Neuroștiința și inteligența

Volumul creieruluiEdit

Una dintre principalele metode folosite pentru a stabili o relație între inteligență și creier este folosirea măsurilor de volum al creierului. Primele încercări de estimare a volumului creierului au fost făcute folosind măsuri ale parametrilor externi ai capului, cum ar fi circumferința capului ca o aproximare a dimensiunii creierului. Metodologiile mai recente utilizate pentru a studia această relație includ măsuri post-mortem ale greutății și volumului creierului. Acestea au propriile limitări și puncte forte. Apariția IRM ca măsură neinvazivă și foarte precisă a structurii și funcției creierului viu (utilizând fMRI) a făcut ca aceasta să devină metoda preponderentă și preferată pentru măsurarea volumului creierului.

În general, dimensiunea și volumul creierului mai mare sunt asociate cu o funcționare cognitivă mai bună și o inteligență mai mare. Regiunile specifice care prezintă cea mai solidă corelație între volum și inteligență sunt lobii frontali, temporali și parietali ai creierului. Au fost efectuate un număr mare de studii cu corelații pozitive uniforme, ceea ce duce la concluzia, în general sigură, că un creier mai mare prezice o inteligență mai mare. La adulții sănătoși, corelația dintre volumul total al creierului și coeficientul de inteligență este de aproximativ 0,4 atunci când se utilizează teste de înaltă calitate. Un studiu la scară largă (n = 29k) care a utilizat UK Biobank a constatat o corelație de 0,275. Forța acestei relații nu a depins de sex, ceea ce contrazice unele studii anterioare. Un studiu care a utilizat un design de frați și surori în două eșantioane de mărime medie a găsit dovezi de cauzalitate cu o dimensiune a efectului de 0,19. Acest design de studiu exclude factorii de confuzie care variază între familii, dar nu și pe cei care variază în cadrul familiilor.

Se cunosc mai puține informații despre variația pe scări mai mici decât volumul total al creierului. O revizuire meta-analitică realizată de McDaniel a constatat că corelația dintre inteligență și dimensiunea creierului in vivo a fost mai mare pentru femei (0,40) decât pentru bărbați (0,25). Același studiu a constatat, de asemenea, că corelația dintre dimensiunea creierului și inteligență crește odată cu vârsta, copiii prezentând corelații mai mici. S-a sugerat că legătura dintre volumele mai mari ale creierului și inteligența mai mare este legată de variația în regiuni specifice ale creierului: o măsurătoare la nivelul întregului creier ar subestima aceste legături. Pentru funcții mai specifice decât inteligența generală, efectele regionale pot fi mai importante. De exemplu, dovezile sugerează că, la adolescenții care învață cuvinte noi, creșterea vocabularului este asociată cu densitatea materiei cenușii în gyri supramarginale posterioare bilaterale. Studii mici au arătat modificări tranzitorii ale materiei cenușii asociate cu dezvoltarea unei noi abilități fizice (jonglerie) cortexul occipito-temporal

Volumul cerebral nu este o explicație perfectă a inteligenței: relația explică o cantitate modestă de variație a inteligenței – între 12% și 36% din variație. Cantitatea de varianță explicată de volumul creierului poate depinde, de asemenea, de tipul de inteligență măsurată. Până la 36% din variația inteligenței verbale poate fi explicată de volumul creierului, în timp ce doar aproximativ 10% din variația inteligenței visuospațiale poate fi explicată de volumul creierului. Un studiu realizat în 2015 de cercetătorul Stuart J. Ritchie a constatat că dimensiunea creierului explică 12% din variația inteligenței între indivizi. Aceste avertismente implică faptul că există și alți factori majori care influențează cât de inteligent este un individ, în afară de dimensiunea creierului. Într-o meta-analiză amplă formată din 88 de studii, Pietschnig et al. (2015) au estimat că corelația dintre volumul creierului și inteligență este de aproximativ coeficientul de corelație de 0,24, ceea ce echivalează cu o variație de 6%. Luând în considerare calitatea măsurătorilor, precum și tipul de eșantion și intervalul de IQ, asocierea meta-analitică a volumului cerebral în pare a fi de ~ 0,4 la adulții normali. Cercetătorul Jakob Pietschnig a susținut că puterea asocierii pozitive dintre volumul creierului și IQ rămâne solidă, dar a fost supraestimată în literatura de specialitate. El a afirmat că „este tentant să interpretăm această asociere în contextul evoluției cognitive umane și al diferențelor dintre specii în ceea ce privește dimensiunea creierului și capacitatea cognitivă, noi arătăm că nu este justificată interpretarea dimensiunii creierului ca un proxy izomorfic al diferențelor de inteligență umană”.

Materia cenușieEdit

Materia cenușie a fost examinată ca o potențială bază biologică pentru diferențele de inteligență. În mod similar cu volumul creierului, volumul global al materiei cenușii este asociat pozitiv cu inteligența. Mai exact, o inteligență mai mare a fost asociată cu o materie cenușie corticală mai mare în cortexul prefrontal și temporal posterior la adulți. În plus, s-a demonstrat că atât inteligența verbală, cât și cea nonverbală sunt corelate pozitiv cu volumul materiei cenușii în lobii parietal, temporal și occipital la adulții tineri sănătoși, ceea ce implică faptul că inteligența este asociată cu o mare varietate de structuri din creier.

Se pare că există diferențe de sex între relația dintre materia cenușie și inteligență între bărbați și femei. Bărbații par să prezinte mai multe corelații între inteligență și materia cenușie în lobii frontali și parietali, în timp ce cele mai puternice corelații între inteligență și materia cenușie la femei pot fi găsite în lobii frontali și în zona lui Broca. Cu toate acestea, aceste diferențe nu par să aibă un impact asupra inteligenței generale, ceea ce implică faptul că aceleași niveluri de capacitate cognitivă pot fi atinse în moduri diferite.

O metodologie specifică utilizată pentru a studia corelațiile materiei cenușii cu inteligența în zone ale creierului este cunoscută sub numele de morfometrie bazată pe voxel (VBM). VBM permite cercetătorilor să specifice zonele de interes cu o rezoluție spațială mare, permițând examinarea zonelor de materie cenușie corelate cu inteligența cu o rezoluție specială mai mare. VBM a fost utilizată pentru a corela pozitiv materia cenușie cu inteligența în lobii frontali, temporali, parietali și occipitali la adulții sănătoși. VBM a fost utilizată, de asemenea, pentru a demonstra că volumul materiei cenușii din regiunea mediană a cortexului prefrontal și din cortexul prefrontal dorsomedial se corelează pozitiv cu inteligența într-un grup de 55 de adulți sănătoși. VBM a fost, de asemenea, utilizată cu succes pentru a stabili o corelație pozitivă între volumele de materie cenușie din cingulatul anterior și inteligența la copii cu vârste cuprinse între 5 și 18 ani.

Materia cenușie cenușie a demonstrat, de asemenea, o corelație pozitivă cu inteligența la copii. Reis și colegii săi au constatat că materia cenușie din cortexul prefrontal contribuie cel mai puternic la variația inteligenței la copiii cu vârste cuprinse între 5 și 17 ani, în timp ce materia cenușie subcorticală este legată de inteligență într-o măsură mai mică. Frangou și colegii săi au examinat relația dintre materia cenușie și inteligență la copiii și adulții tineri cu vârste cuprinse între 12 și 21 de ani și au constatat că materia cenușie din cortexul orbitofrontal, girusul cingular, cerebelul și talamusul este corelată pozitiv cu inteligența, în timp ce materia cenușie din nucleul caudat este corelată negativ cu inteligența. Cu toate acestea, relația dintre volumul materiei cenușii și inteligență se dezvoltă doar în timp, deoarece nu se poate găsi o relație pozitivă semnificativă între volumul materiei cenușii și inteligență la copiii sub 11 ani.

O avertizare care stă la baza cercetării privind relația dintre volumul materiei cenușii și inteligență este demonstrată de ipoteza eficienței neuronale. Constatările conform cărora indivizii mai inteligenți sunt mai eficienți în utilizarea neuronilor lor ar putea indica faptul că corelația dintre materia cenușie și inteligență reflectă eliminarea selectivă a sinapselor nefolosite și, prin urmare, o mai bună circuitare a creierului.

Materia albăEdit

Similar cu materia cenușie, s-a demonstrat că materia albă are o corelație pozitivă cu inteligența la om. Materia albă este formată în principal din axoni neuronali mielinizați, responsabili de transmiterea semnalelor între neuroni. Culoarea alb-roz a materiei albe este, de fapt, rezultatul acestor învelișuri de mielină care izolează electric neuronii care transmit semnale către alți neuroni. Materia albă leagă între ele diferite regiuni de materie cenușie din creier. Aceste interconexiuni fac ca transportul să fie mai fluent și ne permit să îndeplinim mai ușor anumite sarcini. Au fost găsite corelații semnificative între inteligență și corpul calos, deoarece zonele calosale mai mari au fost corelate pozitiv cu performanța cognitivă. Cu toate acestea, se pare că există diferențe de importanță pentru materia albă între inteligența verbală și cea nonverbală, deoarece, deși atât măsurile verbale, cât și cele nonverbale ale inteligenței se corelează pozitiv cu dimensiunea corpului calos, corelația pentru inteligență și dimensiunea corpului calos a fost mai mare (.47) pentru măsurile nonverbale decât cea pentru măsurile verbale (.18). Modelarea geometrică bazată pe ochiuri de plasă anatomică a arătat, de asemenea, corelații pozitive între grosimea corpului calos și inteligență la adulții sănătoși.

S-a constatat, de asemenea, că integritatea materiei albe este legată de inteligență. Integritatea tractului de materie albă este importantă pentru viteza de procesare a informațiilor și, prin urmare, o integritate redusă a materiei albe este legată de o inteligență mai scăzută. Efectul integrității materiei albe este mediat în întregime prin viteza de procesare a informațiilor. Aceste constatări indică faptul că creierul este interconectat structural și că fibrele axonale sunt integral importante pentru procesarea rapidă a informațiilor și, prin urmare, pentru inteligența generală.

Contrazicând constatările descrise mai sus, VBM nu a reușit să găsească o relație între corpul calos și inteligență la adulții sănătoși. Această contradicție poate fi privită ca însemnând că relația dintre volumul materiei albe și inteligență nu este la fel de robustă ca cea dintre materia cenușie și inteligență.

Grosimea corticalăEdit

S-a constatat, de asemenea, că grosimea corticală are o corelație pozitivă cu inteligența la om. Cu toate acestea, rata de creștere a grosimii corticale este, de asemenea, legată de inteligență. În copilăria timpurie, grosimea corticală prezintă o corelație negativă cu inteligența, în timp ce la sfârșitul copilăriei această corelație a trecut la una pozitivă. S-a constatat că copiii mai inteligenți își dezvoltă grosimea corticală în mod mai constant și pe perioade mai lungi de timp decât copiii mai puțin inteligenți. Studiile au constatat că grosimea corticală explică 5% din variația inteligenței între indivizi. Într-un studiu efectuat pentru a găsi asocieri între grosimea corticală și inteligența generală între diferite grupuri de persoane, sexul nu a jucat un rol în inteligență. Deși este greu să se stabilească inteligența în funcție de vârstă pe baza grosimii corticale din cauza diferitelor circumstanțe socio-economice și a nivelurilor de educație, subiecții mai în vârstă (17 – 24 de ani) au avut tendința de a avea mai puține variații în ceea ce privește inteligența decât atunci când sunt comparați cu subiecții mai tineri (19 – 17 ani).

Convoluția corticalăEdit

Convoluția corticală a mărit plierea suprafeței creierului pe parcursul evoluției umane. S-a emis ipoteza că gradul ridicat de convoluție corticală poate fi un substrat neurologic care susține unele dintre cele mai distinctive abilități cognitive ale creierului uman. În consecință, inteligența individuală în cadrul speciei umane ar putea fi modulată de gradul de convoluție corticală.

O analiză publicată în 2019 a constatat că contururile a 677 de copii și adolescenți (vârsta medie 12.72 ani) au avut o corelație genetică de aproape 1 între IQ și suprafața girusului supramarginal din partea stângă a creierului.

Eficiența neuronalăEdit

Ipoteza eficienței neuronale postulează că indivizii mai inteligenți prezintă o activare mai mică în creier în timpul sarcinilor cognitive, măsurată prin metabolismul glucozei. Un eșantion mic de participanți (N=8) a prezentat corelații negative între inteligență și ratele metabolice regionale absolute, variind de la -0,48 la -0,84, măsurate prin scanări PET, ceea ce indică faptul că indivizii mai inteligenți sunt mai eficienți în procesarea informațiilor, deoarece utilizează mai puțină energie. Potrivit unei revizuiri extinse realizate de Neubauer & Fink un număr mare de studii (N=27) au confirmat această constatare folosind metode precum scanările PET, EEG și fMRI.

Studiile fMRI și EEG au arătat că dificultatea sarcinii este un factor important care afectează eficiența neuronală. Indivizii mai inteligenți prezintă eficiență neuronală doar atunci când se confruntă cu sarcini de dificultate subiectiv ușoară până la moderată, în timp ce nu se poate constata nicio eficiență neuronală în timpul sarcinilor dificile. De fapt, indivizii mai capabili par să investească mai multe resurse corticale în sarcini de dificultate ridicată. Acest lucru pare a fi valabil în special pentru cortexul prefrontal, deoarece indivizii cu o inteligență mai mare au prezentat o activare crescută a acestei zone în timpul sarcinilor dificile în comparație cu indivizii cu o inteligență mai scăzută. S-a propus că motivul principal al fenomenului de eficiență neuronală ar putea fi faptul că indivizii cu inteligență ridicată se pricep mai bine la blocarea informațiilor care interferează decât indivizii cu inteligență scăzută.

Cercetări suplimentareEdit

Cei mai mulți oameni de știință preferă să se uite la variabile mai calitative pentru a se raporta la dimensiunea regiunilor măsurabile cu funcție cunoscută, de exemplu, raportarea dimensiunii cortexului vizual primar la funcțiile sale corespunzătoare, cea de performanță vizuală.

Într-un studiu privind creșterea capului a 633 de copii născuți la termen din cohorta Avon Longitudinal Study of Parents and Children (Studiul longitudinal Avon al părinților și copiilor), s-a demonstrat că creșterea prenatală și cea din timpul copilăriei au fost asociate cu IQ-ul ulterior. Concluzia studiului a fost că volumul cerebral pe care îl atinge un copil până la vârsta de 1 an contribuie la determinarea inteligenței ulterioare. Este posibil ca creșterea volumului creierului după copilărie să nu compenseze creșterea anterioară mai slabă.

Există o asociere între IQ și miopie. O explicație sugerată este că una sau mai multe gene pleiotropice afectează simultan dimensiunea părții neocortexului din creier și a ochilor.

Teoria integrării parieto-frontaleEdit