אינטליגנציה: מגנטיקה ל"חוטים" ו"מעבד" של המוח האנושי

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

למה אנשים מסוימים חכמים יותר מאחרים? מאז ומתמיד, מדענים ניסו להבין מה לעשות כדי לשמור על הראש נקי. בהתייחסות למספר מחקרים מדעיים, ספקטרום דנה במרכיבי האינטליגנציה - מגנטיקה ועד ל"חוטים" ו"מעבד" של המוח האנושי.

למה אנשים מסוימים חכמים יותר מאחרים? מאז ומתמיד, מדענים מנסים להבין מה צריך לעשות כדי שהראש יחשוב טוב. אבל עכשיו זה לפחות ברור: רשימת מרכיבי המודיעין ארוכה מהצפוי.

באוקטובר 2018, Wenzel Grüs הראה משהו מדהים למיליוני צופי טלוויזיה: סטודנט מהעיירה הגרמנית הקטנה Lastrut חבט בכדור כדורגל עם ראשו יותר מחמישים פעמים ברציפות, מעולם לא הפיל או הרים אותו בידיו. אבל העובדה שהקהל של תוכנית הטלוויזיה הרוסית "אנשים מדהימים" העניק לו מחיאות כפיים נלהבות הוסברה לא רק במיומנות האתלטית של הצעיר. העובדה היא שבזמן משחק בכדור הוא העלה את המספר 67 לחזק החמישי, לאחר שקיבל תוצאה של עשר ספרות תוך 60 שניות בלבד.

לוונזל, בן 17 היום, יש כישרון מתמטי ייחודי: הוא מכפיל, מחלק ומחלץ שורשים ממספרים בני שתים עשרה ספרות ללא עט, נייר או עזרים אחרים. באליפות העולם האחרונה בספירה בעל פה הוא לקח את המקום השלישי. כפי שהוא עצמו אומר, לוקח לו בין 50 ל-60 דקות לפתור בעיות מתמטיות קשות במיוחד: למשל, כאשר הוא צריך לחלק מספר בן עשרים ספרות לגורמים ראשוניים. איך הוא עושה את זה? כנראה, הזיכרון לטווח הקצר שלו משחק כאן את התפקיד הראשי.

ברור שמוחו של ונזל עדיף במידת מה על איבר החשיבה של בני גילו המחוננים בדרך כלל. לפחות כשזה מגיע למספרים. אבל למה, באופן כללי, יש אנשים בעלי יכולת נפשית גדולה יותר מאחרים? שאלה זו עדיין עלתה במוחו של חוקר הטבע הבריטי פרנסיס גלטון לפני 150 שנה. יחד עם זאת, הוא הפנה את תשומת הלב לעובדה שלעתים קרובות הבדלים באינטליגנציה קשורים למוצאו של אדם. בעבודתו Hereditary Genius, הוא מגיע למסקנה שניתן לרשת את האינטליגנציה האנושית.

קוקטייל רב מרכיבים

כפי שהתברר מאוחר יותר, התזה הזו שלו הייתה נכונה - לפחות בחלקה. הפסיכולוגים האמריקנים תומס בושארד ומתיו מקגיו ניתחו יותר מ-100 מחקרים שפורסמו על דמיון האינטליגנציה בקרב בני אותה משפחה. בחלק מהעבודות תוארו תאומים זהים, שהופרדו מיד לאחר הלידה. למרות זאת, במבחני אינטליגנציה הם הראו כמעט את אותן תוצאות. התאומים שגדלו יחד היו דומים אפילו יותר מבחינת היכולות המנטליות. כנראה שגם לסביבה הייתה השפעה חשובה עליהם.

כיום, מדענים מאמינים כי 50-60% מהאינטליגנציה עוברת בתורשה. במילים אחרות, ההבדל ב-IQ בין שני אנשים הוא חצי טוב בגלל מבנה ה-DNA שלהם שהתקבל מהוריהם.

בחיפוש אחר גנים לאינטליגנציה

עם זאת, החיפוש אחר החומרים התורשתיים האחראים לכך ספציפית הוביל עד כה למעט. נכון, לפעמים מצאו כמה אלמנטים שבמבט ראשון היו קשורים לאינטליגנציה. אבל בבדיקה מעמיקה יותר, הקשר הזה התברר כשקרי. נוצר מצב פרדוקסלי: מצד אחד, אינספור מחקרים הוכיחו מרכיב תורשתי גבוה באינטליגנציה. מצד שני, איש לא ידע אילו גנים אחראים לכך במיוחד.

לאחרונה, התמונה השתנתה במקצת, בעיקר בשל התקדמות טכנולוגית. תוכנית הבנייה של כל פרט מצויה ב-DNA שלו - מעין אנציקלופדיה ענקית, המורכבת מכ-3 מיליארד אותיות. למרבה הצער, הוא כתוב בשפה שאיננו יודעים כמעט. למרות שאנו יכולים לקרוא את המכתבים, המשמעות של הטקסטים של האנציקלופדיה הזו נשארת נסתרת מאיתנו. גם אם מדענים יצליחו לסדר את כל ה-DNA של אדם, הם לא יודעים אילו חלקים בו אחראים ליכולותיו המנטליות.

אינטליגנציה ו-IQ

המילה אינטלקט מקורה בשם העצם הלטיני intellectus, שניתן לתרגם כ"תפיסה", "הבנה", "הבנה", "היגיון" או "שכל". פסיכולוגים מבינים את האינטליגנציה כיכולת שכלית כללית המקיפה כישורים שונים: למשל, היכולת לפתור בעיות, להבין רעיונות מורכבים, לחשוב בצורה מופשטת וללמוד מניסיון.

אינטליגנציה בדרך כלל אינה מוגבלת לנושא אחד, כגון מתמטיקה. מי שטוב בתחום אחד מצטיין לרוב בתחום אחר. כישרון מוגבל בבירור לנושא אחד הם נדירים. לכן, מדענים רבים יוצאים מהעובדה שיש גורם כללי של אינטליגנציה, מה שנקרא גורם G.

כל מי שהולך ללמוד אינטליגנציה צריך שיטה למדוד אותה בצורה אובייקטיבית. מבחן האינטליגנציה הראשון פותח על ידי הפסיכולוגים הצרפתים אלפרד בינט ותאודור סיימון. הם השתמשו בו לראשונה בשנת 1904 כדי להעריך את היכולות האינטלקטואליות של תלמידי בית הספר. על בסיס המשימות שפותחו למטרה זו, הם יצרו את מה שנקרא "סולם בינט-סימון של התפתחות נפשית". בעזרתו קבעו את גיל ההתפתחות האינטלקטואלית של הילד. זה תואם למספר בסולם של בעיות שהילד יכול לפתור לחלוטין.

בשנת 1912 הציע הפסיכולוג הגרמני וויליאם סטרן שיטה חדשה שבה חולק עידן ההתפתחות האינטלקטואלית בעידן הכרונולוגי, והערך המתקבל נקרא מנת האינטליגנציה (IQ). ולמרות שהשם שרד עד היום, היום IQ כבר לא מתאר יחסי גיל. במקום זאת, IQ נותן מושג כיצד רמת האינטליגנציה של אדם מתואמת עם רמת האינטליגנציה של האדם הממוצע.

אנשים שונים זה מזה, ובהתאם לכך מערכי ה-DNA שלהם שונים. עם זאת, אנשים עם מנת משכל גבוהה חייבים להתאים לפחות את חלקי ה-DNA הקשורים לאינטליגנציה. מדענים כיום יוצאים מהתזה הבסיסית הזו. על ידי השוואת ה-DNA של מאות אלפי נבדקים במיליוני חלקים, מדענים יכולים לזהות את האזורים התורשתיים התורמים ליצירת יכולות אינטלקטואליות גבוהות יותר.

מספר מחקרים דומים פורסמו בשנים האחרונות. הודות לניתוחים אלה, התמונה מתבהרת יותר ויותר: יכולות נפשיות מיוחדות תלויות לא רק בנתונים תורשתיים, אלא באלפי גנים שונים. וכל אחד מהם תורם רק תרומה זעירה לתופעת המודיעין, לפעמים רק כמה מאיות האחוזים. "עכשיו מאמינים ששני שלישים מכל הגנים המשתנים האנושיים קשורים במישרין או בעקיפין להתפתחות המוח ובכך אולי לאינטליגנציה", מדגיש לארס פנקה, פרופסור לפסיכולוגיית אישיות ביולוגית באוניברסיטת גיאורג אוגוסט בגטינגן.

תעלומת שבע חתומות

אבל עדיין יש בעיה אחת גדולה: כיום ישנם 2,000 מקומות ידועים (לוקוסים) במבנה ה-DNA שקשורים לאינטליגנציה. אך במקרים רבים עדיין לא ברור למה בדיוק אחראים הלוקים הללו. כדי לפתור את החידה הזו, חוקרי מודיעין צופים באילו תאים יש סיכוי גבוה יותר מאחרים להגיב למידע חדש. המשמעות עשויה להיות שתאים אלו קשורים בדרך כלשהי ליכולות חשיבה.

במקביל, מדענים מתמודדים כל הזמן עם קבוצה מסוימת של נוירונים - מה שנקרא תאים פירמידליים. הם גדלים בקליפת המוח, כלומר, במעטפת החיצונית של המוח והמוח הקטן, שמומחים מכנים את הקורטקס. הוא מכיל בעיקר תאי עצב המקנים לו את צבעו האפור האופייני, ולכן הוא מכונה "חומר אפור".

אולי לתאים פירמידליים תפקיד מפתח ביצירת אינטליגנציה. כך עולה, בכל מקרה, מתוצאות מחקרים שביצעה הנוירוביולוגית נטליה גוריונובה, פרופסור באוניברסיטה החופשית של אמסטרדם.

לאחרונה פרסמה Goryunova תוצאות של מחקר שמשך את תשומת הלב של כולם: היא השוותה תאים פירמידליים בנבדקים בעלי יכולות אינטלקטואליות שונות. דגימות רקמות נלקחו בעיקר מחומר שהתקבל במהלך ניתוחים בחולי אפילפסיה. במקרים חמורים, נוירוכירורגים מנסים להסיר את המוקד של התקפים מסוכנים. בכך, הם תמיד מסירים חלקים מחומר בריא במוח. זה היה החומר הזה שגוריונובה למד.

היא בדקה לראשונה כיצד התאים הפירמידליים הכלולים בו מגיבים לדחפים חשמליים. לאחר מכן היא חתכה כל דגימה לפרוסות הדקות ביותר, צילמה אותן במיקרוסקופ והרכיבה אותן שוב במחשב לתמונה תלת מימדית. כך היא, למשל, קבעה את אורכם של הדנדריטים - יציאות מסועפות של תאים, שבעזרתם הם קולטים אותות חשמליים. "במקביל יצרנו קשר עם מנת המשכל של המטופלים", מסביר גוריונובה. "ככל שהדנדריטים היו ארוכים וענפים יותר, כך הפרט היה חכם יותר."

החוקר הסביר זאת בפשטות רבה: דנדריטים ארוכים ומסועפים יכולים ליצור יותר קשרים עם תאים אחרים, כלומר, הם מקבלים מידע נוסף שהם יכולים לעבד. לכך נוסף גורם נוסף: "בשל ההסתעפות החזקה, הם יכולים לעבד מידע שונה בו זמנית בסניפים שונים", מדגיש Goryunova. בשל עיבוד מקביל זה, לתאים יש פוטנציאל חישובי רב. "הם עובדים מהר יותר ופרודוקטיבי יותר", מסכם Goryunova.

רק חלק מהאמת

לא משנה כמה תזה זו עשויה להיראות משכנעת, היא לא יכולה להיחשב מוכחת במלואה, כפי שהחוקרת עצמה מודה בכנות. העובדה היא שדגימות הרקמה שהיא בדקה נלקחו בעיקר מאזור אחד מצומצם מאוד באונות הטמפורליות. רוב ההתקפים האפילפטיים מתרחשים שם, ולכן, ככלל, מתבצע ניתוח לאפילפסיה באזור זה. "אנחנו עדיין לא יכולים לומר איך הדברים נמצאים בחלקים אחרים של המוח", מודה גוריונובה. "אבל תוצאות מחקר חדשות, שעדיין לא פורסמו מהקבוצה שלנו, מראות, למשל, שהקשר בין אורך הדנדריטים לאינטליגנציה חזק יותר בצד שמאל של המוח מאשר בימין."

עדיין אי אפשר להסיק מסקנות כלליות מתוצאות המחקר של המדענים באמסטרדם. יתרה מכך, ישנן עדויות שמדברות על ההיפך הגמור. הם הושגו על ידי Erhan Genç, ביופסיכולוג מבוכום. בשנת 2018, הוא ועמיתיו חקרו גם כיצד מבנה החומר האפור שונה בין אנשים חכמים מאוד ופחות אינטליגנטים. יחד עם זאת, הוא הגיע למסקנה שההסתעפות החזקה של הדנדריטים מזיקה יותר מאשר תורמת ליכולת החשיבה.

נכון, גנץ' לא בדק תאים פירמידליים בודדים, אלא הניח את הנבדקים שלו בסורק מוח. באופן עקרוני, הדמיית תהודה מגנטית אינה מתאימה לבחינת מבני הסיבים העדינים ביותר - הרזולוציה של התמונות, ככלל, מתבררת כלא מספקת. אבל המדענים של בוכום השתמשו בשיטה מיוחדת כדי לראות את כיוון הדיפוזיה של נוזל הרקמה.

דנדריטים הופכים למחסומים לנוזלים.על ידי ניתוח דיפוזיה ניתן לקבוע באיזה כיוון נמצאים הדנדריטים, עד כמה הם מסועפים ועד כמה הם קרובים זה לזה. תוצאה: אצל אנשים חכמים יותר, הדנדריטים של תאי עצב בודדים אינם כה צפופים ואינם נוטים להתפרק ל"חוטים" דקים. תצפית זו מנוגדת לחלוטין למסקנותיה של מדעית המוח נטליה גוריונובה.

אך האם תאים פירמידליים אינם זקוקים למגוון מידע חיצוני כדי לבצע את משימותיהם במוח? איך זה עולה בקנה אחד עם מידת ההסתעפות הנמוכה שזוהתה? גם גנץ' רואה חשיבות בחיבור בין תאים, אך לדעתו לקשר הזה צריכה להיות מטרה. "אם אתה רוצה שהעץ ישא יותר פרי, כרת את הענפים הנוספים", הוא מסביר. - כך גם בקשרים סינפטיים בין נוירונים: כשנולדים, יש לנו הרבה מהם. אבל במהלך חיינו אנו מדללים אותם ומשאירים רק את אלו שחשובים לנו".

יש להניח שבזכות זה נוכל לעבד מידע בצורה יעילה יותר.

"המחשבון החי" Wenzel Grüs עושה את אותו הדבר, מכבה את כל מה שמסביבו בעת פתרון בעיה. עיבוד גירויי רקע יהיה לא פרודוקטיבי עבורו בשלב זה.

אכן, אנשים בעלי אינטליגנציה עשירה מראים פעילות מוחית ממוקדת יותר מאנשים פחות מוכשרים כאשר הם צריכים לפתור בעיה מורכבת. בנוסף, איבר החשיבה שלהם דורש פחות אנרגיה. שתי תצפיות אלו הובילו למה שנקרא השערה עצבית של יעילות אינטליגנציה, לפיה לא עוצמת המוח היא הקובעת, אלא היעילות.

יותר מדי טבחים הורסים את המרק

גנץ' מאמין שהממצאים שלו תומכים בתיאוריה הזו: "אם אתה מתמודד עם מספר עצום של קשרים, שכל אחד מהם יכול לתרום לפתרון בעיה, אז זה מסבך את העניין ולא עוזר לו", הוא אומר. לדבריו, זה כמו לבקש עצה גם מאותם חברים שאינם מבינים בטלוויזיות לפני קניית טלוויזיה. לכן, הגיוני לדכא גורמים מפריעים - זו דעתו של מדען המוח מבוכום. אנשים חכמים כנראה עושים את זה טוב יותר מאחרים.

אבל איך זה בהשוואה לתוצאות של קבוצת אמסטרדם בראשות נטליה גוריונובה? Erkhan Gench מציין שהעניין עשוי להיות בטכניקות מדידה שונות. בניגוד לחוקר ההולנדי, הוא לא בדק תאים בודדים במיקרוסקופ, אלא מדד את תנועת מולקולות המים ברקמות. הוא גם מציין שמידת ההסתעפות של תאים פירמידליים במגזרים שונים של המוח עשויה להיות שונה. "עוסקים בפסיפס שעדיין חסרים בו חלקים רבים".

עוד תוצאות מחקר דומות נמצאות במקומות אחרים: העובי של שכבת החומר האפור הוא קריטי לאינטליגנציה - ככל הנראה בגלל שהקורטקס המסורבל מכיל יותר נוירונים, מה שאומר שיש לה יותר "פוטנציאל חישובי". עד כה, הקשר הזה נחשב מוכח, ונטליה Goryunova שוב אישרה זאת בעבודתה. "הגודל קובע" - זה הוקם לפני 180 שנה על ידי האנטומאי הגרמני פרידריך טיידמן (פרידריך טיידמן). "אין ספק שיש קשר בין גודל המוח לאנרגיה אינטלקטואלית", כתב ב-1837. כדי למדוד את נפח המוח, הוא מילא את גולגולותיהם של אנשים שנפטרו בדוחן יבש, אך קשר זה מאושש גם בשיטות מדידה מודרניות באמצעות סורקי מוח. לפי הערכות שונות, בין 6 ל-9% מההבדלים ב-IQ קשורים להבדל בגודל המוח. ובכל זאת נראה שעובי קליפת המוח הוא קריטי.

עם זאת, גם כאן יש הרבה מסתורין. זה חל באופן שווה על גברים ונשים, מכיוון שבשני המינים, מוחות קטנים יותר מתאימים גם ליכולות נפשיות קטנות יותר.מצד שני, לנשים יש בממוצע 150 גרם פחות מוח מגברים, אבל הן מתפקדות באופן דומה לגברים במבחני IQ.

"במקביל, מבני המוח של גברים ונשים שונים", מסביר לארס פנקה מאוניברסיטת גטינגן. "לגברים יש יותר חומר אפור, כלומר קליפת המוח שלהם עבה יותר, בעוד שלנשים יש יותר חומר לבן". אבל זה גם חשוב ביותר ליכולתנו לפתור בעיות. יחד עם זאת, במבט ראשון, זה לא ממלא תפקיד כל כך בולט כמו חומר אפור. החומר הלבן מורכב בעיקר מסיבי עצב ארוכים. הם יכולים להעביר דחפים חשמליים למרחקים ארוכים, לפעמים עשרה סנטימטרים או יותר. זה אפשרי מכיוון שהם מבודדים מצוין מסביבתם על ידי שכבת חומר רווי שומן - מיאלין. זהו מעטפת המיאלין ונותן לסיבים צבע לבן. זה מונע אובדן מתח עקב קצר חשמלי וגם מזרז את העברת המידע.

שבירות ב"חוטים" במוח

אם תאים פירמידליים יכולים להיחשב כמעבדי מוח, הרי שהחומר הלבן הוא כמו אוטובוס מחשב: הודות לו, מרכזי מוח הממוקמים במרחק רב זה מזה יכולים לתקשר זה עם זה ולשתף פעולה בפתרון בעיות. למרות זאת, החומר הלבן זכה לזלזל מזמן על ידי חוקרי מודיעין.

העובדה שהגישה הזו השתנתה כעת נובעת, בין היתר, מ-Lars Penke. לפני מספר שנים, הוא גילה שהחומר הלבן נמצא במצב גרוע יותר אצל אנשים עם אינטליגנציה מופחתת. במוחם, קווי תקשורת בודדים פועלים לעיתים בצורה כאוטי, ולא בצורה מסודרת ומקבילה זה לזה, מעטפת המיאלין אינה נוצרת בצורה מיטבית, ומדי פעם מתרחשות אפילו "שבירות תיל". "אם יש יותר תאונות כאלה, אז זה מוביל להאטה בעיבוד המידע ובסופו של דבר לכך שהאדם במבחנים לאינטליגנציה מציג תוצאות גרועות יותר מאחרים", מסביר פסיכולוג האישיות פנקה. ההערכה היא שכ-10% מההבדלים ב-IQ נובעים ממצב החומר הלבן.

אבל בחזרה להבדלים בין המינים: לפי פנקה, לפי כמה מחקרים, נשים מצליחות במשימות אינטלקטואליות כמו גברים, אבל הן משתמשות לפעמים באזורים אחרים במוח. את הסיבות אפשר רק לנחש. בחלקן ניתן להסביר את הסטיות הללו בהבדל במבנה החומר הלבן – ערוץ תקשורת בין מרכזים שונים של המוח. "איך שלא יהיה, על סמך הנתונים הללו, אנו יכולים לראות בבירור שיש יותר מהזדמנות אחת ויחידה להשתמש בשכל", מדגיש החוקר מבוכום. "שילובים שונים של גורמים יכולים להוביל לאותה רמה של אינטליגנציה."

לפיכך, "ראש חכם" מורכב ממרכיבים רבים, והיחס ביניהם יכול להשתנות. תאים פירמידליים חשובים גם כמעבדים יעילים, והחומר הלבן כמערכת של תקשורת מהירה וזיכרון עבודה מתפקד היטב. לכך מתווספים זרימת מוח מיטבית, חסינות חזקה, חילוף חומרים פעיל של אנרגיה וכן הלאה. ככל שהמדע לומד יותר על תופעת האינטליגנציה, כך ברור יותר שלא ניתן לשייך אותה למרכיב אחד בלבד ואפילו לחלק ספציפי אחד במוח.

אבל אם הכל עובד כמו שצריך, אז המוח האנושי מסוגל לעשות דברים מדהימים. ניתן לראות זאת בדוגמה של הפיזיקאי הגרעיני הדרום קוריאני קים און יאנג, שעם מנת משכל של 210, נחשב לאדם החכם ביותר על פני כדור הארץ. בגיל שבע, הוא פתר משוואות אינטגרליות מורכבות בתוכנית טלוויזיה יפנית. בגיל שמונה הוא הוזמן לנאס א בארצות הברית, שם עבד עשר שנים.

נכון, קים עצמו מזהיר מלייחס חשיבות רבה מדי ל-IQ. במאמר משנת 2010 ב-Korea Herald, הוא כתב שאנשים אינטליגנטיים ביותר אינם כל-יכולים.כמו שיאי עולם לספורטאים, מנת משכל גבוהה היא רק ביטוי אחד של כישרון אנושי. "אם יש מגוון רחב של מתנות, אז שלי הוא רק חלק מהן".