Intelligentsus: geneetikast inimese aju "juhtmete" ja "protsessorini"

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Miks on mõned inimesed targemad kui teised? Juba ammustest aegadest on teadlased püüdnud välja mõelda, mida teha, et pea selge oleks. Mitmetele teaduslikele uuringutele viidates käsitleb Spektrum intelligentsi komponente – alates geneetikast kuni inimaju "juhtmete" ja "protsessorini".

Miks on mõned inimesed targemad kui teised? Teadlased on iidsetest aegadest saati püüdnud aru saada, mida tuleb teha selleks, et pea hästi mõtleks. Nüüd on aga vähemalt selge: luurekomponentide loetelu on oodatust pikem.

2018. aasta oktoobris näitas Wenzel Grüs miljonitele televaatajatele midagi uskumatut: Saksamaa väikelinna Lastruti tudeng lõi peaga jalgpalli palli rohkem kui viiskümmend korda järjest, ilma et see ei kukkunud ega tõstnud seda kätega üles. Kuid seda, et Venemaa telesaate "Hämmastavad inimesed" publik teda entusiastlike aplausidega autasustas, ei seletanud mitte ainult noormehe sportliku osavusega. Fakt on see, et palli mängides tõstis ta vahepeal numbri 67 viienda astmeni, olles saanud kümnekohalise tulemuse vaid 60 sekundiga.

Täna 17-aastasel Wenzelil on ainulaadne matemaatiline anne: ta korrutab, jagab ja eraldab kaheteistkümnekohalistest arvudest juuri ilma pliiatsi, paberi või muude abivahenditeta. Eelmisel maailmameistrivõistlustel suulises arvestuses saavutas ta kolmanda koha. Nagu ta ise ütleb, kulub tal eriti keeruliste matemaatiliste ülesannete lahendamiseks 50–60 minutit: näiteks siis, kui tal on vaja kahekümnekohaline arv algteguriteks arvestada. Kuidas ta seda teeb? Küllap mängib siin peamist rolli tema lühimälu.

On selge, et Wenzeli aju on mõnevõrra parem kui tema tavaliselt andekate eakaaslaste mõtlemisorgan. Vähemalt kui rääkida numbritest. Aga miks üldiselt on mõnel inimesel suurem vaimne võimekus kui teistel? See küsimus mõlkus Briti loodusuurijal Francis Galtonil veel 150 aastat tagasi. Samas juhtis ta tähelepanu sellele, et sageli seostatakse intelligentsuse erinevusi inimese päritoluga. Oma töös Pärilik geenius jõuab ta järeldusele, et inimese intelligentsus võib olla päritav.

Mitme koostisosaga kokteil

Nagu hiljem selgus, oli see tema tees õige – vähemalt osaliselt. Ameerika psühholoogid Thomas Bouchard ja Matthew McGue analüüsisid enam kui 100 avaldatud uuringut intelligentsuse sarnasuse kohta sama perekonna liikmete vahel. Mõnes teoses on kirjeldatud identseid kaksikuid, kes eraldati vahetult pärast sündi. Sellest hoolimata näitasid nad luuretestides peaaegu samu tulemusi. Koos üles kasvanud kaksikud olid vaimsete võimete poolest veelgi sarnasemad. Küllap avaldas neile olulist mõju ka keskkond.

Tänapäeval usuvad teadlased, et 50–60% intelligentsusest on päritud. Teisisõnu, kahe inimese IQ erinevus on nende vanematelt saadud DNA struktuuri tõttu tubli pool.

Intelligentsuse geenide otsimisel

Spetsiaalselt selle eest vastutavate pärilike materjalide otsimine on aga seni vähe viinud. Tõsi, mõnikord leidsid nad mõningaid elemente, mis esmapilgul olid seotud intelligentsusega. Kuid lähemal uurimisel osutus see suhe valeks. Tekkis paradoksaalne olukord: ühelt poolt tõestasid lugematud uuringud intelligentsuse kõrget pärilikku komponenti. Teisest küljest ei osanud keegi öelda, millised geenid selle eest konkreetselt vastutavad.

Viimasel ajal on pilt mõnevõrra muutunud, seda eelkõige tehnoloogia arengu tõttu. Iga inimese ehitusplaan sisaldub tema DNA-s - omamoodi hiiglaslikus entsüklopeedias, mis koosneb ligikaudu 3 miljardist tähest. Kahjuks on see kirjutatud keeles, mida me peaaegu ei oska. Kuigi me oskame kirju lugeda, jääb selle entsüklopeedia tekstide tähendus meie eest varjatuks. Isegi kui teadlastel õnnestub inimese kogu DNA järjestada, ei tea nad, millised selle osad vastutavad tema vaimsete võimete eest.

Intelligentsus ja IQ

Sõna intellekt pärineb ladina nimisõnast intellectus, mida võib tõlkida kui "taju", "mõistmine", "mõistmine", "mõistus" või "mõistus". Psühholoogid mõistavad intelligentsust kui üldist vaimset võimet, mis hõlmab erinevaid pädevusi: näiteks võimet lahendada probleeme, mõista keerulisi ideid, mõelda abstraktselt ja õppida kogemustest.

Intelligentsus ei piirdu tavaliselt ühe ainega, näiteks matemaatikaga. Keegi, kes on ühel alal hea, paistab sageli silma teistes. Selgelt ühe ainega piirduvat andekust esineb harva. Seetõttu lähtuvad paljud teadlased tõsiasjast, et on olemas üldine intelligentsuse tegur, nn tegur G.

Igaüks, kes läheb intelligentsust õppima, vajab meetodit selle objektiivseks mõõtmiseks. Esimese intelligentsuse testi töötasid välja prantsuse psühholoogid Alfred Binet ja Théodore Simon. Esimest korda kasutasid nad seda 1904. aastal kooliõpilaste intellektuaalsete võimete hindamiseks. Selleks välja töötatud ülesannete põhjal lõid nad nn "vaimse arengu Binet-Simoni skaala". Selle abiga määrasid nad lapse intellektuaalse arengu vanuse. See vastas numbrile probleemide skaalal, mille laps suutis täielikult lahendada.

Saksa psühholoog William Stern pakkus 1912. aastal välja uue meetodi, mille kohaselt jagati intellektuaalse arengu vanus kronoloogilise vanusega ning saadud väärtust hakati nimetama intelligentsuskoefitsiendiks (IQ). Ja kuigi nimi on säilinud tänapäevani, ei kirjelda tänapäeval IQ enam vanusesuhteid. Selle asemel annab IQ aimu, kuidas indiviidi intelligentsuse tase korreleerub keskmise inimese intelligentsuse tasemega.

Inimesed erinevad üksteisest ja vastavalt sellele erinevad ka nende DNA komplektid. Kõrge IQ-ga isikud peavad aga vastama vähemalt nendele DNA osadele, mis on seotud intelligentsusega. Tänapäeva teadlased lähtuvad sellest fundamentaalsest teesist. Võrreldes sadade tuhandete katsealuste DNA-d miljonites osades, saavad teadlased kindlaks teha pärilikud piirkonnad, mis aitavad kaasa kõrgemate intellektuaalsete võimete kujunemisele.

Viimastel aastatel on avaldatud mitmeid sarnaseid uuringuid. Tänu nendele analüüsidele muutub pilt järjest selgemaks: erilised vaimsed võimed ei sõltu mitte ainult pärilikest andmetest, vaid tuhandetest erinevatest geenidest. Ja igaüks neist annab intelligentsuse fenomenile vaid tillukese panuse, mõnikord vaid mõne sajandikprotsendi. "Praegu arvatakse, et kaks kolmandikku kõigist inimese muutuvatest geenidest on otseselt või kaudselt seotud aju arenguga ja seega potentsiaalselt intelligentsusega," rõhutab Lars Penke, Göttingeni Georg Augusti ülikooli bioloogilise isiksusepsühholoogia professor.

Seitse pitseeritud mõistatust

Kuid ikkagi on üks suur probleem: tänapäeval on DNA struktuuris teadaolevalt 2000 intelligentsusega seotud kohta (lookust). Kuid paljudel juhtudel pole veel selge, mille eest need lookused täpselt vastutavad. Selle mõistatuse lahendamiseks jälgivad luureteadlased, millised rakud reageerivad uuele teabele tõenäolisemalt kui teised. See võib tähendada, et need rakud on mingil moel seotud mõtlemisvõimega.

Samal ajal seisavad teadlased pidevalt silmitsi teatud rühma neuronitega - nn püramiidrakkudega. Nad kasvavad ajukoores, see tähendab aju ja väikeaju väliskestas, mida eksperdid kutsuvad ajukooreks. See sisaldab peamiselt närvirakke, mis annavad talle iseloomuliku halli värvi, mistõttu seda nimetatakse "halliks aineks".

Võib-olla mängivad püramiidrakud intelligentsuse kujunemisel võtmerolli. Sellele viitavad igal juhul Amsterdami Vaba Ülikooli professori neurobioloogi Natalia Goryunova läbiviidud uuringute tulemused.

Hiljuti avaldas Gorjunova uuringu tulemused, mis köitsid kõigi tähelepanu: ta võrdles erinevate intellektuaalsete võimetega katsealuste püramiidrakke. Koeproovid võeti peamiselt epilepsiahaigete operatsioonide käigus saadud materjalist. Rasketel juhtudel püüavad neurokirurgid eemaldada ohtlike krambihoogude fookuse. Seejuures eemaldavad nad alati osad tervest ajumaterjalist. Just seda materjali Goryunova uuris.

Esmalt katsetas ta, kuidas selles sisalduvad püramiidrakud reageerivad elektriimpulssidele. Seejärel lõikas ta iga proovi kõige õhemateks viiludeks, pildistas neid mikroskoobi all ja koostas need uuesti arvutis kolmemõõtmeliseks pildiks. Nii määras ta näiteks dendriitide pikkuse - hargnenud rakkude väljakasvud, mille abil nad koguvad elektrilisi signaale. "Samal ajal lõime seose patsientide IQ-ga," selgitab Gorjunova. "Mida pikemad ja hargnenud dendriidid olid, seda targem oli inimene."

Teadlane selgitas seda väga lihtsalt: pikad hargnenud dendriidid võivad luua rohkem kontakte teiste rakkudega ehk saavad rohkem informatsiooni, mida nad suudavad töödelda. Sellele lisandub veel üks tegur: “Tugeva hargnemise tõttu saavad nad erinevates harudes korraga erinevat infot töödelda,” rõhutab Gorjunova. Selle paralleelse töötlemise tõttu on rakkudel suur arvutuslik potentsiaal. "Nad töötavad kiiremini ja produktiivsemalt," järeldab Goryunova.

Ainult osa tõest

Ükskõik kui veenev see väitekiri ka ei tunduks, ei saa seda pidada täielikult tõestatuks, nagu uurija ise ausalt tunnistab. Fakt on see, et tema uuritud koeproovid võeti peamiselt ühest väga piiratud piirkonnast oimusagaras. Enamik epilepsiahooge esineb seal ja seetõttu tehakse selles piirkonnas reeglina epilepsia operatsioone. "Me ei saa veel öelda, kuidas asjad teistes ajuosades on," tunnistab Gorjunova. "Kuid meie rühma uued, veel avaldamata uurimistulemused näitavad näiteks, et dendriidi pikkuse ja intelligentsuse vaheline seos on vasakpoolses ajupooles tugevam kui paremal."

Amsterdami teadlaste uurimistulemustest on endiselt võimatu mingeid üldisi järeldusi teha. Pealegi on tõendeid, mis räägivad täpselt vastupidisest. Need hankis Bochumi biopsühholoog Erhan Genç. 2018. aastal uuris ta koos kolleegidega ka seda, kuidas erineb halli aine struktuur väga tarkade ja vähem intelligentsete inimeste vahel. Samas jõudis ta järeldusele, et dendriitide tugev hargnemine on mõtlemisvõimele pigem kahjulik kui soodustab.

Tõsi, Gench ei uurinud üksikuid püramiidrakke, vaid pani katsealused ajuskännerisse. Põhimõtteliselt ei sobi magnetresonantstomograafia kõige peenemate kiudude struktuuride uurimiseks – piltide lahutusvõime osutub reeglina ebapiisavaks. Kuid Bochumi teadlased kasutasid spetsiaalset meetodit, et näha koevedeliku difusiooni suunda.

Dendriidid muutuvad vedeliku takistuseks. Difusiooni analüüsides on võimalik kindlaks teha, mis suunas dendriidid paiknevad, kui harunenud on ja kui lähedal need üksteisele on. Tulemus: targematel inimestel ei ole üksikute närvirakkude dendriidid nii tihedad ega kipu peenikesteks "juhtmeteks" lagunema. See tähelepanek on diametraalselt vastupidine neuroteadlase Natalia Goryunova järeldustele.

Kuid kas püramiidrakud ei vaja oma ülesannete täitmiseks ajus mitmesugust välist teavet? Kuidas on see kooskõlas tuvastatud vähese hargnemisastmega? Gench peab oluliseks ka rakkudevahelist seost, kuid tema hinnangul peaks sellel ühendusel olema eesmärk. "Kui soovite, et puu kannaks rohkem vilja, lõigake üleliigsed oksad ära," selgitab ta. - Sama lugu on neuronitevaheliste sünaptiliste ühendustega: kui me sünnime, on meil neid palju. Kuid oma elu jooksul me harvendame neid ja jätame ainult need, mis on meile olulised.

Eeldatavasti saame just tänu sellele infot tõhusamalt töödelda.

"Elav kalkulaator" Wenzel Grüs teeb sama, lülitades probleemi lahendamisel välja kõik enda ümber. Taustastiimulite töötlemine oleks tema jaoks praegu kahjulik.

Tõepoolest, rikka intelligentsiga inimesed näitavad keerulise probleemi lahendamisel rohkem keskendunud ajutegevust kui vähem andekad inimesed. Lisaks vajab nende mõtlemisorgan vähem energiat. Need kaks tähelepanekut viisid nn intelligentsuse efektiivsuse neuraalse hüpoteesini, mille kohaselt ei ole määrav mitte aju intensiivsus, vaid efektiivsus.

Liiga paljud kokad rikuvad puljongi ära

Gench usub, et tema leiud toetavad seda teooriat: "Kui tegemist on tohutu hulga seostega, kus igaüks saab anda oma panuse mõne probleemi lahendamisele, siis see teeb asja pigem keeruliseks kui aitab teda," ütleb ta. Tema sõnul on see sama, mis enne teleri ostmist nõu küsida isegi neilt sõpradelt, kes telekatest aru ei saa. Seetõttu on mõttekas segavaid tegureid alla suruda – nii arvab Bochumi neuroteadlane. Tõenäoliselt teevad targad inimesed seda paremini kui teised.

Kuidas aga võrrelda seda Natalia Goryunova juhitud Amsterdami rühma tulemustega? Erkhan Gench juhib tähelepanu, et asi võib olla erinevates mõõtmistehnikates. Erinevalt Hollandi teadlasest ei uurinud ta üksikuid rakke mikroskoobi all, vaid mõõtis veemolekulide liikumist kudedes. Ta juhib tähelepanu ka sellele, et püramiidrakkude hargnemise aste erinevates ajusektorites võib olla erinev. "Meil on tegemist mosaiigiga, millel on endiselt palju tükke puudu."

Sarnaseid uurimistulemusi leidub mujalgi: halli aine kihi paksus on intelligentsuse jaoks kriitiline – arvatavasti seetõttu, et mahukas ajukoores on rohkem neuroneid, mis tähendab, et sellel on rohkem "arvutuspotentsiaali". Praeguseks peetakse seda seost tõestatuks ja Natalia Goryunova kinnitas seda oma töös veel kord. "Suurus loeb" – selle kehtestas 180 aastat tagasi saksa anatoom Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). "Aju suuruse ja intellektuaalse energia vahel on vaieldamatult seos," kirjutas ta 1837. aastal. Aju mahu mõõtmiseks täitis ta surnud inimeste koljud kuiva hirsiga, kuid seda seost kinnitavad ka tänapäevased mõõtmismeetodid ajuskännerite abil. Erinevate hinnangute kohaselt on 6–9% IQ erinevustest seotud aju suuruse erinevusega. Ja ometi näib ajukoore paksus olevat kriitiline.

Siiski on ka siin palju salapära. See kehtib võrdselt nii meeste kui naiste kohta, sest mõlema soo puhul vastab väiksemale ajule ka väiksem vaimne võimekus. See-eest on naistel keskmiselt 150 grammi vähem ajusid kui meestel, kuid nad sooritavad IQ-testides sarnaseid tulemusi meestega.

"Samas on meeste ja naiste ajustruktuurid erinevad," selgitab Lars Penke Göttingeni ülikoolist. "Meestel on rohkem halli ainet, mis tähendab, et nende ajukoor on paksem, samas kui naistel on rohkem valget ainet." Kuid see on ka meie probleemide lahendamise võime jaoks äärmiselt oluline. Samas ei mängi see esmapilgul nii märgatavat rolli kui hallollus. Valgeaine koosneb peamiselt pikkadest närvikiududest. Nad suudavad edastada elektrilisi impulsse pikkade vahemaade taha, mõnikord kümme sentimeetrit või rohkem. See on võimalik, kuna nad on ümbritsevast suurepäraselt isoleeritud rasvaga küllastunud aine – müeliini – kihiga. See on müeliinkesta ja annab kiududele valge värvi. See hoiab ära lühisetest tingitud pingekadu ja kiirendab ka info edastamist.

Aju "juhtmete" katkemine

Kui püramiidrakke võib pidada ajuprotsessoriteks, siis valgeaine on nagu arvutisiin: tänu sellele saavad üksteisest väga kaugel asuvad ajukeskused omavahel suhelda ja probleemide lahendamisel koostööd teha. Sellest hoolimata on luureuurijad valget ainet pikka aega alahinnanud.

See, et selline suhtumine on nüüdseks muutunud, on muuhulgas tingitud Lars Penkelt. Mitu aastat tagasi avastas ta, et vähenenud intelligentsusega inimestel on valge aine halvem seisund. Nende ajus kulgevad üksikud sideliinid kohati kaootiliselt, mitte aga korralikult ja üksteisega paralleelselt, müeliinkesta ei moodustu optimaalselt ning aeg-ajalt tekivad isegi "juhtmekatkestused". "Kui selliseid õnnetusi juhtub rohkem, siis see toob kaasa infotöötluse aeglustumise ja lõppkokkuvõttes selle, et intelligentsustestidel olev inimene näitab teistest kehvemaid tulemusi," selgitab isiksusepsühholoog Penke. Hinnanguliselt on umbes 10% IQ erinevustest tingitud valgeaine olekust.

Aga tagasi sugudevaheliste erinevuste juurde: Penke sõnul on mõnede uuringute kohaselt naised intellektuaalsete ülesannete täitmisel sama edukad kui mehed, kuid mõnikord kasutavad nad ka muid ajupiirkondi. Põhjuseid võib vaid oletada. Osaliselt võib neid kõrvalekaldeid seletada valgeaine struktuuri erinevusega – sidekanaliga aju erinevate keskuste vahel. "Olgu kuidas on, nende andmete põhjal näeme selgelt, et intellekti kasutamiseks on rohkem kui üks ja ainus võimalus," rõhutab Bochumi teadlane. "Erinevad tegurite kombinatsioonid võivad viia sama intelligentsuse tasemeni."

Seega koosneb "tark pea" paljudest komponentidest ja nende suhe võib varieeruda. Püramiidrakud on olulised ka tõhusate protsessoritena ning valgeaine kui kiire side ja hästi toimiva töömälu süsteem. Sellele lisanduvad optimaalne ajuvereringe, tugev immuunsus, aktiivne energiavahetus jne. Mida rohkem teadus intelligentsuse fenomenist teada saab, seda selgemaks saab, et seda ei saa seostada ainult ühe komponendi ja isegi ühe konkreetse ajuosaga.

Kuid kui kõik töötab nii, nagu peab, on inimese aju võimeline tegema hämmastavaid asju. Seda võib näha Lõuna-Korea tuumafüüsiku Kim Un Youngi näitel, keda IQ-ga 210 peetakse Maa targemaks inimeseks. Seitsmeaastaselt lahendas ta Jaapani telesaates keerulisi integraalvõrrandeid. Kaheksa-aastaselt kutsuti ta USA-sse NASA-sse, kus ta töötas kümme aastat.

Tõsi, Kim ise hoiatab IQ-le liigse tähtsuse omistamise eest. 2010. aastal ajakirjas Korea Herald avaldatud artiklis kirjutas ta, et väga intelligentsed inimesed ei ole kõikvõimsad. Nagu sportlaste maailmarekordid, on kõrge IQ vaid üks inimese ande ilming. "Kui kingitusi on lai valik, siis minu oma on neist vaid osa."