Inteligence: od genetiky po „dráty“a „procesor“lidského mozku

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Proč jsou někteří lidé chytřejší než jiní? Od nepaměti vědci zkoušeli, co dělat, aby měli čistou hlavu. S odvoláním na řadu vědeckých studií Spektrum pojednává o složkách inteligence – od genetiky po „dráty“a „procesor“lidského mozku.

Proč jsou někteří lidé chytřejší než jiní? Od nepaměti se vědci snažili přijít na to, co je potřeba udělat, aby se hlavě dobře myslelo. Ale teď je to alespoň jasné: seznam složek inteligence je delší, než se čekalo.

V říjnu 2018 ukázal Wenzel Grüs milionům televizních diváků něco neuvěřitelného: student z malého německého městečka Lastrut udeřil hlavou do fotbalového míče více než padesátkrát za sebou, nikdy jej neupustil ani nezvedl rukama. Ale skutečnost, že ho diváci ruského televizního pořadu "Amazing People" ocenili nadšeným potleskem, vysvětlila nejen atletická obratnost mladého muže. Faktem je, že při hře s míčem mezičasy zvýšil číslo 67 na pátou mocninu a získal desetimístný výsledek za pouhých 60 sekund.

Wenzel, kterému je dnes 17 let, má jedinečný matematický dar: násobí, dělí a získává odmocniny z dvanáctimístných čísel bez pera, papíru nebo jiných pomůcek. Na posledním světovém šampionátu v ústním počítání obsadil třetí místo. Jak sám říká, řešení obzvláště obtížných matematických úloh mu zabere 50 až 60 minut: například když potřebuje rozložit dvacetimístné číslo na prvočinitele. jak to dělá? Hlavní roli zde zřejmě hraje jeho krátkodobá paměť.

Je jasné, že Wenzelův mozek poněkud převyšuje myšlenkový orgán jeho normálně nadaných vrstevníků. Alespoň co se čísel týče. Proč ale obecně mají někteří lidé větší duševní kapacitu než jiní? Tato otázka byla ještě před 150 lety v hlavě britského přírodovědce Francise Galtona. Zároveň upozornil na fakt, že často rozdíly v inteligenci souvisí s původem člověka. Ve svém díle Hereditary Genius dochází k závěru, že lidskou inteligenci lze dědit.

Vícesložkový koktejl

Jak se později ukázalo, tato jeho teze byla správná – alespoň částečně. Američtí psychologové Thomas Bouchard a Matthew McGue analyzovali více než 100 publikovaných studií o podobnosti inteligence mezi členy stejné rodiny. V některých dílech byla popsána jednovaječná dvojčata, oddělená hned po narození. Navzdory tomu v testech inteligence vykazovali téměř stejné výsledky. Dvojčata, která spolu vyrůstala, si byla mentálními schopnostmi ještě podobnější. Důležitý vliv na ně mělo pravděpodobně i prostředí.

Dnes se vědci domnívají, že 50–60 % inteligence se dědí. Jinými slovy, rozdíl v IQ mezi dvěma lidmi je dobrá polovina kvůli struktuře jejich DNA získané od rodičů.

Při hledání genů pro inteligenci

Pátrání po dědičných materiálech, které jsou za to konkrétně odpovědné, však zatím vedlo k malému. Pravda, občas našli nějaké prvky, které na první pohled souvisely s inteligencí. Ale při bližším zkoumání se tento vztah ukázal jako falešný. Nastala paradoxní situace: na jedné straně bezpočet studií prokázal vysokou dědičnou složku inteligence. Na druhou stranu nikdo nedokázal říct, které geny jsou za to konkrétně zodpovědné.

V poslední době se obrázek poněkud změnil, především kvůli technologickému pokroku. Stavební plán každého jedince je obsažen v jeho DNA – jakési obří encyklopedii, skládající se z přibližně 3 miliard písmen. Bohužel je psána jazykem, který téměř neznáme. Přestože umíme číst písmena, význam textů této encyklopedie nám zůstává skrytý. I když se vědcům podaří sekvenovat celou DNA člověka, nevědí, které její části jsou zodpovědné za jeho duševní schopnosti.

Inteligence a IQ

Slovo intelekt pochází z latinského podstatného jména intellectus, které lze přeložit jako „vnímání“, „porozumění“, „porozumění“, „rozum“nebo „mysl“. Psychologové chápou inteligenci jako obecnou duševní schopnost, která zahrnuje různé kompetence: například schopnost řešit problémy, chápat složité myšlenky, myslet abstraktně a učit se ze zkušenosti.

Inteligence se obvykle neomezuje pouze na jeden předmět, jako je například matematika. Někdo, kdo je dobrý v jedné oblasti, často vyniká v jiných. Talent jasně omezený na jeden předmět je vzácný. Mnoho vědců proto vychází z toho, že existuje obecný faktor inteligence, takzvaný faktor G.

Každý, kdo se chystá inteligenci studovat, potřebuje metodu, jak ji objektivně měřit. První inteligenční test vyvinuli francouzští psychologové Alfred Binet a Théodore Simon. Poprvé ji použili v roce 1904 k posouzení intelektových schopností školáků. Na základě úloh vypracovaných pro tento účel vytvořili tzv. „Binet-Simonovu škálu duševního rozvoje“. S jeho pomocí určili věk intelektuálního vývoje dítěte. Odpovídalo to číslu na škále problémů, které dítě dokázalo zcela vyřešit.

V roce 1912 navrhl německý psycholog William Stern novou metodu, ve které byl věk intelektuálního rozvoje rozdělen věkem chronologickým a výsledná hodnota byla nazvána inteligenčním kvocientem (IQ). A ačkoliv název přežil dodnes, dnes už IQ nepopisuje věkové poměry. Místo toho IQ poskytuje představu o tom, jak úroveň inteligence jednotlivce koreluje s úrovní inteligence průměrného člověka.

Lidé se od sebe liší a podle toho se liší i jejich sady DNA. Jedinci s vysokým IQ se však musí shodovat alespoň s těmi částmi DNA, které jsou spojeny s inteligencí. Z této základní teze dnes vědci vycházejí. Porovnáním DNA stovek tisíc testovacích subjektů v milionech částí mohou vědci identifikovat dědičné oblasti, které přispívají k utváření vyšších intelektuálních schopností.

V posledních letech byla publikována řada podobných studií. Díky těmto analýzám je obraz stále jasnější: speciální mentální schopnosti nezávisí pouze na dědičných datech, ale na tisících různých genů. A každý z nich přispívá k fenoménu inteligence jen nepatrně, někdy jen několika setinkami procenta. „Nyní se věří, že dvě třetiny všech lidských variabilních genů jsou přímo či nepřímo spojeny s vývojem mozku, a tedy potenciálně s inteligencí,“zdůrazňuje Lars Penke, profesor biologické psychologie osobnosti na Georg August University v Göttingenu.

Sedm zapečetěných záhad

Stále je tu ale jeden velký problém: dnes je ve struktuře DNA známo 2000 míst (lokusů), která jsou spojena s inteligencí. Ale v mnoha případech ještě není jasné, za co přesně jsou tyto lokusy zodpovědné. K vyřešení této hádanky výzkumníci inteligence pozorují, které buňky s větší pravděpodobností než jiné reagují na nové informace. To může znamenat, že tyto buňky jsou nějakým způsobem spojeny se schopnostmi myšlení.

Vědci se přitom neustále potýkají s určitou skupinou neuronů – takzvanými pyramidovými buňkami. Rostou v mozkové kůře, tedy v té vnější skořápce mozku a mozečku, kterou odborníci nazývají kůra. Obsahuje především nervové buňky, které mu dodávají charakteristickou šedou barvu, proto se mu říká „šedá hmota“.

Pyramidové buňky možná hrají klíčovou roli ve formování inteligence. Naznačují to každopádně výsledky studií, které provedla neurobioložka Natalia Goryunova, profesorka Svobodné univerzity v Amsterdamu.

Nedávno Goryunova zveřejnila výsledky studie, která přitáhla pozornost všech: porovnávala pyramidové buňky u subjektů s různými intelektuálními schopnostmi. Vzorky tkání byly odebírány především z materiálu získaného při operacích pacientů s epilepsií. V závažných případech se neurochirurgové snaží odstranit ohnisko nebezpečných záchvatů. Vždy při tom odstraní části zdravého mozkového materiálu. Goryunova studovala tento materiál.

Nejprve vyzkoušela, jak pyramidové buňky v něm obsažené reagují na elektrické impulsy. Každý vzorek pak rozřezala na nejtenčí plátky, vyfotografovala je pod mikroskopem a znovu je sestavila v počítači do trojrozměrného obrazu. Tak například stanovila délku dendritů - rozvětvených výrůstků buněk, pomocí kterých zachycují elektrické signály. „Zároveň jsme navázali spojení s IQ pacientů,“vysvětluje Goryunova. "Čím delší a rozvětvenější dendrity byly, tím byl jedinec chytřejší."

Výzkumník to vysvětlil velmi jednoduše: dlouhé, rozvětvené dendrity mohou navázat více kontaktů s jinými buňkami, to znamená, že dostanou více informací, které mohou zpracovat. K tomu se přidává další faktor: „Díky silnému větvení mohou současně zpracovávat různé informace v různých odvětvích,“zdůrazňuje Goryunova. Díky tomuto paralelnímu zpracování mají buňky velký výpočetní potenciál. „Pracují rychleji a produktivněji,“uzavírá Goryunova.

Jen část pravdy

Jakkoli se tato teze může zdát přesvědčivá, nelze ji považovat za plně prokázanou, jak sama badatelka upřímně přiznává. Faktem je, že vzorky tkáně, které zkoumala, byly odebrány převážně z jedné velmi omezené oblasti ve spánkových lalocích. Tam vzniká nejvíce epileptických záchvatů, a proto se v této oblasti zpravidla operuje epilepsie. "Zatím nemůžeme říci, jak se věci mají v jiných částech mozku," připouští Goryunova. "Nové, dosud nepublikované výsledky výzkumu naší skupiny ale například ukazují, že vztah mezi délkou dendritů a inteligencí je silnější v levé části mozku než v pravé."

Z výsledků výzkumu amsterodamských vědců stále nelze vyvozovat nějaké obecné závěry. Navíc existují důkazy, které hovoří o pravém opaku. Získal je Erhan Genç, biopsycholog z Bochumi. V roce 2018 se svými kolegy také zkoumal, jak se liší struktura šedé hmoty mezi velmi chytrými a méně inteligentními lidmi. Zároveň došel k závěru, že silné větvení dendritů spíše škodí než prospívá schopnosti myšlení.

Pravda, Gench nezkoumal jednotlivé pyramidové buňky, ale umístil své subjekty do mozkového skeneru. Magnetická rezonance v zásadě není vhodná pro zkoumání nejjemnějších struktur vláken - rozlišení snímků se zpravidla ukazuje jako nedostatečné. Ale vědci z Bochumi použili speciální metodu, aby viděli směr difúze tkáňového moku.

Dendrity se stávají bariérou pro tekutinu. Analýzou difúze je možné určit, kterým směrem se dendrity nacházejí, jak jsou rozvětvené a jak blízko jsou u sebe. Výsledek: u chytřejších lidí nejsou dendrity jednotlivých nervových buněk tak husté a nemají tendenci se rozpadat na tenké „drátky“. Toto pozorování je diametrálně odlišné od závěrů neurovědky Natalie Goryunové.

Ale nepotřebují pyramidové buňky k plnění svých úkolů v mozku různé vnější informace? Jak to odpovídá zjištěnému nízkému stupni větvení? Gench také považuje spojení mezi buňkami za důležité, ale podle jeho názoru by toto spojení mělo mít svůj účel. „Pokud chcete, aby strom nesl více ovoce, odřízněte přebytečné větve,“vysvětluje. - Totéž platí pro synaptická spojení mezi neurony: když se narodíme, máme jich hodně. Ale v průběhu života je ztenčujeme a necháme jen ty, které jsou pro nás důležité."

Pravděpodobně právě díky tomu můžeme zpracovávat informace efektivněji.

Totéž dělá „živý kalkulátor“Wenzel Grüs, který při řešení problému vypne vše kolem sebe. Zpracování podnětů na pozadí by pro něj bylo v tuto chvíli kontraproduktivní.

Lidé s bohatou inteligencí totiž vykazují soustředěnější mozkovou aktivitu než méně nadaní lidé, když musí řešit složitý problém. Navíc jejich myslící orgán vyžaduje méně energie. Tato dvě pozorování vedla k tzv. neurální hypotéze inteligenční účinnosti, podle níž není rozhodující intenzita mozku, ale účinnost.

Příliš mnoho kuchařů kazí vývar

Gench věří, že jeho zjištění tuto teorii podporují: „Pokud máte co do činění s velkým množstvím spojení, z nichž každé může přispět k řešení problému, pak mu to spíše komplikuje, než pomáhá,“říká. Podle něj je to stejné, jako když si před koupí televize necháte poradit i od těch přátel, kteří televizorům nerozumí. Proto má smysl rušivé faktory potlačovat – to je názor neurovědce z Bochumi. Chytří lidé to asi dělají lépe než ostatní.

Jak je to ale ve srovnání s výsledky amsterodamské skupiny vedené Natalií Goryunovovou? Erkhan Gench poukazuje na to, že záležitost může být v různých technikách měření. Na rozdíl od nizozemského badatele nezkoumal jednotlivé buňky pod mikroskopem, ale měřil pohyb molekul vody v tkáních. Upozorňuje také, že stupeň větvení pyramidálních buněk v různých sektorech mozku může být různý. "Máme co do činění s mozaikou, které stále chybí mnoho dílků."

Více podobných výsledků výzkumu lze nalézt jinde: tloušťka vrstvy šedé hmoty je pro inteligenci rozhodující – pravděpodobně proto, že objemná kůra obsahuje více neuronů, což znamená, že má větší „výpočetní potenciál“. K dnešnímu dni je toto spojení považováno za prokázané a Natalia Goryunova to ve své práci znovu potvrdila. „Na velikosti záleží“– to bylo založeno před 180 lety německým anatomem Friedrichem Tiedemannem (Friedrich Tiedemann). „Mezi velikostí mozku a intelektuální energií nepopiratelně existuje souvislost,“napsal v roce 1837. Pro měření objemu mozku plnil lebky zesnulých lidí suchým prosem, ale tuto souvislost potvrzují i moderní metody měření pomocí mozkových skenerů. Podle různých odhadů je 6 až 9 % rozdílů v IQ spojeno s rozdílem ve velikosti mozku. A přesto se zdá, že tloušťka mozkové kůry je kritická.

I zde je však mnoho záhad. To platí stejně pro muže i ženy, protože u obou pohlaví menší mozky odpovídají i menším mentálním kapacitám. Na druhou stranu ženy mají v průměru o 150 gramů méně mozku než muži, ale v IQ testech si vedou podobně jako muži.

„Zároveň se mozkové struktury mužů a žen liší,“vysvětluje Lars Penke z univerzity v Göttingenu. "Muži mají více šedé hmoty, což znamená, že jejich mozková kůra je tlustší, zatímco ženy mají více bílé hmoty." Je to ale také nesmírně důležité pro naši schopnost řešit problémy. Přitom na první pohled nehraje tak nápadnou roli jako šedá hmota. Bílá hmota se skládá hlavně z dlouhých nervových vláken. Mohou přenášet elektrické impulsy na velké vzdálenosti, někdy i deset centimetrů a více. Je to možné, protože jsou od svého okolí skvěle izolovány vrstvou tukem nasycené látky – myelinu. Je to myelinová pochva a dává vláknům bílou barvu. Zabraňuje ztrátám napětí v důsledku zkratů a také urychluje přenos informací.

Přerušení "drátů" v mozku

Pokud lze pyramidové buňky považovat za mozkové procesory, pak je bílá hmota jako počítačová sběrnice: díky ní mohou mozková centra umístěná ve velkých vzdálenostech od sebe navzájem komunikovat a spolupracovat při řešení problémů. Navzdory tomu byla bílá hmota výzkumníky inteligence dlouho podceňována.

Za to, že se tento postoj nyní změnil, může mimo jiné Lars Penke. Před několika lety zjistil, že bílá hmota je v horším stavu u lidí se sníženou inteligencí. V jejich mozcích někdy probíhají jednotlivé komunikační linky chaoticky a ne úhledně a paralelně vedle sebe, myelinová pochva se nevytváří optimálně a čas od času dochází i k „přetržení drátu“. „Pokud je takových nehod více, pak to vede ke zpomalení zpracování informací a v konečném důsledku k tomu, že jedinec na testech inteligence vykazuje horší výsledky než ostatní,“vysvětluje osobnostní psycholog Penke. Odhaduje se, že asi 10 % rozdílů v IQ je způsobeno stavem bílé hmoty.

Ale zpět k rozdílům mezi pohlavími: Podle Penkeho jsou ženy podle některých studií v intelektuálních úkolech stejně úspěšné jako muži, ale občas využívají i jiné oblasti mozku. Důvody lze jen hádat. Částečně lze tyto odchylky vysvětlit rozdílem ve struktuře bílé hmoty - komunikačního kanálu mezi různými centry mozku. „Ať je to jakkoli, na základě těchto dat jasně vidíme, že existuje více než jedna a jediná příležitost k využití intelektu,“zdůrazňuje výzkumník z Bochumi. "Různé kombinace faktorů mohou vést ke stejné úrovni inteligence."

„Chytrá hlava“se tedy skládá z mnoha součástí a jejich poměr se může lišit. Pyramidové buňky jsou důležité také jako výkonné procesory a bílá hmota jako systém rychlé komunikace a dobře fungující pracovní paměti. K tomu se přidává optimální cerebrální prokrvení, silná imunita, aktivní energetický metabolismus a tak dále. Čím více se věda o fenoménu inteligence dozvídá, tím je jasnější, že jej nelze spojovat pouze s jednou složkou a dokonce ani s jednou konkrétní částí mozku.

Ale pokud vše funguje, jak má, pak je lidský mozek schopen dělat úžasné věci. Je to vidět na příkladu jihokorejského jaderného fyzika Kim Un Younga, který je s IQ 210 považován za nejchytřejšího člověka na Zemi. V sedmi letech řešil složité integrální rovnice v japonské televizní show. V osmi letech byl pozván do NASA ve Spojených státech, kde působil deset let.

Pravda, sám Kim varuje před připisováním přílišné důležitosti IQ. V roce 2010 v článku v Korea Herald napsal, že vysoce inteligentní lidé nejsou všemocní. Stejně jako světové rekordy sportovců jsou vysoké IQ jen jedním z projevů lidského talentu. "Pokud existuje široká škála dárků, pak ten můj je jen část z nich."