Hjernebilleder afslører hemmeligheden bag højere IQ

Ny forskning tyder på, at laget af isoleringsbelægning neurale ledninger i hjernen spiller en afgørende rolle i bestemmelsen af ​​intelligens. Derudover ser kvaliteten af ​​denne isolering ud til i vid udstrækning at være genetisk bestemt, hvilket giver yderligere støtte til ideen om, at IQ er delvist nedarvet.





Pixileret hjerne: Nederst viser et MR-billede et udsnit af den menneskelige hjerne. Øverst er vist en forstørret del af dette afsnit, skabt ved hjælp af diffusionsbilleddannelse. For at skabe billedet målte forskere retningen af ​​vanddiffusionen i hjernevæv. Blomsterbladene ved hvert punkt viser retningerne for hurtigste spredning. Disse er justeret langs hjernens neurale baner, fordi vand diffunderer retningsbestemt langs de velisolerede neurale ledninger, der bærer elektriske signaler. De forskellige diffusionsretninger er farvekodede rød, grøn og blå. I dette eksempel afslører de lyse røde områder den tykke fiberkanal, kaldet corpus callosum , som overfører information mellem venstre og højre side af hjernen.

Resultaterne, som er resultatet af en detaljeret undersøgelse af tvillingers hjerner, antyder, hvordan stadigt forbedret hjernebilledteknologi kan kaste lys over nogle af vores mest grundlæggende egenskaber.

Undersøgelsen besvarer nogle meget grundlæggende spørgsmål om, hvordan hjernen udtrykker intelligens, siger Philip Shaw, en børnepsykiater ved National Institute of Mental Health, i Bethesda, MD, som ikke var involveret i forskningen.



De neurale ledninger, der transmitterer elektriske beskeder fra celle til celle i hjernen, er belagt med et fedtlag kaldet myelin. Meget ligesom isoleringen på en elektrisk ledning stopper myelin strøm i at lække ud af ledningen og øger hastigheden, hvormed beskeder rejser gennem hjernen - jo højere kvalitet myelin er, jo hurtigere rejser beskederne. Disse myelinbelagte kanaler udgør hjernens hvide stof, mens nervecellernes kroppe kaldes grå stof.

Hvidt stof er usynligt på de fleste hjernescanninger, men en nyligt udviklet variation af magnetisk resonansbilleddannelse, kaldet diffusion-tensor imaging (DTI), gør det muligt for forskere at kortlægge de komplekse neurale ledninger i vores hjerner ved at måle diffusionen af ​​vandmolekyler gennem væv. Takket være den fede myelinbelægning diffunderer vand langs neurale ledninger, mens det i andre typer hjernevæv bevæger sig i alle forskellige retninger. Forskere kan beregne retningen for den hurtigste diffusion på hvert punkt i hjernen og derefter konstruere et billede af hjernens fiberkanaler. En velorganiseret hjerne har velfungerende myelin, hvori vand tydeligt kan ses bevæge sig ad bestemte veje. Diffusionsbilleddannelse giver et billede af, hvor intakte dine hjerneforbindelser er, siger Paul Thompson , en neuroforsker ved University of California, Los Angeles, der leder undersøgelsen.

Thompson og hans kolleger tog DTI-scanninger af 92 par af broderlige og identiske tvillinger. De fandt en stærk sammenhæng mellem integriteten af ​​det hvide stof og ydeevne på en standard IQ-test. Fremover vil vi helt sikkert tænke på hvid stofstruktur som en vigtig bidragyder til intelligens, siger Fra Wedeen , en neurovidenskabsmand ved Massachusetts General Hospital i Boston, som heller ikke var involveret i forskningen. Det ændrer også, hvordan man tænker på, hvad IQ måler, siger Wedeen. Forskningen blev offentliggjort i sidste måned i Journal of Neuroscience .

IQ arv: Ved at sammenligne hjernescanninger af tvillinger opdagede forskerne, at kvaliteten af ​​det fedtvæv, der isolerer neurale ledninger, stort set er arvet. Parietallappen, som er involveret i logik og matematik, er 85 procent genetisk bestemt, hvorimod den visuelle cortex er omkring 76 procent, og tindingelappen, som er involveret i indlæring og hukommelse, kun er 45 procent genetisk bestemt.

Hvis hvidt stof er forbundet med både behandlingshastighed og IQ, rejser dette spørgsmålet: er intelligens blot en funktion af, hvor hurtigt din hjerne arbejder? Tidligere forskning har knyttet behandlingshastighed til IQ, men de test, der bruges i undersøgelsen, er mål for generel intelligens, herunder verbale færdigheder, matematik og logik. Behandlingshastighed spiller en stor rolle i, hvor intelligent du er, men det er ikke den eneste faktor, siger Shaw.

Den nye undersøgelse er blandt de første, der forbinder en specifik neural arkitektur til IQ hos raske individer. De fleste mennesker har fokuseret på grå substans, siger Shaw. Dette er et godt bevis på, at vi også bør se på hvidt stof. Tidligere undersøgelser, der bruger DTI, har forbundet skader på hvidt stof til Alzheimers sygdom, kronisk alkoholisme og traumatisk hjerneskade.

UCLA-forskerne tog undersøgelsen et skridt videre ved at sammenligne den hvide stof-arkitektur af identiske tvillinger, som deler næsten al deres DNA, og broderlige tvillinger, som kun deler halvdelen. Resultaterne viste, at kvaliteten af ​​det hvide stof er meget genetisk bestemt, selvom påvirkningen af ​​genetik varierer efter hjerneområde. Ifølge resultaterne kan omkring 85 procent af variationen i hvid substans i parietallappen, som er involveret i matematik, logik og visuel-rumlige færdigheder, tilskrives genetik. Men kun omkring 45 procent af variationen i tindingelappen, som spiller en central rolle i indlæring og hukommelse, ser ud til at være nedarvet.

Thompson og hans samarbejdspartnere analyserede også tvillingernes DNA, og de leder nu efter specifikke genetiske variationer, der er forbundet med kvaliteten af ​​hjernens hvide substans. Forskerne har allerede fundet en kandidat - genet for et protein kaldet BDNF, som fremmer cellevækst. Folk med en variation har flere intakte fibre, siger Thompson.

Søgningen efter det genetiske og neuroanatomiske grundlag for intelligens har været kontroversiel, hovedsageligt fordi modstandere frygter, at det vil afføde et deterministisk syn på evner og uddannelse. Folk bekymrer sig om, at hvis noget er genetisk, har de ingen magt til at påvirke det, siger Thompson. Men det er slet ikke sandt. For eksempel kan både en gennemsnitlig løber og en genetisk begavet have gavn af at træne.

Men debatten kan være omstridt, da det, som Wedeen påpeger, er usandsynligt, at en individuel hjernescanning kan forudsige en persons IQ. Rapporten beskrev aggregerede data over antallet af individer, siger han. Det er ikke det samme som at sige, at vi kan lave en scanning og bestemme en persons intelligens. Det kan være på vej, men det ved vi ikke endnu.

skjule