností lze dosáhnout různými způsoby.

Jednou ze specifických metodik používaných ke studiu korelace šedé hmoty s inteligencí v oblastech mozku je tzv. voxelová morfometrie (VBM). VBM umožňuje výzkumníkům specifikovat oblasti zájmu s velkým prostorovým rozlišením, což umožňuje zkoumat oblasti šedé hmoty korelující s inteligencí s větším speciálním rozlišením. VBM byla použita k pozitivní korelaci šedé hmoty s inteligencí ve frontálním, temporálním, parietálním a okcipitálním laloku u zdravých dospělých osob. Pomocí VBM bylo rovněž prokázáno, že objem šedé hmoty v mediální oblasti prefrontální kůry a v dorzomediální prefrontální kůře pozitivně koreluje s inteligencí u skupiny 55 zdravých dospělých osob. VBM byla také úspěšně použita ke zjištění pozitivní korelace mezi objemem šedé hmoty v předním cingulátu a inteligencí u dětí ve věku od 5 do 18 let.

Šedá hmota rovněž pozitivně koreluje s inteligencí u dětí. Reis a jeho kolegové zjistili, že šedá hmota v prefrontální kůře přispívá nejsilněji k rozptylu inteligence u dětí ve věku 5 až 17 let, zatímco subkortikální šedá hmota souvisí s inteligencí v menší míře. Frangou a kolegové zkoumali vztah mezi šedou hmotou a inteligencí u dětí a mladých dospělých ve věku od 12 do 21 let a zjistili, že šedá hmota v orbitofrontální kůře, cingulární gyrus, mozeček a thalamus pozitivně koreluje s inteligencí, zatímco šedá hmota v kaudátovém jádru koreluje s inteligencí negativně. Vztah mezi objemem šedé hmoty a inteligencí se však vyvíjí až v průběhu času, protože u dětí mladších 11 let nelze nalézt žádný významný pozitivní vztah mezi objemem šedé hmoty a inteligencí.

Základní výhradu k výzkumu vztahu objemu šedé hmoty a inteligence ukazuje hypotéza o nervové účinnosti. Zjištění, že inteligentnější jedinci efektivněji využívají své neurony, by mohlo naznačovat, že souvislost šedé hmoty s inteligencí odráží selektivní eliminaci nevyužitých synapsí, a tedy lepší mozkové obvody.

Bílá hmotaEdit

Podobně jako u šedé hmoty bylo prokázáno, že bílá hmota pozitivně koreluje s inteligencí u lidí. Bílou hmotu tvoří především myelinizované axony neuronů, které jsou zodpovědné za přenos signálů mezi neurony. Růžovobílá barva bílé hmoty je vlastně důsledkem těchto myelinových pochev, které elektricky izolují neurony přenášející signály k jiným neuronům. Bílá hmota spojuje různé oblasti šedé hmoty v mozku dohromady. Díky těmto propojením je doprava plynulejší a umožňuje nám snadněji vykonávat úkoly. Byly zjištěny významné korelace mezi inteligencí a kalózním tělesem, neboť větší kalózní oblasti pozitivně korelují s kognitivním výkonem. Zdá se však, že existují rozdíly ve významu bílé hmoty mezi verbální a neverbální inteligencí, protože ačkoli verbální i neverbální míry inteligence pozitivně korelují s velikostí corpus callosum, korelace pro inteligenci a velikost corpus callosum byla větší (,47) u neverbálních měr než u verbálních měr (,18). Geometrické modelování založené na anatomické síti rovněž prokázalo pozitivní korelaci mezi tloušťkou corpus callosum a inteligencí u zdravých dospělých osob.

Bylo také zjištěno, že integrita bílé hmoty souvisí s inteligencí. Integrita bílé hmoty je důležitá pro rychlost zpracování informací, a proto snížená integrita bílé hmoty souvisí s nižší inteligencí. Účinek integrity bílé hmoty je zprostředkován výhradně prostřednictvím rychlosti zpracování informací. Tato zjištění naznačují, že mozek je strukturálně propojen a že axonální vlákna jsou integrálně důležitá pro rychlé zpracování informací, a tedy i pro obecnou inteligenci.

V rozporu s výše popsanými zjištěními VBM nenalezl vztah mezi corpus callosum a inteligencí u zdravých dospělých. Tento rozpor lze považovat za znamení, že vztah mezi objemem bílé hmoty a inteligencí není tak pevný jako vztah mezi objemem šedé hmoty a inteligencí.

Tloušťka kortikalisPravda

Bylo také zjištěno, že tloušťka kortikalis pozitivně koreluje s inteligencí u lidí. S inteligencí však souvisí i rychlost růstu korové tloušťky. V raném dětství vykazuje tloušťka kůry negativní korelaci s inteligencí, zatímco v pozdním dětství se tato korelace mění na pozitivní. Bylo zjištěno, že u inteligentnějších dětí se tloušťka kůry vyvíjí stabilněji a po delší dobu než u méně bystrých dětí. Studie zjistily, že tloušťka kůry vysvětluje 5 % rozptylu inteligence mezi jednotlivci. Ve studii provedené za účelem zjištění souvislostí mezi tloušťkou kůry a obecnou inteligencí mezi různými skupinami lidí nehrálo pohlaví v inteligenci žádnou roli. Ačkoli je těžké přiřadit inteligenci k věku na základě tloušťky kůry vzhledem k různým socioekonomickým podmínkám a úrovni vzdělání, starší osoby (17-24 let) měly tendenci vykazovat menší odchylky z hlediska inteligence než při srovnání s mladšími osobami (19-17 let).

Kortikální konvoluceEdit

Kortikální konvoluce v průběhu lidské evoluce zvětšila skládání povrchu mozku. Předpokládá se, že vysoký stupeň kortikální konvoluce může být neurologickým substrátem, který podporuje některé z nejvýraznějších kognitivních schopností lidského mozku. V důsledku toho může být individuální inteligence v rámci lidského druhu modulována stupněm kortikální konvoluce.

Analýza publikovaná v roce 2019 zjistila, že obrysy 677 dětí a dospívajících (průměrný věk 12 let.72 let) mozků byla zjištěna genetická korelace téměř 1 mezi IQ a plochou supramarginálního gyru na levé straně mozku.

Neurální efektivitaEdit

Hypotéza neurální efektivity postuluje, že inteligentnější jedinci vykazují menší aktivaci v mozku během kognitivních úkolů, což se měří pomocí Glukózového metabolismu. Malý vzorek účastníků (N=8) vykazoval negativní korelace mezi inteligencí a absolutní rychlostí regionálního metabolismu v rozmezí -0,48 až -0,84, měřeno pomocí PET skenů, což naznačuje, že bystřejší jedinci jsou efektivnějšími zpracovateli informací, protože spotřebovávají méně energie. Podle rozsáhlého přehledu Neubauera & Finka velké množství studií (N=27) potvrdilo toto zjištění pomocí metod, jako je skenování PET, EEG a fMRI.

Studie fMRI a EEG odhalily, že obtížnost úkolů je důležitým faktorem ovlivňujícím nervovou účinnost. Inteligentnější jedinci vykazují neuronální efektivitu pouze při řešení subjektivně snadných až středně obtížných úkolů, zatímco při řešení obtížných úkolů se neuronální efektivita neprojevuje. Ve skutečnosti se zdá, že schopnější jedinci investují více kortikálních zdrojů do úloh s vysokou obtížností. Zdá se, že to platí zejména pro prefrontální kůru, protože jedinci s vyšší inteligencí vykazovali zvýšenou aktivaci této oblasti během obtížných úkolů ve srovnání s jedinci s nižší inteligencí. Bylo navrženo, že hlavním důvodem fenoménu neuronální efektivity by mohlo být to, že jedinci s vysokou inteligencí lépe blokují rušivé informace než jedinci s nízkou inteligencí.

Další výzkumEdit

Někteří vědci dávají přednost kvalitativnějším proměnným, které se vztahují k velikosti měřitelných oblastí se známou funkcí, například vztahují velikost primární zrakové kůry k jejím odpovídajícím funkcím, tedy k zrakovému výkonu.

Ve studii růstu hlavy 633 dětí narozených v termínu z kohorty Avon Longitudinal Study of Parents and Children bylo prokázáno, že prenatální růst a růst během kojeneckého věku souvisí s pozdějším IQ. Závěrem studie bylo, že objem mozku, kterého dítě dosáhne do 1 roku věku, pomáhá určovat pozdější inteligenci. Růst objemu mozku po kojeneckém věku nemusí kompenzovat horší dřívější růst.

Existuje souvislost mezi IQ a krátkozrakostí. Jedním z navrhovaných vysvětlení je, že jeden nebo několik pleiotropních genů ovlivňuje velikost neokortexové části mozku a očí současně.

Teorie parieto-frontální integraceUpravit