Intelligenza: dalla genetica ai "fili" e al "processore" del cervello umano

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Perché alcune persone sono più intelligenti di altre? Da tempo immemorabile, gli scienziati hanno cercato di capire cosa fare per mantenere la mente lucida. Facendo riferimento a una serie di studi scientifici, Spektrum discute i componenti dell'intelligenza, dalla genetica ai "fili" e al "processore" del cervello umano.

Perché alcune persone sono più intelligenti di altre? Da tempo immemorabile, gli scienziati hanno cercato di capire cosa deve essere fatto affinché la testa pensi bene. Ma ora è almeno chiaro: l'elenco delle componenti dell'intelligenza è più lungo del previsto.

Nell'ottobre 2018, Wenzel Grüs ha mostrato qualcosa di incredibile a milioni di telespettatori: uno studente della piccola città tedesca di Lastrut ha colpito con la testa un pallone da calcio più di cinquanta volte di seguito, senza mai farlo cadere o sollevandolo con le mani. Ma il fatto che il pubblico del programma televisivo russo "Amazing People" lo abbia premiato con un applauso entusiasta è stato spiegato non solo dalla destrezza atletica del giovane. Il fatto è che, giocando la palla, nel frattempo ha alzato il numero 67 alla quinta potenza, dopo aver ricevuto un risultato di dieci cifre in soli 60 secondi.

Wenzel, che oggi ha 17 anni, ha un dono matematico unico: moltiplica, divide ed estrae radici da numeri di dodici cifre senza carta, penna o altri ausili. All'ultimo campionato del mondo nel conteggio orale, ha conquistato il terzo posto. Come dice lui stesso, impiega dai 50 ai 60 minuti per risolvere problemi matematici particolarmente difficili: per esempio, quando deve scomporre un numero di venti cifre in fattori primi. Come lo fa? Probabilmente, la sua memoria a breve termine gioca il ruolo principale qui.

È chiaro che il cervello di Wenzel è in qualche modo superiore all'organo pensante dei suoi coetanei normalmente dotati. Almeno quando si tratta di numeri. Ma perché, in generale, alcune persone hanno capacità mentali maggiori di altre? Questa domanda era ancora nella mente del ricercatore naturalistico britannico Francis Galton 150 anni fa. Allo stesso tempo, ha attirato l'attenzione sul fatto che spesso le differenze di intelligenza sono associate all'origine di una persona. Nella sua opera Genio ereditario, conclude che l'intelligenza umana può essere ereditata.

Cocktail multi-ingrediente

Come si è scoperto in seguito, questa sua tesi era corretta, almeno in parte. Gli psicologi americani Thomas Bouchard e Matthew McGue hanno analizzato più di 100 studi pubblicati sulla somiglianza dell'intelligenza tra i membri della stessa famiglia. In alcuni lavori sono stati descritti gemelli identici, separati subito dopo la nascita. Nonostante ciò, sui test di intelligenza, hanno mostrato quasi gli stessi risultati. I gemelli cresciuti insieme erano ancora più simili in termini di capacità mentali. Probabilmente, anche l'ambiente ha avuto un'influenza importante su di loro.

Oggi gli scienziati ritengono che il 50-60% dell'intelligenza sia ereditato. In altre parole, la differenza di QI tra due persone è una buona metà dovuta alla struttura del loro DNA ricevuto dai genitori.

Alla ricerca dei geni per l'intelligenza

Tuttavia, la ricerca dei materiali ereditari specificamente responsabili di ciò ha finora portato a poco. È vero, a volte hanno trovato alcuni elementi che a prima vista erano legati all'intelligenza. Ma a un esame più attento, questa relazione si è rivelata falsa. Si è creata una situazione paradossale: da un lato, innumerevoli studi hanno dimostrato un'elevata componente ereditaria dell'intelligenza. D'altra parte, nessuno poteva dire quali geni fossero specificamente responsabili di questo.

Di recente, il quadro è leggermente cambiato, principalmente a causa del progresso tecnologico. Il piano di costruzione di ogni individuo è contenuto nel suo DNA, una sorta di gigantesca enciclopedia, composta da circa 3 miliardi di lettere. Sfortunatamente, è scritto in una lingua che conosciamo appena. Sebbene possiamo leggere le lettere, il significato dei testi di questa enciclopedia ci rimane nascosto. Anche se gli scienziati riescono a sequenziare l'intero DNA di una persona, non sanno quali parti di esso sono responsabili delle sue capacità mentali.

Intelligenza e QI

La parola intelletto deriva dal sostantivo latino intellectus, che può essere tradotto come "percezione", "comprensione", "comprensione", "ragione" o "mente". Gli psicologi intendono l'intelligenza come un'abilità mentale generale che comprende varie competenze: ad esempio, la capacità di risolvere problemi, comprendere idee complesse, pensare in modo astratto e imparare dall'esperienza.

L'intelligenza di solito non è limitata a una materia, come la matematica. Chi è bravo in un settore spesso eccelle in altri. I talenti chiaramente limitati a una materia sono rari. Pertanto, molti scienziati procedono dal fatto che esiste un fattore generale di intelligenza, il cosiddetto fattore G.

Chiunque studi l'intelligenza ha bisogno di un metodo per misurarla oggettivamente. Il primo test di intelligenza è stato sviluppato dagli psicologi francesi Alfred Binet e Théodore Simon. Lo usarono per la prima volta nel 1904 per valutare le capacità intellettuali degli scolari. Sulla base dei compiti sviluppati a tale scopo, hanno creato la cosiddetta "scala di sviluppo mentale Binet-Simon". Con il suo aiuto, hanno determinato l'età dello sviluppo intellettuale del bambino. Corrispondeva a un numero su una scala di problemi che il bambino poteva risolvere completamente.

Nel 1912, lo psicologo tedesco William Stern propose un nuovo metodo in cui l'età dello sviluppo intellettuale era divisa per l'età cronologica e il valore risultante era chiamato quoziente di intelligenza (QI). E sebbene il nome sia sopravvissuto fino ad oggi, oggi il QI non descrive più i rapporti di età. Invece, il QI dà un'idea di come il livello di intelligenza di un individuo si correla con il livello di intelligenza della persona media.

Le persone differiscono l'una dall'altra e di conseguenza i loro set di DNA differiscono. Tuttavia, gli individui con un QI elevato devono corrispondere almeno a quelle parti del DNA associate all'intelligenza. Gli scienziati oggi procedono da questa tesi fondamentale. Confrontando il DNA di centinaia di migliaia di soggetti di prova in milioni di parti, gli scienziati possono identificare le regioni ereditarie che contribuiscono alla formazione di capacità intellettuali superiori.

Negli ultimi anni sono stati pubblicati numerosi studi simili. Grazie a queste analisi, il quadro diventa sempre più chiaro: le abilità mentali speciali dipendono non solo da dati ereditari, ma da migliaia di geni diversi. E ognuno di loro dà solo un piccolo contributo al fenomeno dell'intelligenza, a volte solo pochi centesimi di punto percentuale. "Ora si ritiene che i due terzi di tutti i geni variabili umani siano direttamente o indirettamente associati allo sviluppo del cervello e quindi potenzialmente all'intelligenza", sottolinea Lars Penke, professore di psicologia biologica della personalità alla Georg August University di Göttingen.

Sette misteri sigillati

Ma c'è ancora un grosso problema: oggi ci sono 2.000 posti conosciuti (loci) nella struttura del DNA che sono associati all'intelligenza. Ma in molti casi non è ancora chiaro di cosa siano responsabili esattamente questi loci. Per risolvere questo enigma, i ricercatori dell'intelligence osservano quali cellule hanno più probabilità di altre di rispondere a nuove informazioni. Ciò può significare che queste cellule sono in qualche modo collegate alle capacità di pensiero.

Allo stesso tempo, gli scienziati si trovano costantemente di fronte a un certo gruppo di neuroni: le cosiddette cellule piramidali. Crescono nella corteccia cerebrale, cioè in quel guscio esterno del cervello e del cervelletto, che gli esperti chiamano corteccia. Contiene principalmente cellule nervose che gli conferiscono il caratteristico colore grigio, motivo per cui viene chiamato "materia grigia".

Forse le cellule piramidali giocano un ruolo chiave nella formazione dell'intelligenza. Lo indicano, in ogni caso, i risultati degli studi effettuati dalla neurobiologa Natalia Goryunova, docente alla Libera Università di Amsterdam.

Recentemente Goryunova ha pubblicato i risultati di uno studio che ha attirato l'attenzione di tutti: ha confrontato le cellule piramidali in soggetti con diverse capacità intellettive. I campioni di tessuto sono stati prelevati principalmente da materiale ottenuto durante le operazioni su pazienti con epilessia. Nei casi più gravi, i neurochirurghi cercano di rimuovere il focus di pericolose convulsioni. In tal modo, rimuovono sempre parti di materiale cerebrale sano. È stato questo materiale che ha studiato Goryunova.

Ha prima testato come le cellule piramidali in esso contenute reagiscono agli impulsi elettrici. Quindi ha tagliato ogni campione in fette più sottili, li ha fotografati al microscopio e li ha assemblati di nuovo al computer in un'immagine tridimensionale. Così, ad esempio, ha stabilito la lunghezza dei dendriti - escrescenze ramificate di cellule, con l'aiuto delle quali raccolgono segnali elettrici. "Allo stesso tempo, abbiamo stabilito una connessione con il QI dei pazienti", spiega Goryunova. "Più lunghi e ramificati erano i dendriti, più intelligente era l'individuo".

Il ricercatore ha spiegato questo in modo molto semplice: i dendriti lunghi e ramificati possono stabilire più contatti con altre cellule, cioè ricevono più informazioni che possono elaborare. A ciò si aggiunge un altro fattore: "Grazie alla forte ramificazione, possono elaborare contemporaneamente informazioni diverse in diversi rami", sottolinea Goryunova. A causa di questa elaborazione parallela, le celle hanno un grande potenziale computazionale. "Lavorano più velocemente e in modo più produttivo", conclude Goryunova.

Solo una parte della verità

Per quanto convincente possa sembrare questa tesi, non può considerarsi pienamente provata, come ammette francamente la stessa ricercatrice. Il fatto è che i campioni di tessuto che ha esaminato sono stati prelevati principalmente da un'area molto limitata dei lobi temporali. La maggior parte delle crisi epilettiche si verifica lì e quindi, di regola, in quest'area viene eseguita la chirurgia per l'epilessia. "Non possiamo ancora dire come stanno le cose in altre parti del cervello", ammette Goryunova. "Ma nuovi, ma non pubblicati risultati di ricerca del nostro gruppo mostrano, ad esempio, che la relazione tra la lunghezza dei dendriti e l'intelligenza è più forte nella parte sinistra del cervello che nella parte destra".

È ancora impossibile trarre conclusioni generali dai risultati della ricerca degli scienziati di Amsterdam. Inoltre, ci sono prove che parlano dell'esatto contrario. Sono stati ottenuti da Erhan Genç, un biopsicologo di Bochum. Nel 2018, lui e i suoi colleghi hanno anche studiato in che modo la struttura della materia grigia differisce tra le persone molto intelligenti e quelle meno intelligenti. Allo stesso tempo, arrivò alla conclusione che la forte ramificazione dei dendriti è più dannosa che favorevole alla capacità di pensare.

È vero, Gench non ha esaminato le singole cellule piramidali, ma ha inserito i suoi soggetti in uno scanner cerebrale. In linea di principio, la risonanza magnetica non è adatta per esaminare le strutture fibrose più fini: la risoluzione delle immagini, di regola, risulta essere insufficiente. Ma gli scienziati di Bochum hanno usato un metodo speciale per vedere la direzione della diffusione del fluido tissutale.

I dendriti diventano barriere al fluido. Analizzando la diffusione, è possibile determinare in quale direzione si trovano i dendriti, quanto sono ramificati e quanto sono vicini l'uno all'altro. Risultato: nelle persone più intelligenti, i dendriti delle singole cellule nervose non sono così densi e non tendono a disintegrarsi in sottili "fili". Questa osservazione è diametralmente opposta alle conclusioni tratte dalla neuroscienziata Natalia Goryunova.

Ma le cellule piramidali non hanno bisogno di una varietà di informazioni esterne per svolgere i loro compiti nel cervello? In che modo questo è coerente con il basso grado di ramificazione identificato? Anche Gench considera importante la connessione tra le cellule, ma a suo avviso questa connessione dovrebbe avere uno scopo. "Se vuoi che l'albero dia più frutti, taglia i rami in più", spiega. - Lo stesso è il caso delle connessioni sinaptiche tra neuroni: quando nasciamo, ne abbiamo molti. Ma nel corso della nostra vita li snelliamo e lasciamo solo quelli che sono importanti per noi".

Presumibilmente, è grazie a questo che possiamo elaborare le informazioni in modo più efficiente.

Il "calcolatore vivente" Wenzel Grüs fa lo stesso, spegnendo tutto ciò che lo circonda quando risolve un problema. Elaborare gli stimoli di fondo sarebbe controproducente per lui a questo punto.

In effetti, le persone con una ricca intelligenza mostrano un'attività cerebrale più focalizzata rispetto alle persone meno dotate quando devono risolvere un problema complesso. Inoltre, il loro organo pensante richiede meno energia. Queste due osservazioni hanno portato alla cosiddetta ipotesi neurale dell'efficienza dell'intelligenza, secondo la quale non è l'intensità del cervello a essere decisiva, ma l'efficienza.

Troppi cuochi rovinano il brodo

Gench ritiene che le sue scoperte supportino questa teoria: "Se hai a che fare con un numero enorme di connessioni, in cui ognuna può contribuire alla soluzione di un problema, allora complica la questione piuttosto che aiutarlo", afferma. Secondo lui equivale a chiedere consiglio anche a quegli amici che non capiscono i televisori prima di acquistare un televisore. Pertanto, ha senso sopprimere i fattori di interferenza: questa è l'opinione del neuroscienziato di Bochum. Probabilmente le persone intelligenti lo fanno meglio di altre.

Ma come si confronta questo con i risultati del gruppo di Amsterdam guidato da Natalia Goryunova? Erkhan Gench sottolinea che la questione può essere in diverse tecniche di misurazione. A differenza del ricercatore olandese, non ha esaminato le singole cellule al microscopio, ma ha misurato il movimento delle molecole d'acqua nei tessuti. Sottolinea anche che il grado di ramificazione delle cellule piramidali in diversi settori del cervello può essere diverso. "Si tratta di un mosaico a cui mancano ancora molte tessere".

Risultati di ricerca più simili si trovano altrove: lo spessore dello strato di materia grigia è fondamentale per l'intelligenza, presumibilmente perché la corteccia voluminosa contiene più neuroni, il che significa che ha più "potenziale computazionale". Ad oggi, questa connessione è considerata provata e Natalia Goryunova lo ha confermato ancora una volta nel suo lavoro. "Le dimensioni contano" - questo è stato stabilito 180 anni fa dall'anatomista tedesco Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). "Esiste innegabilmente un legame tra le dimensioni del cervello e l'energia intellettuale", scrisse nel 1837. Per misurare il volume del cervello, ha riempito i crani delle persone decedute con miglio secco, ma questa connessione è confermata anche dai moderni metodi di misurazione che utilizzano scanner cerebrali. Secondo varie stime, dal 6 al 9% delle differenze nel QI sono associate alla differenza nelle dimensioni del cervello. Eppure lo spessore della corteccia cerebrale sembra essere critico.

Tuttavia, anche qui c'è molto mistero. Questo vale sia per gli uomini che per le donne, perché in entrambi i sessi a cervelli più piccoli corrispondono anche capacità mentali più piccole. D'altra parte, le donne hanno in media 150 grammi di cervello in meno rispetto agli uomini, ma si comportano in modo simile agli uomini nei test del QI.

"Allo stesso tempo, le strutture cerebrali di uomini e donne sono diverse", spiega Lars Penke dell'Università di Göttingen. "Gli uomini hanno più materia grigia, il che significa che la loro corteccia cerebrale è più spessa, mentre le donne hanno più materia bianca". Ma è anche estremamente importante per la nostra capacità di risolvere i problemi. Allo stesso tempo, a prima vista, non gioca un ruolo così evidente come la materia grigia. La sostanza bianca è composta principalmente da lunghe fibre nervose. Possono trasmettere impulsi elettrici su lunghe distanze, a volte dieci centimetri o più. Ciò è possibile perché sono superbamente isolati dall'ambiente circostante da uno strato di sostanza satura di grassi: la mielina. È la guaina mielinica e conferisce alle fibre un colore bianco. Previene la perdita di tensione dovuta a cortocircuiti e accelera anche il trasferimento delle informazioni.

Si rompe nei "fili" nel cervello

Se le cellule piramidali possono essere considerate processori cerebrali, allora la materia bianca è come un bus informatico: grazie ad essa, i centri cerebrali situati a grandi distanze l'uno dall'altro possono comunicare tra loro e collaborare alla risoluzione dei problemi. Nonostante ciò, la materia bianca è stata a lungo sottovalutata dai ricercatori dell'intelligence.

Il fatto che questo atteggiamento sia ora cambiato è dovuto, tra l'altro, a Lars Penke. Diversi anni fa, ha scoperto che la materia bianca è in uno stato peggiore nelle persone con ridotta intelligenza. Nel loro cervello, le singole linee di comunicazione a volte corrono in modo caotico, e non ordinatamente e parallele tra loro, la guaina mielinica non si forma in modo ottimale e di tanto in tanto si verificano anche "rotture del filo". "Se ci sono più incidenti di questo tipo, questo porta a un rallentamento nell'elaborazione delle informazioni e, in definitiva, al fatto che l'individuo sottoposto a test di intelligenza mostra risultati peggiori di altri", spiega lo psicologo della personalità Penke. Si stima che circa il 10% delle differenze di QI siano dovute allo stato della sostanza bianca.

Ma torniamo alle differenze tra i sessi: secondo Penke, secondo alcuni studi, le donne hanno lo stesso successo degli uomini nei compiti intellettuali, ma a volte usano altre aree del cervello. Le ragioni possono essere solo indovinate. In parte, queste deviazioni possono essere spiegate dalla differenza nella struttura della sostanza bianca, un canale di comunicazione tra i diversi centri del cervello. "Comunque sia, sulla base di questi dati, possiamo vedere chiaramente che c'è più di una e unica opportunità di usare l'intelletto", sottolinea il ricercatore di Bochum. "Diverse combinazioni di fattori possono portare allo stesso livello di intelligenza".

Pertanto, una "testa intelligente" è composta da molti componenti e il loro rapporto può variare. Le cellule piramidali sono importanti anche come processori efficienti e la materia bianca come sistema di comunicazione veloce e memoria di lavoro ben funzionante. A ciò si aggiungono una circolazione cerebrale ottimale, una forte immunità, un metabolismo energetico attivo e così via. Più la scienza apprende sul fenomeno dell'intelligenza, più diventa chiaro che non può essere associato a un solo componente e nemmeno a una parte specifica del cervello.

Ma se tutto funziona come dovrebbe, allora il cervello umano è in grado di fare cose incredibili. Questo può essere visto nell'esempio del fisico nucleare sudcoreano Kim Un Young, che, con un QI di 210, è considerato la persona più intelligente della Terra. All'età di sette anni, stava risolvendo complesse equazioni integrali in uno show televisivo giapponese. All'età di otto anni, è stato invitato alla NASA negli Stati Uniti, dove ha lavorato per dieci anni.

È vero, lo stesso Kim mette in guardia dall'attribuire troppa importanza al QI. In un articolo del 2010 sul Korea Herald, ha scritto che le persone altamente intelligenti non sono onnipotenti. Come i record mondiali per gli atleti, i QI elevati sono solo una manifestazione del talento umano. "Se c'è una vasta gamma di doni, allora il mio è solo una parte di essi".