Neurovetenskap och intelligens
HjärnvolymRedigera
En av de viktigaste metoderna för att fastställa ett samband mellan intelligens och hjärnan är att använda mått på hjärnvolym. De tidigaste försöken att uppskatta hjärnvolymen gjordes med hjälp av mått på yttre huvudparametrar, t.ex. huvudomkrets som en approximation för hjärnans storlek. Nyare metoder som använts för att studera detta förhållande inkluderar post mortem-mätningar av hjärnans vikt och volym. Dessa har sina egna begränsningar och styrkor. Tillkomsten av MRT som ett icke-invasivt mycket exakt mått på levande hjärnans struktur och funktion (med hjälp av fMRI) gjorde detta till den dominerande och föredragna metoden för att mäta hjärnvolym.
Samt sett är större hjärnstorlek och volym förknippad med bättre kognitiv funktion och högre intelligens. De specifika regioner som visar det mest robusta sambandet mellan volym och intelligens är hjärnans frontala, temporala och parietala lober. Ett stort antal studier har genomförts med enhetligt positiva korrelationer, vilket leder till den allmänt säkra slutsatsen att större hjärnor förutsäger högre intelligens. Hos friska vuxna är korrelationen mellan total hjärnvolym och IQ ungefär 0,4 när tester av hög kvalitet används. I en storskalig studie (n = 29k) med hjälp av UK Biobank fann man en korrelation på 0,275. Styrkan i detta samband var inte beroende av kön, vilket motsäger vissa tidigare studier. I en studie där man använde sig av en syskonplanering i två medelstora urval fann man bevis för kausalitet med en effektstorlek på 0,19. Denna studiedesign utesluter störande faktorer som varierar mellan familjer, men inte de som varierar inom familjer.
Mindre är känt om variation på skalor som är mindre än den totala hjärnvolymen. I en metaanalytisk genomgång av McDaniel konstaterades att korrelationen mellan intelligens och hjärnstorlek in vivo var större för kvinnor (0,40) än för män (0,25). Samma studie visade också att korrelationen mellan hjärnstorlek och intelligens ökade med åldern, där barn uppvisade mindre korrelationer. Det har föreslagits att kopplingen mellan större hjärnvolymer och högre intelligens är relaterad till variation i specifika hjärnregioner: ett mått på hela hjärnan skulle underskatta dessa kopplingar. För funktioner som är mer specifika än allmän intelligens kan regionala effekter vara viktigare. Det finns t.ex. belägg för att hos ungdomar som lär sig nya ord är ordförrådstillväxten förknippad med grå substansdensiteten i bilaterala bakre supramarginala gyri. Små studier har visat övergående förändringar i grå substans i samband med utveckling av en ny fysisk färdighet (jonglering) occipito-temporal cortex
Hjärnvolym är inte en perfekt förklaring av intelligens: förhållandet förklarar en blygsam del av variationen i intelligens – 12-36 % av variationen. Mängden varians som förklaras av hjärnvolymen kan också bero på vilken typ av intelligens som mäts. Upp till 36 % av variationen i verbal intelligens kan förklaras av hjärnvolymen, medan endast cirka 10 % av variationen i visuospatial intelligens kan förklaras av hjärnvolymen. I en studie från 2015 av forskaren Stuart J. Ritchie konstaterades att hjärnans storlek förklarade 12 % av variationen i intelligens mellan individer. Dessa förbehåll innebär att det finns andra viktiga faktorer som påverkar hur intelligent en individ är förutom hjärnstorlek. I en stor metaanalys bestående av 88 studier uppskattade Pietschnig et al. (2015) korrelationen mellan hjärnvolym och intelligens till cirka korrelationskoefficienten 0,24, vilket motsvarar 6 % varians. Om man tar hänsyn till mätkvaliteten och urvalstyp och IQ-intervall verkar det metaanalytiska sambandet mellan hjärnvolym i vara ~ .4 hos normala vuxna. Forskaren Jakob Pietschnig hävdade att styrkan i det positiva sambandet mellan hjärnvolym och IQ fortfarande är robust, men att det har överskattats i litteraturen. Han har sagt att ”Det är frestande att tolka detta samband i samband med människans kognitiva utveckling och artskillnader i hjärnstorlek och kognitiv förmåga, vi visar att det inte är befogat att tolka hjärnstorlek som en isomorfisk proxy för mänskliga intelligensskillnader”.
Grå substansRedigera
Grå substans har undersökts som en potentiell biologisk grund för skillnader i intelligens. I likhet med hjärnvolymen är den globala volymen av grå substans positivt förknippad med intelligens. Mer specifikt har högre intelligens förknippats med större kortikal grå substans i den prefrontala och bakre temporala cortexen hos vuxna. Dessutom har både verbal och icke-verbal intelligens visat sig vara positivt korrelerad med volymen grå substans i de parietala, temporala och occipitala loberna hos unga friska vuxna, vilket innebär att intelligens är förknippad med en mängd olika strukturer i hjärnan.
Det verkar finnas könsskillnader mellan män och kvinnor när det gäller förhållandet mellan grå substans och intelligens. Män tycks uppvisa större korrelationer mellan intelligens och grå substans i de frontala och parietala loberna, medan de starkaste korrelationerna mellan intelligens och grå substans hos kvinnor kan hittas i de frontala loberna och Brocas område. Dessa skillnader verkar dock inte påverka den totala intelligensen, vilket innebär att samma kognitiva förmågor kan uppnås på olika sätt.
En specifik metod som används för att studera korrelationer mellan grå substans och intelligens i olika delar av hjärnan kallas voxelbaserad morfometri (VBM). VBM gör det möjligt för forskare att specificera områden av intresse med stor rumslig upplösning, vilket gör det möjligt att undersöka grå substansområden som korrelerar med intelligens med större speciell upplösning. VBM har använts för att korrelera grå substans positivt med intelligens i de frontala, temporala, parietala och occipitala loberna hos friska vuxna. VBM har också använts för att visa att volymen grå substans i den mediala regionen av den prefrontala cortexen och den dorsomediala prefrontala cortexen korrelerar positivt med intelligens i en grupp på 55 friska vuxna. VBM har också framgångsrikt använts för att fastställa en positiv korrelation mellan grå substansvolymer i den främre cingulära hjärnan och intelligens hos barn i åldern 5-18 år.
Grå substans har också visat sig korrelera positivt med intelligens hos barn. Reis och kollegor har funnit att grå substans i den prefrontala cortexen bidrar mest robust till variansen i intelligens hos barn mellan 5 och 17 år, medan subkortikal grå substans är relaterad till intelligens i mindre utsträckning. Frangou och medarbetare undersökte förhållandet mellan grå substans och intelligens hos barn och unga vuxna i åldern 12-21 år och fann att grå substans i den orbitofrontala cortexen, gyrus cingulosa, cerebellum och thalamus var positivt korrelerad med intelligens, medan grå substans i kärnan i caudatus är negativt korrelerad med intelligens. Förhållandet mellan volymen av grå substans och intelligens utvecklas dock först med tiden, eftersom inget signifikant positivt samband kan hittas mellan volymen av grå substans och intelligens hos barn under 11 år.
En underliggande invändning mot forskningen om förhållandet mellan volymen av grå substans och intelligens framgår av hypotesen om neuronal effektivitet. Resultaten att mer intelligenta individer är mer effektiva på att använda sina neuroner kan tyda på att korrelationen mellan grå substans och intelligens återspeglar selektiv eliminering av oanvända synapser, och därmed ett bättre hjärnkretslopp.
Vit substansRedigera
Som liknar grå substans har vit substans visat sig korrelera positivt med intelligens hos människor. Vit substans består huvudsakligen av myeliniserade neuronala axoner, som ansvarar för att leverera signaler mellan neuroner. Den rosa-vita färgen på vit substans är faktiskt ett resultat av dessa myelinskidor som elektriskt isolerar neuroner som överför signaler till andra neuroner. Vit substans förbinder olika regioner av grå substans i hjärnan med varandra. Dessa sammankopplingar gör transporten mer sömlös och gör att vi lättare kan utföra uppgifter. Betydande korrelationer mellan intelligens och corpus callosum har hittats, eftersom större callosalområden har korrelerats positivt med kognitiva prestationer. Det verkar dock finnas skillnader i betydelse för vit substans mellan verbal och icke-verbal intelligens, eftersom även om både verbala och icke-verbal mått på intelligens korrelerar positivt med storleken på corpus callosum, var korrelationen för intelligens och corpus callosums storlek större (.47) för icke-verbal mått än för verbala mått (.18). Anatomisk nätbaserad geometrisk modellering har också visat positiva korrelationer mellan tjockleken på corpus callosum och intelligens hos friska vuxna.
Vita substansens integritet har också visat sig vara relaterad till intelligens. Vit substansbanans integritet är viktig för informationsbehandlingshastigheten, och därför är minskad vit substansintegritet relaterad till lägre intelligens. Effekten av vit substansintegritet medieras helt och hållet genom informationsbehandlingshastighet. Dessa resultat tyder på att hjärnan är strukturellt sammankopplad och att axonala fibrer är integrerat viktiga för snabb informationsprocess och därmed allmän intelligens.
I motsats till de resultat som beskrivs ovan har VBM inte lyckats hitta något samband mellan corpus callosum och intelligens hos friska vuxna. Denna motsägelse kan ses som ett tecken på att förhållandet mellan volym av vit substans och intelligens inte är lika robust som förhållandet mellan grå substans och intelligens.
KortikaltjocklekRedigera
Kortikaltjocklek har också visat sig korrelera positivt med intelligens hos människor. Tillväxttakten för kortikaltjocklek är dock också relaterad till intelligens. I tidig barndom uppvisar kortikal tjocklek en negativ korrelation med intelligens, medan denna korrelation i sen barndom har förskjutits till en positiv korrelation. Mer intelligenta barn visade sig utveckla den kortikala tjockleken mer stadigt och under längre tidsperioder än mindre intelligenta barn. Studier har visat att kortikaltjocklek förklarar 5 % av variationen i intelligens mellan individer. I en studie som genomfördes för att hitta samband mellan kortikaltjocklek och allmän intelligens mellan olika grupper av människor spelade kön ingen roll för intelligensen. Även om det är svårt att fastställa intelligens på ålder baserat på kortikaltjocklek på grund av olika socioekonomiska omständigheter och utbildningsnivåer, tenderade äldre försökspersoner (17 – 24) att ha mindre variationer när det gäller intelligens än när de jämfördes med yngre försökspersoner (19 – 17).
Kortikal konvolutionRedigera
Kortikal konvolution har ökat veckningen av hjärnans yta under loppet av den mänskliga evolutionen. Det har antagits att den höga graden av kortikal konvolution kan vara ett neurologiskt substrat som stöder några av den mänskliga hjärnans mest utmärkande kognitiva förmågor. Följaktligen kan individuell intelligens inom den mänskliga arten moduleras av graden av kortikal konvolution.
En analys som publicerades 2019 fann konturerna hos 677 barn och ungdomar (medelålder 12.72 år) hjärnor hade en genetisk korrelation på nästan 1 mellan IQ och ytan av den supramarginala gyrus på vänster sida av hjärnan.
Neural effektivitetRedigera
Den neurala effektivitetshypotesen postulerar att mer intelligenta individer uppvisar mindre aktivering i hjärnan under kognitiva uppgifter, vilket mäts med Glukosmetabolism. Ett litet urval av deltagare (N=8) uppvisade negativa korrelationer mellan intelligens och absoluta regionala metaboliska hastigheter som varierade från -0,48 till -0,84, mätt med PET-skanningar, vilket tyder på att smartare individer var mer effektiva bearbetare av information, eftersom de använder mindre energi. Enligt en omfattande genomgång av Neubauer & Fink har ett stort antal studier (N=27) bekräftat detta resultat med hjälp av metoder som PET-skanningar, EEG och fMRI.
fMRI- och EEG-studier har avslöjat att uppgiftens svårighetsgrad är en viktig faktor som påverkar den neurala effektiviteten. Intelligentare individer uppvisar neural effektivitet endast när de ställs inför uppgifter av subjektivt lätt till måttlig svårighetsgrad, medan ingen neural effektivitet kan hittas vid svåra uppgifter. Mer begåvade individer tycks faktiskt investera mer kortikala resurser i uppgifter av hög svårighetsgrad. Detta verkar vara särskilt sant för den prefrontala cortexen, eftersom individer med högre intelligens uppvisade en ökad aktivering av detta område under svåra uppgifter jämfört med individer med lägre intelligens. Det har föreslagits att huvudorsaken till fenomenet med neuronal effektivitet kan vara att individer med hög intelligens är bättre på att blockera störande information än individer med låg intelligens.
Ytterligare forskningRedigera
En del forskare föredrar att titta på mer kvalitativa variabler för att relatera till storleken på mätbara områden med känd funktion, till exempel att relatera storleken på den primära visuella cortexen till dess motsvarande funktioner, det vill säga visuell prestanda.
I en studie av huvudets tillväxt hos 633 terminsfödda barn från kohorten Avon Longitudinal Study of Parents and Children visades att prenatal tillväxt och tillväxt under spädbarnstiden hade samband med senare IQ. Studiens slutsats var att den hjärnvolym som ett barn uppnår vid ett års ålder bidrar till att avgöra senare intelligens. Tillväxt i hjärnvolym efter spädbarnstiden kanske inte kompenserar för sämre tidigare tillväxt.
Det finns ett samband mellan IQ och närsynthet. En föreslagen förklaring är att en eller flera pleiotropa gener påverkar storleken på neocortexdelen av hjärnan och ögonen samtidigt.
Parieto-frontal integrationsteoriRedigera
In 2007 publicerade Behavioral and Brain Sciences en målartikel som lade fram en biologisk modell för intelligens baserad på 37 peer-reviewed neuroimaging-studier (Jung & Haier, 2007). Deras genomgång av en mängd data från funktionell avbildning (funktionell magnetresonanstomografi och positronemissionstomografi) och strukturell avbildning (diffusions-MRI, voxelbaserad morfometri, in vivo magnetresonansspektroskopi) argumenterar för att mänsklig intelligens uppstår ur ett distribuerat och integrerat neuralt nätverk som omfattar hjärnregioner i frontal- och parietalloberna.
En nyligen genomförd studie om skadekartläggning av Barbey och medarbetare ger belägg för P-FIT-teorin om intelligens.
Hjärnskador i tidig ålder som är isolerade till en sida av hjärnan resulterar vanligen i en relativt skonad intellektuell funktion och med en IQ som ligger inom det normala intervallet.