Neuronale Flexibilität kann der Schlüssel zur menschlichen Intelligenz sein

Eine neue Studie legt nahe, dass flexible Verkabelung das Herzstück der menschlichen Intelligenz sein könnte, anstatt aus einer einzelnen Region oder der Effizienz von Gehirnzellen zu stammen, wie andere Theorien vorgeschlagen haben.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Trends in den Kognitionswissenschaftenzeigen, dass die dynamischen Eigenschaften des Gehirns, wie es verdrahtet ist und wie sich diese Verdrahtung als Reaktion auf sich ändernde intellektuelle Anforderungen verschiebt, die besten Prädiktoren für die Intelligenz im menschlichen Gehirn sind.

"Wenn wir sagen, dass jemand klug ist, verstehen wir intuitiv, was das bedeutet", sagte der Psychologieprofessor der Universität von Illinois, Dr. Aron Barbey, der Autor des neuen Papiers.

"Normalerweise beziehen wir uns darauf, wie gut sie Entscheidungen treffen und bestimmte Arten von Problemen lösen können. In jüngster Zeit lag der Schwerpunkt in den Neurowissenschaften jedoch darauf, biologisch zu verstehen, wie allgemeine Intelligenz entsteht. "

„Meine Kollegen und ich haben festgestellt, dass die allgemeine Intelligenz nicht aus einer einzelnen Gehirnregion oder einem einzelnen Netzwerk stammt. Neue neurowissenschaftliche Erkenntnisse deuten stattdessen darauf hin, dass Intelligenz die Fähigkeit zum flexiblen Übergang zwischen Netzwerkzuständen widerspiegelt. “

Wissenschaftler haben lange verstanden, dass das Gehirn modular aufgebaut ist, was bedeutet, dass verschiedene Gehirnregionen bestimmte Fähigkeiten unterstützen, sagte Barbey. Beispielsweise sei bekannt, dass Gehirnregionen im Hinterhauptlappen auf der Rückseite des Gehirns visuelle Informationen verarbeiten, erklärte er. Die Interpretation dessen, was man sieht, erfordert jedoch die Integration von Informationen aus anderen Gehirnmodulen.

„Um ein Objekt zu identifizieren, müssen wir es auch klassifizieren. Das hängt nicht nur vom Sehen ab. Es erfordert auch konzeptionelles Wissen und andere Aspekte der Informationsverarbeitung, die von anderen Gehirnregionen unterstützt werden “, sagte er. "Und mit zunehmender Anzahl von Modulen wird die Art der im Gehirn dargestellten Informationen immer abstrakter und allgemeiner."

Wissenschaftler haben sich bemüht zu verstehen, wie sich das Gehirn selbst organisiert, und versucht, eine Struktur oder Region zu identifizieren, die diese Funktion erfüllt.

"Der präfrontale Kortex, eine Struktur an der Vorderseite des Gehirns, hat sich im Laufe der menschlichen Evolution dramatisch erweitert", sagte Barbey.

Da bekannt ist, dass der präfrontale Kortex mehrere Funktionen höherer Ordnung wie das Planen und Organisieren des eigenen Verhaltens unterstützt, haben Wissenschaftler vorgeschlagen, dass der präfrontale Kortex die allgemeine Intelligenz antreibt.

"Aber wirklich, das gesamte Gehirn - seine globale Architektur und die Wechselwirkungen zwischen Mechanismen auf niedrigerer und höherer Ebene - ist für die allgemeine Intelligenz erforderlich", sagte Barbey.

Gehirnmodule bilden die Grundbausteine, aus denen größere „intrinsische Konnektivitätsnetzwerke“ aufgebaut werden, sagte Barbey. Jedes Netzwerk enthält mehrere Gehirnstrukturen, die zusammen aktiviert werden, wenn eine Person eine bestimmte kognitive Fähigkeit ausübt.

"Zum Beispiel wird das frontoparietale Netzwerk aktiviert, wenn die Aufmerksamkeit auf externe Hinweise gerichtet ist, das Salience-Netzwerk wird aktiviert, wenn die Aufmerksamkeit auf relevante Ereignisse gerichtet wird, und das Netzwerk im Standardmodus wird rekrutiert, wenn die Aufmerksamkeit intern konzentriert wird", sagte er.

Neuronale Netze bestehen aus zwei Arten von Verbindungen, von denen angenommen wird, dass sie zwei Arten der Informationsverarbeitung unterstützen, sagte Barbey.

"Es gibt Wege, die Vorkenntnisse und Erfahrungen kodieren, die wir" kristallisierte Intelligenz "nennen. Und es gibt adaptive Denk- und Problemlösungsfähigkeiten, die sehr flexibel sind und" flüssige Intelligenz "genannt werden", sagte er.

Kristallisierte Intelligenz beinhaltet robuste Verbindungen, das Ergebnis von Monaten oder Jahren des neuronalen Verkehrs auf abgenutzten Pfaden, während flüssige Intelligenz vorübergehendere Verbindungen beinhaltet, die gebildet werden, wenn das Gehirn einzigartige oder ungewöhnliche Probleme angeht.

"Anstatt dauerhafte Verbindungen herzustellen, aktualisieren wir ständig unser Vorwissen, und dazu müssen neue Verbindungen hergestellt werden", sagte Barbey. Er fügte hinzu, je schneller das Gehirn seine Konnektivität als Reaktion auf sich ändernde Bedürfnisse formt und reformiert, desto besser funktioniert es.

Obwohl Forscher gewusst haben, dass Flexibilität ein wichtiges Merkmal der menschlichen Gehirnfunktion ist, ist erst kürzlich die Idee aufgetaucht, dass Flexibilität die Grundlage für die menschliche Intelligenz bildet, sagte Barbey.

"Allgemeine Intelligenz erfordert sowohl die Fähigkeit, flexibel in der Nähe befindliche, leicht zugängliche Zustände flexibel zu erreichen - um kristallisierte Intelligenz zu unterstützen - als auch die Fähigkeit, schwer zugängliche Zustände anzupassen und zu erreichen, um flüssige Intelligenz zu unterstützen", sagte Barbey.

Quelle: Universität von Illinois in Urbana-Champaign