Kecerdasan: daripada genetik kepada "wayar" dan "pemproses" otak manusia

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Mengapa sesetengah orang lebih bijak daripada yang lain? Sejak dahulu lagi, para saintis telah cuba memikirkan apa yang perlu dilakukan untuk memastikan kepala bersih. Merujuk kepada beberapa kajian saintifik, Spektrum membincangkan komponen kecerdasan - daripada genetik kepada "wayar" dan "pemproses" otak manusia.

Mengapa sesetengah orang lebih bijak daripada yang lain? Sejak dahulu lagi, saintis telah cuba memikirkan apa yang perlu dilakukan agar kepala dapat berfikir dengan baik. Tetapi kini sekurang-kurangnya jelas: senarai komponen kecerdasan lebih panjang daripada yang dijangkakan.

Pada Oktober 2018, Wenzel Grüs menunjukkan sesuatu yang luar biasa kepada berjuta-juta penonton TV: seorang pelajar dari bandar kecil Jerman Lastrut memukul bola bola sepak dengan kepalanya lebih daripada lima puluh kali berturut-turut, tidak pernah menjatuhkan atau mengambilnya dengan tangannya. Tetapi hakikat bahawa penonton rancangan TV Rusia "Orang Menakjubkan" menganugerahkannya dengan tepukan yang bersemangat dijelaskan bukan sahaja oleh ketangkasan atlet lelaki muda itu. Hakikatnya, bermain bola, dia di antara masa menaikkan nombor 67 kepada kuasa kelima, setelah menerima keputusan sepuluh digit dalam masa 60 saat sahaja.

Wenzel, yang berusia 17 tahun hari ini, mempunyai hadiah matematik yang unik: dia mendarab, membahagi dan mengekstrak akar daripada nombor dua belas digit tanpa pen, kertas atau bantuan lain. Pada kejohanan dunia terakhir dalam pengiraan lisan, dia mendapat tempat ketiga. Seperti yang dia sendiri katakan, dia mengambil masa 50 hingga 60 minit untuk menyelesaikan masalah matematik yang sukar: contohnya, apabila dia perlu memfaktorkan nombor dua puluh digit ke dalam faktor perdana. Bagaimana dia melakukannya? Mungkin, ingatan jangka pendeknya memainkan peranan utama di sini.

Jelas sekali bahawa otak Wenzel agak lebih tinggi daripada organ pemikiran rakan sebayanya yang biasa berbakat. Sekurang-kurangnya apabila ia datang kepada nombor. Tetapi mengapa, secara umum, sesetengah orang mempunyai kapasiti mental yang lebih besar daripada yang lain? Persoalan ini masih dalam fikiran penyelidik alam British Francis Galton 150 tahun yang lalu. Pada masa yang sama, dia menarik perhatian kepada fakta bahawa selalunya perbezaan kecerdasan dikaitkan dengan asal usul seseorang. Dalam karya Hereditary Genius, beliau menyimpulkan bahawa kecerdasan manusia boleh diwarisi.

Koktel Pelbagai Ramuan

Ternyata kemudian, tesis beliau ini betul - sekurang-kurangnya sebahagiannya. Ahli psikologi Amerika Thomas Bouchard dan Matthew McGue menganalisis lebih daripada 100 kajian yang diterbitkan tentang persamaan kecerdasan di kalangan ahli keluarga yang sama. Dalam beberapa karya, kembar seiras telah diterangkan, dipisahkan sejurus selepas kelahiran. Walaupun begitu, pada ujian kecerdasan, mereka menunjukkan keputusan yang hampir sama. Kembar yang membesar bersama lebih serupa dari segi kebolehan mental. Mungkin, persekitaran juga mempunyai pengaruh penting kepada mereka.

Hari ini, saintis percaya bahawa 50-60% kecerdasan diwarisi. Dengan kata lain, perbezaan IQ antara dua orang adalah separuh yang baik disebabkan oleh struktur DNA mereka yang diterima daripada ibu bapa mereka.

Dalam mencari gen untuk kecerdasan

Walau bagaimanapun, pencarian bahan turun temurun yang bertanggungjawab secara khusus untuk ini setakat ini membawa kepada sedikit. Benar, kadang-kadang mereka menemui beberapa elemen yang pada pandangan pertama berkaitan dengan kecerdasan. Tetapi apabila diteliti lebih dekat, hubungan ini ternyata palsu. Situasi paradoks timbul: di satu pihak, kajian yang tidak terkira banyaknya membuktikan komponen kecerdasan keturunan yang tinggi. Sebaliknya, tiada siapa yang dapat memberitahu gen mana yang bertanggungjawab secara khusus untuk ini.

Baru-baru ini, gambar telah berubah agak, terutamanya disebabkan oleh kemajuan teknologi. Pelan pembinaan setiap individu terkandung dalam DNAnya - sejenis ensiklopedia gergasi, yang terdiri daripada kira-kira 3 bilion huruf. Malangnya, ia ditulis dalam bahasa yang kita tidak tahu. Walaupun kita boleh membaca surat-surat itu, makna teks ensiklopedia ini tetap tersembunyi daripada kita. Walaupun saintis berjaya menyusun keseluruhan DNA seseorang, mereka tidak tahu bahagian mana yang bertanggungjawab untuk kebolehan mentalnya.

Kecerdasan dan IQ

Perkataan intelek berasal daripada kata nama Latin intellectus, yang boleh diterjemahkan sebagai "persepsi", "pemahaman", "pemahaman", "alasan" atau "fikiran". Ahli psikologi memahami kecerdasan sebagai keupayaan mental umum yang merangkumi pelbagai kecekapan: contohnya, kebolehan untuk menyelesaikan masalah, memahami idea yang kompleks, berfikir secara abstrak, dan belajar daripada pengalaman.

Kecerdasan biasanya tidak terhad kepada satu mata pelajaran, seperti matematik. Seseorang yang baik dalam satu bidang selalunya cemerlang dalam bidang lain. Bakat jelas terhad kepada satu subjek jarang berlaku. Oleh itu, ramai saintis meneruskan dari fakta bahawa terdapat faktor umum kecerdasan, yang dipanggil faktor G.

Sesiapa yang akan mengkaji kecerdasan memerlukan kaedah untuk mengukurnya secara objektif. Ujian kecerdasan pertama telah dibangunkan oleh ahli psikologi Perancis Alfred Binet dan Théodore Simon. Mereka menggunakannya buat kali pertama pada tahun 1904 untuk menilai kebolehan intelek pelajar sekolah. Atas dasar tugas yang dibangunkan untuk tujuan ini, mereka mencipta apa yang dipanggil "skala pembangunan mental Binet-Simon." Dengan bantuannya, mereka menentukan umur perkembangan intelek kanak-kanak. Ia sepadan dengan nombor pada skala masalah yang boleh diselesaikan sepenuhnya oleh kanak-kanak.

Pada tahun 1912, ahli psikologi Jerman William Stern mencadangkan kaedah baru di mana usia perkembangan intelek dibahagikan dengan usia kronologi, dan nilai yang terhasil dipanggil kecerdasan kecerdasan (IQ). Dan walaupun nama itu bertahan hingga ke hari ini, hari ini IQ tidak lagi menggambarkan nisbah umur. Sebaliknya, IQ memberi gambaran tentang bagaimana tahap kecerdasan seseorang individu berkorelasi dengan tahap kecerdasan orang biasa.

Orang berbeza antara satu sama lain, dan oleh itu set DNA mereka berbeza. Walau bagaimanapun, individu yang mempunyai IQ tinggi mesti memadankan sekurang-kurangnya bahagian DNA yang dikaitkan dengan kecerdasan. Para saintis hari ini meneruskan dari tesis asas ini. Dengan membandingkan DNA ratusan ribu subjek ujian dalam berjuta-juta bahagian, saintis boleh mengenal pasti kawasan keturunan yang menyumbang kepada pembentukan kebolehan intelek yang lebih tinggi.

Beberapa kajian serupa telah diterbitkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Terima kasih kepada analisis ini, gambaran menjadi semakin jelas: kebolehan mental istimewa bergantung bukan sahaja pada data keturunan, tetapi pada beribu-ribu gen yang berbeza. Dan setiap daripada mereka hanya membuat sumbangan kecil kepada fenomena kecerdasan, kadang-kadang hanya beberapa perseratus peratus. "Kini dipercayai bahawa dua pertiga daripada semua gen pembolehubah manusia secara langsung atau tidak langsung dikaitkan dengan perkembangan otak dan dengan itu berpotensi dengan kecerdasan, " menekankan Lars Penke, profesor psikologi personaliti biologi di Universiti Georg August di Göttingen.

Tujuh Misteri Termeterai

Tetapi masih ada satu masalah besar: hari ini terdapat 2,000 tempat (loci) yang diketahui dalam struktur DNA yang dikaitkan dengan kecerdasan. Tetapi dalam banyak kes masih belum jelas apa sebenarnya lokus ini bertanggungjawab. Untuk menyelesaikan teka-teki ini, penyelidik perisikan memerhati sel mana yang lebih berkemungkinan berbanding yang lain untuk bertindak balas terhadap maklumat baharu. Ini mungkin bermakna bahawa sel-sel ini dalam beberapa cara berkaitan dengan kebolehan berfikir.

Pada masa yang sama, saintis sentiasa berhadapan dengan kumpulan neuron tertentu - yang dipanggil sel piramid. Mereka tumbuh dalam korteks serebrum, iaitu, dalam kulit luar otak dan otak kecil, yang pakar memanggil korteks. Ia mengandungi terutamanya sel-sel saraf yang memberikannya ciri warna kelabu, itulah sebabnya ia dipanggil "bahan kelabu".

Mungkin sel piramid memainkan peranan penting dalam pembentukan kecerdasan. Ini ditunjukkan, dalam apa jua keadaan, oleh hasil kajian yang dijalankan oleh ahli neurobiologi Natalia Goryunova, profesor di Universiti Percuma Amsterdam.

Baru-baru ini, Goryunova menerbitkan hasil kajian yang menarik perhatian semua orang: dia membandingkan sel piramid dalam subjek dengan kebolehan intelek yang berbeza. Sampel tisu diambil terutamanya daripada bahan yang diperoleh semasa pembedahan ke atas pesakit epilepsi. Dalam kes yang teruk, pakar bedah saraf cuba mengalih keluar fokus sawan berbahaya. Dengan berbuat demikian, mereka sentiasa mengeluarkan bahagian bahan otak yang sihat. Bahan inilah yang dipelajari oleh Goryunova.

Dia mula-mula menguji bagaimana sel piramid yang terkandung di dalamnya bertindak balas terhadap impuls elektrik. Dia kemudian memotong setiap sampel menjadi kepingan paling nipis, mengambil gambarnya di bawah mikroskop dan memasangnya semula pada komputer menjadi imej tiga dimensi. Oleh itu, dia, sebagai contoh, menetapkan panjang dendrit - pertumbuhan sel bercabang, dengan bantuannya mereka mengambil isyarat elektrik. "Pada masa yang sama, kami mewujudkan hubungan dengan IQ pesakit," jelas Goryunova. "Semakin panjang dan lebih bercabang dendrit, semakin bijak individu itu."

Penyelidik menjelaskan ini dengan sangat mudah: dendrit yang panjang dan bercabang boleh membuat lebih banyak hubungan dengan sel lain, iaitu, mereka menerima lebih banyak maklumat yang boleh mereka proses. Ditambah kepada ini adalah satu lagi faktor: "Disebabkan cawangan yang kuat, mereka boleh memproses maklumat yang berbeza secara serentak di cawangan yang berbeza," menekankan Goryunova. Disebabkan oleh pemprosesan selari ini, sel mempunyai potensi pengiraan yang besar. "Mereka bekerja lebih pantas dan lebih produktif," Goryunova menyimpulkan.

Hanya sebahagian daripada kebenaran

Tidak kira betapa meyakinkan tesis ini, ia tidak boleh dianggap terbukti sepenuhnya, seperti yang diakui oleh penyelidik sendiri. Hakikatnya ialah sampel tisu yang dia periksa diambil terutamanya dari satu kawasan yang sangat terhad di lobus temporal. Kebanyakan sawan epilepsi berlaku di sana, dan oleh itu, sebagai peraturan, pembedahan untuk epilepsi dilakukan di kawasan ini. "Kami belum boleh mengatakan bagaimana keadaan di bahagian lain otak," akui Goryunova. "Tetapi hasil penyelidikan baru yang belum diterbitkan daripada kumpulan kami menunjukkan, sebagai contoh, bahawa hubungan antara panjang dendrit dan kecerdasan lebih kuat di sebelah kiri otak berbanding di sebelah kanan."

Masih mustahil untuk membuat sebarang kesimpulan umum daripada hasil penyelidikan saintis Amsterdam. Lebih-lebih lagi, terdapat bukti yang bercakap tentang sebaliknya. Mereka diperoleh oleh Erhan Genç, ahli biopsikologi dari Bochum. Pada 2018, dia dan rakan sekerjanya turut menyiasat bagaimana struktur jirim kelabu berbeza antara orang yang sangat pintar dan kurang bijak. Pada masa yang sama, beliau membuat kesimpulan bahawa cabang dendrit yang kuat adalah lebih berbahaya daripada kondusif untuk keupayaan berfikir.

Benar, Gench tidak memeriksa sel piramid individu, tetapi meletakkan subjeknya dalam pengimbas otak. Pada dasarnya, pengimejan resonans magnetik tidak sesuai untuk memeriksa struktur gentian terbaik - resolusi imej, sebagai peraturan, ternyata tidak mencukupi. Tetapi saintis Bochum menggunakan kaedah khas untuk melihat arah resapan cecair tisu.

Dendrit menjadi penghalang kepada cecair. Dengan menganalisis resapan, adalah mungkin untuk menentukan ke arah mana dendrit berada, betapa bercabangnya, dan sejauh mana ia berdekatan antara satu sama lain. Keputusan: pada orang yang lebih bijak, dendrit sel saraf individu tidak begitu padat dan tidak cenderung untuk hancur menjadi "wayar" nipis. Pemerhatian ini secara diametrik bertentangan dengan kesimpulan yang dibuat oleh ahli sains saraf Natalia Goryunova.

Tetapi bukankah sel piramid memerlukan pelbagai maklumat luaran untuk melaksanakan tugas mereka di dalam otak? Bagaimanakah ini konsisten dengan tahap rendah percabangan yang dikenal pasti? Gench juga menganggap hubungan antara sel adalah penting, tetapi pada pendapatnya, sambungan ini harus mempunyai tujuan. "Jika anda mahu pokok itu berbuah lebih banyak, potong dahan tambahan," jelasnya. - Begitu juga dengan hubungan sinaptik antara neuron: apabila kita dilahirkan, kita mempunyai banyak daripadanya. Tetapi dalam perjalanan hidup kita, kita menipiskannya dan meninggalkan hanya yang penting bagi kita."

Agaknya, berkat ini kita boleh memproses maklumat dengan lebih cekap.

"Kalkulator hidup" Wenzel Grüs melakukan perkara yang sama, mematikan segala-galanya di sekelilingnya apabila menyelesaikan masalah. Memproses rangsangan latar belakang akan menjadi tidak produktif kepadanya pada ketika ini.

Sesungguhnya, orang yang mempunyai kecerdasan yang kaya menunjukkan aktiviti otak yang lebih fokus berbanding orang yang kurang berbakat apabila mereka perlu menyelesaikan masalah yang kompleks. Di samping itu, organ pemikiran mereka memerlukan lebih sedikit tenaga. Kedua-dua pemerhatian ini membawa kepada apa yang dipanggil hipotesis saraf kecekapan kecerdasan, yang menurutnya bukan keamatan otak yang menentukan, tetapi kecekapan.

Terlalu ramai tukang masak merosakkan kuahnya

Gench percaya bahawa penemuannya menyokong teori ini: "Jika anda berurusan dengan sejumlah besar sambungan, di mana masing-masing boleh menyumbang kepada penyelesaian masalah, maka ia merumitkan perkara itu daripada membantunya," katanya. Menurutnya, ia sama seperti meminta nasihat walaupun daripada rakan-rakan yang tidak memahami TV sebelum membeli TV. Oleh itu, masuk akal untuk menindas faktor yang mengganggu - ini adalah pendapat ahli sains saraf dari Bochum. Mungkin orang pintar melakukannya lebih baik daripada orang lain.

Tetapi bagaimana ini dibandingkan dengan keputusan kumpulan Amsterdam yang diketuai oleh Natalia Goryunova? Erkhan Gench menegaskan bahawa perkara itu mungkin dalam teknik pengukuran yang berbeza. Tidak seperti penyelidik Belanda, dia tidak memeriksa sel individu di bawah mikroskop, tetapi mengukur pergerakan molekul air dalam tisu. Dia juga menunjukkan bahawa tahap percabangan sel piramid dalam sektor otak yang berbeza mungkin berbeza. "Kami sedang berurusan dengan mozek yang masih kekurangan banyak kepingan."

Lebih banyak hasil penyelidikan serupa ditemui di tempat lain: ketebalan lapisan bahan kelabu adalah penting untuk kecerdasan - mungkin kerana korteks besar mengandungi lebih banyak neuron, yang bermaksud ia mempunyai lebih banyak "potensi pengiraan." Sehingga kini, sambungan ini dianggap terbukti, dan Natalia Goryunova sekali lagi mengesahkannya dalam kerjanya. "Size matters" - ini telah ditubuhkan 180 tahun yang lalu oleh ahli anatomi Jerman Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). "Tidak dapat dinafikan terdapat kaitan antara saiz otak dan tenaga intelek," tulisnya pada tahun 1837. Untuk mengukur isipadu otak, dia mengisi tengkorak orang yang mati dengan millet kering, tetapi sambungan ini juga disahkan oleh kaedah pengukuran moden menggunakan pengimbas otak. Menurut pelbagai anggaran, dari 6 hingga 9% daripada perbezaan dalam IQ dikaitkan dengan perbezaan saiz otak. Namun ketebalan korteks serebrum nampaknya kritikal.

Walau bagaimanapun, terdapat banyak misteri di sini juga. Ini terpakai sama rata kepada lelaki dan wanita, kerana dalam kedua-dua jantina, otak yang lebih kecil juga sepadan dengan kapasiti mental yang lebih kecil. Sebaliknya, wanita mempunyai purata 150 gram otak kurang daripada lelaki, tetapi mereka melakukan sama seperti lelaki pada ujian IQ.

"Pada masa yang sama, struktur otak lelaki dan wanita adalah berbeza," jelas Lars Penke dari Universiti Göttingen. "Lelaki mempunyai lebih banyak jirim kelabu, bermakna korteks serebrum mereka lebih tebal, manakala wanita mempunyai lebih banyak jirim putih." Tetapi ia juga amat penting untuk keupayaan kita untuk menyelesaikan masalah. Pada masa yang sama, pada pandangan pertama, ia tidak memainkan peranan yang ketara seperti jirim kelabu. Bahan putih terutamanya terdiri daripada gentian saraf yang panjang. Mereka boleh menghantar impuls elektrik pada jarak yang jauh, kadangkala sepuluh sentimeter atau lebih. Ini mungkin kerana mereka diasingkan dengan hebat dari persekitaran mereka oleh lapisan bahan tepu lemak - mielin. Ia adalah sarung myelin dan memberikan gentian warna putih. Ia menghalang kehilangan voltan akibat litar pintas dan juga mempercepatkan pemindahan maklumat.

Pecah dalam "wayar" dalam otak

Jika sel piramid boleh dianggap sebagai pemproses otak, maka bahan putih adalah seperti bas komputer: terima kasih kepadanya, pusat otak yang terletak pada jarak yang jauh antara satu sama lain boleh berkomunikasi antara satu sama lain dan bekerjasama dalam menyelesaikan masalah. Walaupun begitu, perkara putih telah lama dipandang remeh oleh penyelidik perisikan.

Hakikat bahawa sikap ini kini telah berubah adalah disebabkan, antara lain, oleh Lars Penke. Beberapa tahun yang lalu, dia mendapati bahawa jirim putih berada dalam keadaan lebih teruk pada orang yang kurang kecerdasan. Dalam otak mereka, talian komunikasi individu kadang-kadang berjalan dengan huru-hara, dan tidak kemas dan selari antara satu sama lain, sarung myelin tidak terbentuk secara optimum, dan dari semasa ke semasa walaupun "putus wayar" berlaku. "Sekiranya terdapat lebih banyak kemalangan sedemikian, maka ini membawa kepada kelembapan dalam pemprosesan maklumat dan akhirnya kepada fakta bahawa individu yang menjalani ujian untuk kecerdasan menunjukkan keputusan yang lebih buruk daripada yang lain," jelas ahli psikologi personaliti Penke. Dianggarkan bahawa kira-kira 10% daripada perbezaan dalam IQ adalah disebabkan oleh keadaan jirim putih.

Tetapi kembali kepada perbezaan antara jantina: Menurut Penke, menurut beberapa kajian, wanita berjaya dalam tugas intelek seperti lelaki, tetapi mereka kadang-kadang menggunakan bahagian otak yang lain. Sebabnya hanya boleh diduga. Sebahagiannya, penyelewengan ini boleh dijelaskan oleh perbezaan dalam struktur jirim putih - saluran komunikasi antara pusat otak yang berbeza. "Walau bagaimanapun, berdasarkan data ini, kita dapat melihat dengan jelas bahawa terdapat lebih daripada satu dan hanya peluang untuk menggunakan intelek," menekankan penyelidik dari Bochum. "Gabungan faktor yang berbeza boleh membawa kepada tahap kecerdasan yang sama."

Oleh itu, "kepala pintar" terdiri daripada banyak komponen, dan nisbahnya boleh berbeza-beza. Sel piramid juga penting sebagai pemproses yang cekap, dan jirim putih sebagai sistem komunikasi pantas dan ingatan kerja yang berfungsi dengan baik. Ditambah kepada ini adalah peredaran otak yang optimum, imuniti yang kuat, metabolisme tenaga aktif, dan sebagainya. Semakin banyak sains belajar tentang fenomena kecerdasan, semakin jelas ia tidak boleh dikaitkan dengan hanya satu komponen malah dengan satu bahagian otak tertentu.

Tetapi jika semuanya berfungsi sebagaimana mestinya, maka otak manusia mampu melakukan perkara yang menakjubkan. Ini dapat dilihat dalam contoh ahli fizik nuklear Korea Selatan Kim Un Young, yang, dengan IQ 210, dianggap sebagai orang paling bijak di Bumi. Pada usia tujuh tahun, dia sedang menyelesaikan persamaan integral yang kompleks pada rancangan televisyen Jepun. Pada usia lapan tahun, dia telah dijemput ke NASA di Amerika Syarikat, di mana dia bekerja selama sepuluh tahun.

Benar, Kim sendiri memberi amaran agar tidak terlalu mementingkan IQ. Dalam artikel 2010 di Korea Herald, beliau menulis bahawa orang yang sangat pintar bukanlah maha berkuasa. Seperti rekod dunia untuk atlet, IQ yang tinggi hanyalah satu manifestasi bakat manusia. "Jika terdapat pelbagai jenis hadiah, maka saya hanya sebahagian daripadanya."