Intel·ligència: de la genètica a "fills" i "processador" del cervell humà

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Per què algunes persones són més intel·ligents que altres? Des de temps immemorials, els científics han estat tractant d'esbrinar què fer per mantenir el cap clar. En referència a una sèrie d'estudis científics, Spektrum parla dels components de la intel·ligència, des de la genètica fins als "fills" i el "processador" del cervell humà.

Per què algunes persones són més intel·ligents que altres? Des de temps immemorials, els científics intenten esbrinar què cal fer perquè el cap pensi bé. Però ara, almenys, està clar: la llista de components de la intel·ligència és més llarga del que s'esperava.

L'octubre de 2018, Wenzel Grüs va mostrar una cosa increïble a milions d'espectadors de televisió: un estudiant de la petita ciutat alemanya de Lastrut va colpejar una pilota de futbol amb el cap més de cinquanta vegades seguides, sense deixar-la caure ni agafar-la mai amb les mans. Però el fet que l'audiència del programa de televisió rus "Amazing People" el va premiar amb aplaudiments entusiastes no només s'explica per la destresa atlètica del jove. El cas és que, jugant la pilota, entre temps va pujar el número 67 a la cinquena potència, després d'haver rebut un resultat de deu dígits en només 60 segons.

Wenzel, que avui té 17 anys, té un do matemàtic únic: multiplica, divideix i extreu arrels de nombres de dotze dígits sense bolígraf, paper o altres ajudes. En el darrer campionat del món de recompte oral, va ocupar el tercer lloc. Com ell mateix diu, triga de 50 a 60 minuts a resoldre problemes matemàtics especialment difícils: per exemple, quan necessita factoritzar un nombre de vint dígits en factors primers. Com ho fa? Probablement, la seva memòria a curt termini juga aquí el paper principal.

Està clar que el cervell de Wenzel és una mica superior a l'òrgan de pensament dels seus companys normalment dotats. Almenys pel que fa a les xifres. Però, per què, en general, algunes persones tenen més capacitat mental que altres? Aquesta pregunta encara estava a la ment de l'investigador natural britànic Francis Galton fa 150 anys. Al mateix temps, va cridar l'atenció sobre el fet que sovint les diferències d'intel·ligència s'associen amb l'origen d'una persona. A la seva obra Hereditary Genius, conclou que la intel·ligència humana es pot heretar.

Còctel multiingredient

Com va resultar més tard, aquesta tesi seva era correcta, almenys en part. Els psicòlegs nord-americans Thomas Bouchard i Matthew McGue van analitzar més de 100 estudis publicats sobre la similitud de la intel·ligència entre els membres d'una mateixa família. En algunes obres s'han descrit bessons idèntics, separats immediatament després del naixement. Malgrat això, en les proves d'intel·ligència, van mostrar gairebé els mateixos resultats. Els bessons que van créixer junts eren encara més semblants pel que fa a les capacitats mentals. Probablement, el medi ambient també va tenir una influència important sobre ells.

Avui, els científics creuen que el 50-60% de la intel·ligència s'hereta. En altres paraules, la diferència de coeficient intel·lectual entre dues persones és una bona meitat a causa de l'estructura del seu ADN rebut dels seus pares.

A la recerca de gens per a la intel·ligència

Tanmateix, la recerca dels materials hereditaris específicament responsables d'això fins ara ha portat a poc. És cert que de vegades trobaven alguns elements que a primera vista estaven relacionats amb la intel·ligència. Però després d'una inspecció més propera, aquesta relació va resultar ser falsa. Va sorgir una situació paradoxal: d'una banda, innombrables estudis van demostrar un alt component hereditari de la intel·ligència. D'altra banda, ningú no podia dir quins gens eren específicament responsables d'això.

Recentment, el panorama ha canviat una mica, principalment a causa del progrés tecnològic. El pla de construcció de cada individu està contingut en el seu ADN: una mena d'enciclopèdia gegant, que consta d'aproximadament 3.000 milions de lletres. Malauradament, està escrit en una llengua que gairebé no coneixem. Tot i que podem llegir les cartes, el significat dels textos d'aquesta enciclopèdia ens resta amagat. Fins i tot si els científics aconsegueixen seqüenciar tot l'ADN d'una persona, no saben quines parts d'aquest són responsables de les seves habilitats mentals.

Intel·ligència i coeficient intel·lectual

La paraula intel·lecte prové del substantiu llatí intellectus, que es pot traduir com "percepció", "enteniment", "enteniment", "raó" o "ment". Els psicòlegs entenen la intel·ligència com una habilitat mental general que engloba diverses competències: per exemple, la capacitat de resoldre problemes, comprendre idees complexes, pensar de manera abstracta i aprendre de l'experiència.

Normalment, la intel·ligència no es limita a una matèria, com ara les matemàtiques. Algú que és bo en una àrea sovint sobresurt en altres. El talent clarament limitat a un tema és rar. Per tant, molts científics parteixen del fet que hi ha un factor general d'intel·ligència, l'anomenat factor G.

Qualsevol persona que vagi a estudiar intel·ligència necessita un mètode per mesurar-la objectivament. El primer test d'intel·ligència va ser desenvolupat pels psicòlegs francesos Alfred Binet i Théodore Simon. El van utilitzar per primera vegada l'any 1904 per avaluar les capacitats intel·lectuals dels escolars. A partir de les tasques desenvolupades amb aquesta finalitat, van crear l'anomenada "escala de desenvolupament mental Binet-Simon". Amb la seva ajuda, van determinar l'edat del desenvolupament intel·lectual del nen. Corresponia a un nombre en una escala de problemes que el nen podia resoldre completament.

L'any 1912, el psicòleg alemany William Stern va proposar un nou mètode en què l'edat del desenvolupament intel·lectual es dividia per l'edat cronològica, i el valor resultant es va anomenar coeficient intel·lectual (QI). I tot i que el nom ha perdurat fins als nostres dies, avui el coeficient intel·lectual ja no descriu les ràtios d'edat. En canvi, el coeficient intel·lectual dóna una idea de com el nivell d'intel·ligència d'un individu es correlaciona amb el nivell d'intel·ligència de la persona mitjana.

Les persones difereixen entre si i, en conseqüència, els seus conjunts d'ADN difereixen. Tanmateix, els individus amb un coeficient intel·lectual elevat han de coincidir almenys amb aquelles parts de l'ADN que estan associades amb la intel·ligència. Els científics d'avui procedeixen d'aquesta tesi fonamental. En comparar l'ADN de centenars de milers de subjectes de prova en milions de parts, els científics poden identificar les regions hereditàries que contribueixen a la formació d'habilitats intel·lectuals superiors.

En els darrers anys s'han publicat diversos estudis similars. Gràcies a aquestes anàlisis, el panorama es fa cada cop més clar: les habilitats mentals especials depenen no només de dades hereditàries, sinó de milers de gens diferents. I cadascun d'ells només fa una petita contribució al fenomen de la intel·ligència, de vegades només unes quantes centèsimes de per cent. "Ara es creu que dos terços de tots els gens variables humans estan directament o indirectament associats amb el desenvolupament del cervell i, per tant, potencialment amb la intel·ligència", subratlla Lars Penke, professor de psicologia de la personalitat biològica a la Universitat Georg August de Göttingen.

Set Misteri Segellat

Però encara hi ha un gran problema: avui hi ha 2.000 llocs coneguts (loci) en l'estructura de l'ADN que estan associats a la intel·ligència. Però en molts casos encara no està clar de què són exactament els responsables d'aquests loci. Per resoldre aquest trencaclosques, els investigadors d'intel·ligència observen quines cèl·lules tenen més probabilitats que altres de respondre a nova informació. Això pot significar que aquestes cèl·lules estan connectades d'alguna manera amb les habilitats de pensament.

Al mateix temps, els científics s'enfronten constantment a un determinat grup de neurones: les anomenades cèl·lules piramidals. Creixen a l'escorça cerebral, és a dir, en aquella capa externa del cervell i del cerebel, que els experts anomenen còrtex. Conté principalment cèl·lules nervioses que li donen el seu característic color gris, per això s'anomena "substància grisa".

Potser les cèl·lules piramidals tenen un paper clau en la formació de la intel·ligència. Així ho indiquen, en tot cas, els resultats dels estudis realitzats per la neurobiòloga Natalia Goryunova, professora de la Universitat Lliure d'Amsterdam.

Recentment, Goryunova va publicar els resultats d'un estudi que va cridar l'atenció de tothom: va comparar cèl·lules piramidals en subjectes amb diferents habilitats intel·lectuals. Les mostres de teixit es van prendre principalment de material obtingut durant les operacions a pacients amb epilèpsia. En casos greus, els neurocirurgians intenten eliminar el focus de les convulsions perilloses. En fer-ho, sempre eliminen parts del material cerebral sa. Va ser aquest material el que va estudiar Goryunova.

Primer va provar com les cèl·lules piramidals contingudes en ella reaccionen als impulsos elèctrics. A continuació, va tallar cada mostra en rodanxes més fines, les va fotografiar amb un microscopi i les va tornar a muntar a l'ordinador en una imatge tridimensional. Així, ella, per exemple, va establir la longitud de les dendrites: projeccions ramificades de les cèl·lules, amb l'ajuda de les quals recullen senyals elèctrics. "Al mateix temps, vam establir una connexió amb el coeficient intel·lectual dels pacients", explica Goryunova. "Com més llargues i ramificades eren les dendrites, més intel·ligent era l'individu".

L'investigador ho va explicar de manera molt senzilla: les dendrites llargues i ramificades poden fer més contactes amb altres cèl·lules, és a dir, reben més informació que poden processar. A això s'afegeix un altre factor: "A causa de la forta ramificació, poden processar simultàniament informació diferent en diferents branques", subratlla Goryunova. A causa d'aquest processament paral·lel, les cèl·lules tenen un gran potencial computacional. "Treballen més ràpid i de manera més productiva", conclou Goryunova.

Només una part de la veritat

Per molt convincent que sembli aquesta tesi, no es pot considerar del tot provada, com admet francament la mateixa investigadora. El fet és que les mostres de teixit que va examinar es van prendre principalment d'una àrea molt limitada dels lòbuls temporals. La majoria de les convulsions epilèptiques es produeixen allà i, per tant, per regla general, la cirurgia per a l'epilèpsia es realitza en aquesta àrea. "Encara no podem dir com estan les coses a altres parts del cervell", admet Goryunova. "Però els resultats d'investigació nous, encara no publicats, del nostre grup mostren, per exemple, que la relació entre la longitud de les dendrites i la intel·ligència és més forta a la part esquerra del cervell que a la dreta".

Encara és impossible extreure conclusions generals dels resultats de la investigació dels científics d'Amsterdam. A més, hi ha proves que parlen exactament al contrari. Els va obtenir Erhan Genç, biopsicòleg de Bochum. El 2018, ell i els seus col·legues també van investigar com l'estructura de la matèria grisa difereix entre persones molt intel·ligents i menys intel·ligents. Al mateix temps, va arribar a la conclusió que la forta ramificació de les dendrites és més perjudicial que no pas favorable a la capacitat de pensar.

És cert que Gench no va examinar cèl·lules piramidals individuals, sinó que va col·locar els seus subjectes en un escàner cerebral. En principi, la ressonància magnètica no és adequada per examinar les estructures de fibra més fines: la resolució de les imatges, per regla general, resulta ser insuficient. Però els científics de Bochum van utilitzar un mètode especial per veure la direcció de difusió del líquid dels teixits.

Les dendrites es converteixen en barreres al fluid. Mitjançant l'anàlisi de la difusió, és possible determinar en quina direcció es troben les dendrites, com de ramificades estan i a quina distància estan unes de les altres. Resultat: en persones més intel·ligents, les dendrites de les cèl·lules nervioses individuals no són tan denses i no tendeixen a desintegrar-se en "fills" prims. Aquesta observació és diametralment oposada a les conclusions de la neurocientífica Natalia Goryunova.

Però les cèl·lules piramidals no necessiten una varietat d'informació externa per dur a terme les seves tasques al cervell? Com és coherent això amb el baix grau de ramificació identificat? Gench també considera important la connexió entre cèl·lules, però al seu parer, aquesta connexió hauria de tenir una finalitat. "Si voleu que l'arbre doni més fruits, talleu les branques addicionals", explica. - El mateix passa amb les connexions sinàptiques entre neurones: quan naixem, en tenim moltes. Però al llarg de la nostra vida els aclarim i deixem només els que són importants per a nosaltres".

Presumiblement, és gràcies a això que podem processar la informació de manera més eficient.

La "calculadora viva" Wenzel Grüs fa el mateix, apagant tot el que l'envolta quan resol un problema. Processar estímuls de fons seria contraproduent per a ell en aquest punt.

De fet, les persones amb intel·ligència rica mostren una activitat cerebral més concentrada que les persones menys dotades quan han de resoldre un problema complex. A més, el seu òrgan de pensament requereix menys energia. Aquestes dues observacions van donar lloc a l'anomenada hipòtesi neuronal de l'eficiència de la intel·ligència, segons la qual no és la intensitat del cervell el que és determinant, sinó l'eficiència.

Massa cuiners fan malbé el brou

Gench creu que les seves troballes donen suport a aquesta teoria: "Si es tracta d'un gran nombre de connexions, on cadascuna pot contribuir a la solució d'un problema, això complica la qüestió en lloc d'ajudar-lo", diu. Segons ell, és el mateix que demanar consell fins i tot a aquells amics que no entenen els televisors abans de comprar un televisor. Per tant, té sentit suprimir els factors interferents: aquesta és l'opinió del neurocientífic de Bochum. Probablement les persones intel·ligents ho fan millor que altres.

Però, com es compara això amb els resultats del grup d'Amsterdam liderat per Natalia Goryunova? Erkhan Gench assenyala que la qüestió pot estar en diferents tècniques de mesura. A diferència de l'investigador holandès, no va examinar cèl·lules individuals al microscopi, sinó que va mesurar el moviment de les molècules d'aigua als teixits. També assenyala que el grau de ramificació de les cèl·lules piramidals en diferents sectors del cervell pot ser diferent. “Ens trobem davant d'un mosaic al qual encara li falten moltes peces”.

En altres llocs es troben resultats d'investigació més similars: el gruix de la capa de matèria grisa és fonamental per a la intel·ligència, presumiblement perquè l'escorça voluminosa conté més neurones, la qual cosa significa que té més "potencial computacional". Fins ara, aquesta connexió es considera provada, i Natalia Goryunova ho va tornar a confirmar en el seu treball. "La mida importa": això va ser establert fa 180 anys per l'anatomista alemany Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). "Innegablement hi ha un vincle entre la mida del cervell i l'energia intel·lectual", va escriure el 1837. Per mesurar el volum del cervell, va omplir els cranis de persones mortes amb mill sec, però aquesta connexió també es confirma amb mètodes moderns de mesura que utilitzen escàners cerebrals. Segons diverses estimacions, del 6 al 9% de les diferències de coeficient intel·lectual estan associades a la diferència de mida del cervell. No obstant això, el gruix de l'escorça cerebral sembla ser crític.

Tanmateix, aquí també hi ha molt de misteri. Això s'aplica per igual a homes i dones, perquè en ambdós sexes, cervells més petits també corresponen a capacitats mentals més petites. D'altra banda, les dones tenen una mitjana de 150 grams menys de cervell que els homes, però tenen un rendiment similar als homes en les proves de coeficient intel·lectual.

"Al mateix temps, les estructures cerebrals dels homes i les dones són diferents", explica Lars Penke de la Universitat de Göttingen. "Els homes tenen més matèria grisa, és a dir, la seva escorça cerebral és més gruixuda, mentre que les dones tenen més matèria blanca". Però també és molt important per a la nostra capacitat de resoldre problemes. Al mateix temps, a primera vista, no juga un paper tan notable com la matèria grisa. La substància blanca està formada principalment per fibres nervioses llargues. Poden transmetre impulsos elèctrics a llargues distàncies, de vegades de deu centímetres o més. Això és possible perquè estan magníficament aïllats del seu entorn per una capa de substància saturada en greixos: la mielina. És la beina de mielina i dóna a les fibres un color blanc. Evita la pèrdua de tensió per curtcircuits i també accelera la transferència d'informació.

Trencaments en els "fills" del cervell

Si les cèl·lules piramidals es poden considerar processadors cerebrals, aleshores la substància blanca és com un bus informàtic: gràcies a ell, els centres cerebrals situats a grans distàncies els uns dels altres poden comunicar-se entre ells i cooperar per resoldre problemes. Malgrat això, la matèria blanca ha estat subestimada durant molt de temps pels investigadors d'intel·ligència.

El fet que aquesta actitud hagi canviat ara es deu, entre altres coses, a Lars Penke. Fa uns quants anys, va descobrir que la matèria blanca es troba en pitjor estat en persones amb intel·ligència reduïda. Als seus cervells, les línies de comunicació individuals de vegades funcionen de manera caòtica, i no de manera ordenada i paral·lela entre si, la funda de mielina no es forma de manera òptima i de tant en tant es produeixen fins i tot "ruptures de cable". "Si hi ha més accidents d'aquest tipus, això comporta una desacceleració en el processament de la informació i, en última instància, el fet que l'individu en proves d'intel·ligència mostri pitjors resultats que els altres", explica el psicòleg de la personalitat Penke. Es calcula que al voltant del 10% de les diferències de coeficient intel·lectual es deuen a l'estat de la substància blanca.

Però tornem a les diferències entre sexes: segons Penke, segons alguns estudis, les dones tenen tant èxit en tasques intel·lectuals com els homes, però de vegades utilitzen altres àrees del cervell. Els motius només es poden endevinar. En part, aquestes desviacions es poden explicar per la diferència en l'estructura de la substància blanca, un canal de comunicació entre diferents centres del cervell. "Sigui com sigui, a partir d'aquestes dades, podem veure clarament que hi ha més d'una i única oportunitat d'utilitzar l'intel·lecte", subratlla l'investigador de Bochum. "Diferents combinacions de factors poden conduir al mateix nivell d'intel·ligència".

Així, un "cap intel·ligent" està format per molts components, i la seva relació pot variar. Les cèl·lules piramidals també són importants com a processadors eficients, i la substància blanca com a sistema de comunicació ràpida i una memòria de treball que funciona bé. A això s'afegeix una circulació cerebral òptima, una immunitat forta, un metabolisme energètic actiu, etc. Com més la ciència aprèn sobre el fenomen de la intel·ligència, més clar es fa que no es pot associar només amb un component i fins i tot amb una part específica del cervell.

Però si tot funciona com hauria de ser, aleshores el cervell humà és capaç de fer coses sorprenents. Això es pot veure en l'exemple del físic nuclear sud-coreà Kim Un Young, que, amb un coeficient intel·lectual de 210, és considerat la persona més intel·ligent de la Terra. Als set anys, estava resolent equacions integrals complexes en un programa de televisió japonès. Als vuit anys va ser convidat a la NASA als Estats Units, on va treballar durant deu anys.

És cert que el mateix Kim adverteix que no es concedeix massa importància al coeficient intel·lectual. En un article del 2010 al Korea Herald, va escriure que les persones molt intel·ligents no són omnipotents. Igual que els rècords mundials per als atletes, els alts coeficients intel·lectuals són només una manifestació del talent humà. "Si hi ha una àmplia gamma de regals, el meu només n'és una part".