Intelekts: no ģenētikas līdz cilvēka smadzeņu "vadiem" un "procesoram"

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Kāpēc daži cilvēki ir gudrāki par citiem? Kopš neatminamiem laikiem zinātnieki ir mēģinājuši izdomāt, ko darīt, lai galva būtu skaidra. Atsaucoties uz vairākiem zinātniskiem pētījumiem, Spektrum apspriež intelekta komponentus - no ģenētikas līdz cilvēka smadzeņu "vadiem" un "procesoram".

Kāpēc daži cilvēki ir gudrāki par citiem? Kopš neatminamiem laikiem zinātnieki ir mēģinājuši izdomāt, kas jādara, lai galva labi domātu. Bet tagad ir vismaz skaidrs: izlūkošanas komponentu saraksts ir garāks, nekā gaidīts.

2018. gada oktobrī Venzels Grīss miljoniem televīzijas skatītāju parādīja kaut ko neticamu: kāds students no Vācijas mazpilsētas Lastrutas vairāk nekā piecdesmit reizes pēc kārtas iesita futbola bumbiņai ar galvu, nekad to nenometot un nepaceļot ar rokām. Bet tas, ka Krievijas televīzijas šova "Apbrīnojamie cilvēki" skatītāji viņu apbalvoja ar sajūsmas pilniem aplausiem, skaidroja ne tikai ar jaunieša sportisko veiklību. Fakts ir tāds, ka, spēlējot bumbu, viņš pa reizei pacēla skaitli 67 uz piekto pakāpi, tikai 60 sekundēs saņemot desmit ciparu rezultātu.

Vencelam, kuram šodien ir 17, ir unikāla matemātiska dotība: viņš reizina, dala un izvelk saknes no divpadsmit ciparu skaitļiem bez pildspalvas, papīra vai citiem palīglīdzekļiem. Pēdējā pasaules čempionātā mutvārdu skaitīšanā viņš ieņēma trešo vietu. Kā viņš pats saka, viņam nepieciešamas no 50 līdz 60 minūtēm, lai atrisinātu īpaši sarežģītus matemātiskus uzdevumus: piemēram, kad viņam ir jāieskaita divdesmit ciparu skaitlis pirmfaktoros. Kā viņš to dara? Iespējams, šeit galveno lomu spēlē viņa īstermiņa atmiņa.

Ir skaidrs, ka Vencela smadzenes ir nedaudz pārākas par viņa parasti apdāvināto vienaudžu domāšanas orgānu. Vismaz, ja runa ir par skaitļiem. Bet kāpēc vispār dažiem cilvēkiem ir lielākas garīgās spējas nekā citiem? Šo jautājumu vēl pirms 150 gadiem domāja britu dabas pētnieks Frensiss Galtons. Vienlaikus viņš vērsa uzmanību uz to, ka nereti intelekta atšķirības ir saistītas ar cilvēka izcelsmi. Savā darbā iedzimtais ģēnijs viņš secina, ka cilvēka inteliģence var tikt mantota.

Daudzu sastāvdaļu kokteilis

Kā vēlāk izrādījās, šī viņa tēze bija pareiza – vismaz daļēji. Amerikāņu psihologi Tomass Bušārds un Metjū Makgijs analizēja vairāk nekā 100 publicētus pētījumus par vienas ģimenes locekļu intelekta līdzību. Dažos darbos ir aprakstīti identiski dvīņi, kas atdalīti uzreiz pēc piedzimšanas. Neskatoties uz to, izlūkošanas pārbaudēs viņi uzrādīja gandrīz tādus pašus rezultātus. Dvīņi, kuri uzauga kopā, bija vēl līdzīgāki pēc prāta spējām. Iespējams, arī vide viņus būtiski ietekmēja.

Mūsdienās zinātnieki uzskata, ka 50-60% intelekta tiek mantoti. Citiem vārdiem sakot, IQ atšķirība starp diviem cilvēkiem ir laba puse, pateicoties viņu DNS struktūrai, kas saņemta no vecākiem.

Saprāta gēnu meklējumos

Tomēr tieši par to atbildīgo iedzimtības materiālu meklēšana līdz šim ir novedusi pie maz. Tiesa, dažreiz viņi atrada dažus elementus, kas no pirmā acu uzmetiena bija saistīti ar inteliģenci. Bet, rūpīgāk pārbaudot, šīs attiecības izrādījās nepatiesas. Radās paradoksāla situācija: no vienas puses, neskaitāmi pētījumi pierādīja augstu intelekta iedzimtību. No otras puses, neviens nevarēja pateikt, kuri gēni bija īpaši atbildīgi par to.

Pēdējā laikā aina ir nedaudz mainījusies, galvenokārt tehnoloģiskā progresa dēļ. Katra indivīda būvniecības plāns ir ietverts viņa DNS - sava veida milzu enciklopēdijā, kas sastāv no aptuveni 3 miljardiem burtu. Diemžēl tas ir uzrakstīts valodā, kuru mēs gandrīz nezinām. Lai gan mēs varam lasīt vēstules, šīs enciklopēdijas tekstu nozīme mums paliek apslēpta. Pat ja zinātniekiem izdodas secināt visu cilvēka DNS, viņi nezina, kuras tā daļas ir atbildīgas par viņa prāta spējām.

Intelekts un IQ

Vārds intelekts cēlies no latīņu lietvārda intellectus, ko var tulkot kā "uztvere", "sapratne", "izpratne", "saprāts" vai "prāts". Psihologi intelektu saprot kā vispārēju garīgo spēju, kas ietver dažādas kompetences: piemēram, spēju risināt problēmas, saprast sarežģītas idejas, domāt abstrakti un mācīties no pieredzes.

Intelekts parasti neaprobežojas tikai ar vienu priekšmetu, piemēram, matemātiku. Kāds, kurš ir labs vienā jomā, bieži izceļas citās. Talants, kas nepārprotami aprobežojas ar vienu priekšmetu, ir reti sastopams. Tāpēc daudzi zinātnieki balstās uz to, ka pastāv vispārējs intelekta faktors, tā sauktais faktors G.

Ikvienam, kurš gatavojas pētīt intelektu, ir vajadzīga metode, kā to objektīvi izmērīt. Pirmo intelekta testu izstrādāja franču psihologi Alfrēds Binē un Teodors Saimons. Pirmo reizi viņi to izmantoja 1904. gadā, lai novērtētu skolēnu intelektuālās spējas. Pamatojoties uz šim nolūkam izstrādātajiem uzdevumiem, viņi izveidoja tā saukto "Binet-Simona garīgās attīstības skalu". Ar tās palīdzību viņi noteica bērna intelektuālās attīstības vecumu. Tas atbilda skaitlim problēmu skalā, ko bērns varēja pilnībā atrisināt.

1912. gadā vācu psihologs Viljams Stērns ierosināja jaunu metodi, kurā intelektuālās attīstības vecumu dala ar hronoloģisko vecumu, un iegūto vērtību sauca par intelekta koeficientu (IQ). Un, lai gan nosaukums ir saglabājies līdz mūsdienām, mūsdienās IQ vairs neapraksta vecuma attiecības. Tā vietā IQ sniedz priekšstatu par to, kā indivīda intelekta līmenis korelē ar vidusmēra cilvēka intelekta līmeni.

Cilvēki atšķiras viens no otra, un attiecīgi atšķiras arī viņu DNS kopas. Tomēr personām ar augstu IQ ir jāatbilst vismaz tām DNS daļām, kas ir saistītas ar intelektu. Mūsdienu zinātnieki balstās uz šo fundamentālo tēzi. Salīdzinot simtiem tūkstošu testa subjektu DNS miljonos daļu, zinātnieki var identificēt iedzimtos reģionus, kas veicina augstāku intelektuālo spēju veidošanos.

Pēdējos gados ir publicēti vairāki līdzīgi pētījumi. Pateicoties šīm analīzēm, aina kļūst arvien skaidrāka: īpašās garīgās spējas ir atkarīgas ne tikai no iedzimtības datiem, bet no tūkstošiem dažādu gēnu. Un katrs no tiem sniedz tikai niecīgu ieguldījumu intelekta fenomenā, dažreiz tikai dažas simtdaļas. "Tagad tiek uzskatīts, ka divas trešdaļas no visiem cilvēka mainīgajiem gēniem ir tieši vai netieši saistītas ar smadzeņu attīstību un tādējādi potenciāli ar intelektu," uzsver Lars Penke, Georga Augusta universitātes Getingenes bioloģiskās personības psiholoģijas profesors.

Septiņi aizzīmogotie noslēpumi

Taču joprojām pastāv viena liela problēma: mūsdienās DNS struktūrā ir zināmas 2000 vietas (loci), kas saistītas ar intelektu. Bet daudzos gadījumos vēl nav skaidrs, par ko tieši šie loki ir atbildīgi. Lai atrisinātu šo mīklu, izlūkošanas pētnieki novēro, kuras šūnas biežāk nekā citas reaģē uz jaunu informāciju. Tas var nozīmēt, ka šīs šūnas ir kaut kādā veidā saistītas ar domāšanas spējām.

Tajā pašā laikā zinātnieki pastāvīgi saskaras ar noteiktu neironu grupu - tā sauktajām piramīdas šūnām. Tie aug smadzeņu garozā, tas ir, tajā smadzeņu un smadzenīšu ārējā apvalkā, ko eksperti sauc par garozu. Tas satur galvenokārt nervu šūnas, kas piešķir tai raksturīgo pelēko krāsu, tāpēc to sauc par "pelēko vielu".

Iespējams, ka piramīdveida šūnām ir galvenā loma intelekta veidošanā. Uz to katrā ziņā liecina Amsterdamas Brīvās universitātes profesores neirobioloģes Natālijas Gorjunovas veikto pētījumu rezultāti.

Nesen Gorjunova publicēja pētījuma rezultātus, kas piesaistīja ikviena uzmanību: viņa salīdzināja piramīdas šūnas subjektiem ar dažādām intelektuālajām spējām. Audu paraugi tika ņemti galvenokārt no materiāla, kas iegūts operāciju laikā pacientiem ar epilepsiju. Smagos gadījumos neiroķirurgi mēģina noņemt bīstamo krampju fokusu. To darot, viņi vienmēr noņem veselīga smadzeņu materiāla daļas. Tieši šo materiālu Gorjunova pētīja.

Viņa vispirms pārbaudīja, kā tajā esošās piramīdas šūnas reaģē uz elektriskajiem impulsiem. Pēc tam viņa katru paraugu sagrieza plānākajās šķēlēs, nofotografēja tos mikroskopā un atkal salika datorā trīsdimensiju attēlā. Tā viņa, piemēram, noteica dendritu garumu - sazarotus šūnu izaugumus, ar kuru palīdzību tie uztver elektriskos signālus. "Tajā pašā laikā mēs izveidojām saikni ar pacientu IQ," skaidro Gorjunova. "Jo garāki un zaraināki bija dendriti, jo gudrāks bija indivīds."

Pētnieks to skaidroja ļoti vienkārši: garie, sazarotie dendriti var vairāk kontaktēties ar citām šūnām, tas ir, saņem vairāk informācijas, ko var apstrādāt. Tam pievienots vēl viens faktors: “Pateicoties spēcīgajam sazarojumam, viņi var vienlaicīgi apstrādāt dažādu informāciju dažādās nozarēs,” uzsver Gorjunova. Pateicoties šai paralēlajai apstrādei, šūnām ir liels skaitļošanas potenciāls. "Viņi strādā ātrāk un produktīvāk," secina Gorjunova.

Tikai daļa patiesības

Lai cik pārliecinoša šī tēze šķistu, to nevar uzskatīt par pilnībā pierādītu, kā atklāti atzīst pati pētniece. Fakts ir tāds, ka viņas pārbaudītie audu paraugi tika ņemti galvenokārt no viena ļoti ierobežota apgabala temporālajās daivās. Tur notiek lielākā daļa epilepsijas lēkmju, un tāpēc šajā jomā parasti tiek veikta epilepsijas operācija. "Mēs vēl nevaram pateikt, kā lietas ir citās smadzeņu daļās," atzīst Gorjunova. "Bet jauni, vēl nepublicēti mūsu grupas pētījumu rezultāti liecina, piemēram, ka attiecības starp dendrīta garumu un intelektu ir spēcīgākas smadzeņu kreisajā pusē nekā labajā pusē."

No Amsterdamas zinātnieku pētījumu rezultātiem joprojām nav iespējams izdarīt vispārējus secinājumus. Turklāt ir pierādījumi, kas runā tieši par pretējo. Tos ieguva Erhans Genčs, biopsihologs no Bohumas. 2018. gadā viņš kopā ar kolēģiem arī pētīja, kā pelēkās vielas struktūra atšķiras starp ļoti gudriem un mazāk inteliģentiem cilvēkiem. Tajā pašā laikā viņš nonāca pie secinājuma, ka spēcīga dendrītu zarošanās ir vairāk kaitīga nekā labvēlīga domāšanas spējām.

Tiesa, Genčs neizmeklēja atsevišķas piramīdas šūnas, bet gan ievietoja savus subjektus smadzeņu skenerī. Magnētiskās rezonanses attēlveidošana principā nav piemērota smalkāko šķiedru struktūru izpētei - attēlu izšķirtspēja, kā likums, izrādās nepietiekama. Bet Bohumas zinātnieki izmantoja īpašu metodi, lai redzētu audu šķidruma difūzijas virzienu.

Dendrīti kļūst par šķērsli šķidrumam. Analizējot difūziju, var noteikt, kurā virzienā dendrīti atrodas, cik tie ir sazaroti un cik tuvu tie atrodas viens otram. Rezultāts: gudrākiem cilvēkiem atsevišķu nervu šūnu dendriti nav tik blīvi un nemēdz sadalīties plānās "vadlītēs". Šis novērojums ir diametrāli pretējs neirozinātnieces Natālijas Gorjunovas secinājumiem.

Bet vai piramīdveida šūnām nav nepieciešama dažāda ārēja informācija, lai veiktu savus uzdevumus smadzenēs? Kā tas saskan ar konstatēto zemo sazarojuma pakāpi? Par būtisku Genčs uzskata arī savienojumu starp šūnām, taču, viņaprāt, šim savienojumam vajadzētu būt ar mērķi. "Ja vēlaties, lai koks nes vairāk augļu, nogrieziet liekos zarus," viņš skaidro. – Tas pats ir ar sinaptiskajiem savienojumiem starp neironiem: kad mēs piedzimstam, mums to ir daudz. Bet dzīves laikā mēs tos retinām un atstājam tikai tos, kas mums ir svarīgi.

Jādomā, ka tieši pateicoties tam mēs varam efektīvāk apstrādāt informāciju.

"Dzīvais kalkulators" Venzels Grīss dara to pašu, risinot problēmu, izslēdzot visu apkārtējo. Fona stimulu apstrāde viņam šajā brīdī būtu neproduktīva.

Patiešām, cilvēki ar bagātīgu intelektu izrāda mērķtiecīgāku smadzeņu darbību nekā mazāk apdāvināti cilvēki, kad viņiem ir jāatrisina sarežģīta problēma. Turklāt viņu domāšanas orgāns prasa mazāk enerģijas. Šie divi novērojumi noveda pie tā sauktās neirālās hipotēzes par intelekta efektivitāti, saskaņā ar kuru noteicošā ir nevis smadzeņu intensitāte, bet gan efektivitāte.

Kur daudz pavāru, tur putra piedeg

Genčs uzskata, ka viņa atklājumi apstiprina šo teoriju: "Ja jums ir darīšana ar milzīgu skaitu savienojumu, kur katrs var dot ieguldījumu problēmas risināšanā, tad tas sarežģī lietu, nevis viņam palīdz," viņš saka. Viņaprāt, tas ir tas pats, kas pirms televizora iegādes lūgt padomu pat tiem draugiem, kuri nesaprot televizorus. Tāpēc ir jēga nomākt traucējošos faktorus - tā uzskata Bohumas neirozinātnieks. Droši vien gudri cilvēki to dara labāk nekā citi.

Bet kā tas ir salīdzināms ar Natālijas Gorjunovas vadītās Amsterdamas grupas rezultātiem? Erkhans Genčs norāda, ka problēma var būt dažādās mērīšanas metodēs. Atšķirībā no holandiešu pētnieka viņš mikroskopā neizmeklēja atsevišķas šūnas, bet gan mērīja ūdens molekulu kustību audos. Viņš arī norāda, ka piramīdveida šūnu sazarojuma pakāpe dažādos smadzeņu sektoros var būt atšķirīga. "Mums ir darīšana ar mozaīku, kurai joprojām trūkst daudz gabalu."

Vairāk līdzīgu pētījumu rezultāti ir atrodami citur: pelēkās vielas slāņa biezums ir izšķirošs intelektam - iespējams, tāpēc, ka lielapjoma garozā ir vairāk neironu, kas nozīmē, ka tai ir lielāks "skaitļošanas potenciāls". Līdz šim šī saikne tiek uzskatīta par pierādītu, un Natālija Gorjunova to vēlreiz apstiprināja savā darbā. "Izmēram ir nozīme" – to pirms 180 gadiem iedibināja vācu anatoms Frīdrihs Tīdemans (Friedrich Tiedemann). "Nenoliedzami pastāv saikne starp smadzeņu lielumu un intelektuālo enerģiju," viņš rakstīja 1837. Lai izmērītu smadzeņu tilpumu, viņš mirušo cilvēku galvaskausus piepildīja ar sausu prosu, taču šo saistību apstiprina arī mūsdienu mērīšanas metodes, izmantojot smadzeņu skenerus. Saskaņā ar dažādām aplēsēm, no 6 līdz 9% no IQ atšķirībām ir saistītas ar smadzeņu izmēra atšķirībām. Un tomēr smadzeņu garozas biezums šķiet kritisks.

Tomēr arī šeit ir daudz noslēpumu. Tas vienlīdz attiecas uz vīriešiem un sievietēm, jo abiem dzimumiem mazākas smadzenes atbilst arī mazākām garīgajām spējām. No otras puses, sievietēm ir vidēji par 150 gramiem mazāk smadzeņu nekā vīriešiem, taču IQ testos viņas darbojas līdzīgi kā vīriešiem.

"Tajā pašā laikā vīriešu un sieviešu smadzeņu struktūras atšķiras," skaidro Larss Penke no Getingenes universitātes. "Vīriešiem ir vairāk pelēkās vielas, kas nozīmē, ka viņu smadzeņu garoza ir biezāka, savukārt sievietēm ir vairāk baltās vielas." Bet tas ir arī ārkārtīgi svarīgi mūsu spējai risināt problēmas. Tajā pašā laikā, no pirmā acu uzmetiena, tā nespēlē tik pamanāmu lomu kā pelēkā viela. Baltā viela galvenokārt sastāv no garām nervu šķiedrām. Tie var pārraidīt elektriskos impulsus lielos attālumos, dažreiz desmit centimetrus vai vairāk. Tas ir iespējams, jo tos no apkārtnes lieliski izolē ar taukiem piesātinātas vielas slānis - mielīns. Tas ir mielīna apvalks un piešķir šķiedrām baltu krāsu. Tas novērš sprieguma zudumu īssavienojumu dēļ, kā arī paātrina informācijas pārsūtīšanu.

Pārtrūkst "vadi" smadzenēs

Ja piramīdas šūnas var uzskatīt par smadzeņu procesoriem, tad baltā viela ir kā datora kopne: pateicoties tai, smadzeņu centri, kas atrodas lielā attālumā viens no otra, var sazināties savā starpā un sadarboties problēmu risināšanā. Neskatoties uz to, izlūkošanas pētnieki ilgu laiku ir nepietiekami novērtējuši balto vielu.

Tas, ka šī attieksme tagad ir mainījusies, cita starpā ir saistīts ar Larsu Penke. Pirms vairākiem gadiem viņš atklāja, ka baltās vielas stāvoklis ir sliktāks cilvēkiem ar samazinātu intelektu. Viņu smadzenēs atsevišķas sakaru līnijas dažkārt iet haotiski, nevis glīti un paralēli viena otrai, mielīna apvalks neveidojas optimāli, un ik pa laikam notiek pat "vadu pārrāvumi". "Ja šādu negadījumu ir vairāk, tad tas noved pie informācijas apstrādes palēninājuma un galu galā pie tā, ka intelekta pārbaudēs indivīds uzrāda sliktākus rezultātus nekā citi," skaidro personības psiholoģe Penke. Tiek lēsts, ka aptuveni 10% no IQ atšķirībām ir saistītas ar baltās vielas stāvokli.

Bet atpakaļ pie atšķirībām starp dzimumiem: saskaņā ar Penkes teikto, saskaņā ar dažiem pētījumiem sievietes intelektuālos uzdevumus veic tikpat veiksmīgi kā vīrieši, taču dažreiz viņas izmanto citas smadzeņu zonas. Iemeslus var tikai minēt. Daļēji šīs novirzes skaidrojamas ar baltās vielas – saziņas kanāla starp dažādiem smadzeņu centriem – struktūras atšķirību. "Lai kā arī būtu, pamatojoties uz šiem datiem, mēs varam skaidri redzēt, ka ir vairāk nekā viena un vienīgā iespēja izmantot intelektu," uzsver pētnieks no Bohumas. "Dažādas faktoru kombinācijas var novest pie tāda paša līmeņa intelekta."

Tādējādi “gudrā galva” sastāv no daudziem komponentiem, un to attiecība var atšķirties. Piramīdveida šūnas ir svarīgas arī kā efektīvi procesori, bet baltā viela kā ātras komunikācijas sistēma un labi funkcionējoša darba atmiņa. Tam tiek pievienota optimāla smadzeņu cirkulācija, spēcīga imunitāte, aktīva enerģijas vielmaiņa utt. Jo vairāk zinātne uzzina par intelekta fenomenu, jo skaidrāk kļūst, ka to nevar saistīt tikai ar vienu komponentu un pat ar vienu konkrētu smadzeņu daļu.

Bet, ja viss darbojas kā nākas, tad cilvēka smadzenes spēj paveikt pārsteidzošas lietas. To var redzēt piemērā ar Dienvidkorejas kodolfiziķi Kimu Unu Jangu, kurš ar IQ 210 tiek uzskatīts par gudrāko cilvēku uz Zemes. Septiņu gadu vecumā viņš Japānas televīzijas šovā risināja sarežģītus integrālo vienādojumus. Astoņu gadu vecumā viņu uzaicināja uz NASA ASV, kur nostrādāja desmit gadus.

Tiesa, pats Kims brīdina nepiešķirt pārāk lielu nozīmi IQ. 2010. gada rakstā Korea Herald viņš rakstīja, ka augsti inteliģenti cilvēki nav visvareni. Tāpat kā pasaules rekordi sportistiem, arī augsts IQ ir tikai viena cilvēka talanta izpausme. "Ja ir plašs dāvanu klāsts, tad manējā ir tikai daļa no tām."