Gehirnbilder enthüllen das Geheimnis eines höheren IQ

Neue Forschungen legen nahe, dass die Isolationsschicht der neuronalen Verdrahtung im Gehirn eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Intelligenz spielt. Darüber hinaus scheint die Qualität dieser Isolierung weitgehend genetisch bedingt zu sein, was die Idee einer teilweisen Vererbung des IQ weiter unterstützt.

Verpixeltes Gehirn: Unten zeigt ein MRT-Bild einen Schnitt des menschlichen Gehirns. Oben wird ein vergrößerter Teil dieses Abschnitts angezeigt, der mit Diffusionsbildgebung erstellt wurde. Um das Bild zu erstellen, haben die Wissenschaftler die Richtung der Wasserdiffusion im Hirngewebe gemessen. Die Blütenblätter an jedem Punkt zeigen die Richtungen der schnellsten Verbreitung. Diese sind entlang der Nervenbahnen des Gehirns ausgerichtet, da Wasser direkt entlang der gut isolierten Nervendrähte diffundiert, die elektrische Signale übertragen. Die verschiedenen Diffusionsrichtungen sind in Rot, Grün und Blau farbcodiert. In diesem Beispiel zeigen die hellroten Bereiche den dicken Fasertrakt, der als bezeichnet wird Corpus callosum , das Informationen zwischen der linken und der rechten Gehirnhälfte überträgt.

Die Ergebnisse, die aus einer detaillierten Untersuchung des Gehirns von Zwillingen resultieren, weisen darauf hin, wie die ständig verbesserte Gehirn-Bildgebungstechnologie einige unserer grundlegendsten Eigenschaften beleuchten könnte.



Die Studie beantwortet einige sehr grundlegende Fragen darüber, wie das Gehirn Intelligenz ausdrückt, sagt Philip Shaw, ein Kinderpsychiater am National Institute of Mental Health in Bethesda, MD, der nicht an der Forschung beteiligt war.

Die Nervendrähte, die im Gehirn elektrische Nachrichten von Zelle zu Zelle übertragen, sind mit einer Fettschicht namens Myelin überzogen. Ähnlich wie die Isolierung eines elektrischen Kabels verhindert Myelin, dass Strom aus dem Kabel entweicht und erhöht die Geschwindigkeit, mit der Nachrichten durch das Gehirn gelangen – je höher die Qualität des Myelins, desto schneller die Nachrichten. Diese myelinbeschichteten Bahnen bilden die weiße Substanz des Gehirns, während die Körper der Nervenzellen als graue Substanz bezeichnet werden.

Weiße Substanz ist auf den meisten Gehirnscans unsichtbar, aber eine kürzlich entwickelte Variante der Magnetresonanztomographie, die als Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) bezeichnet wird, ermöglicht es Wissenschaftlern, die komplexe neuronale Verdrahtung in unserem Gehirn zu kartieren, indem sie die Diffusion von Wassermolekülen durch das Gewebe misst. Dank der fettigen Myelinbeschichtung diffundiert Wasser entlang der Nervendrähte, während es sich in anderen Arten von Hirngewebe in alle Richtungen bewegt. Forscher können die Richtung der schnellsten Diffusion an jedem Punkt im Gehirn berechnen und dann ein Bild der Faserbahnen des Gehirns erstellen. Ein gut organisiertes Gehirn hat ein gut funktionierendes Myelin, in dem man deutlich sehen kann, wie sich Wasser entlang bestimmter Bahnen bewegt. Die Diffusionsbildgebung gibt ein Bild davon, wie intakt Ihre Gehirnverbindungen sind, sagt Paul Thompson , einem Neurowissenschaftler an der University of California, Los Angeles, der die Studie leitete.

Thompson und seine Kollegen machten DTI-Scans von 92 Paaren zweieiiger und eineiiger Zwillinge. Sie fanden eine starke Korrelation zwischen der Integrität der weißen Substanz und der Leistung bei einem Standard-IQ-Test. In Zukunft werden wir sicherlich an die Struktur der weißen Substanz denken, die einen wichtigen Beitrag zur Intelligenz leistet, sagt Von Wedeen , einem Neurowissenschaftler am Massachusetts General Hospital in Boston, der ebenfalls nicht an der Forschung beteiligt war. Es ändert auch, wie Sie darüber nachdenken, was der IQ misst, sagt Wedeen. Die Studie wurde letzten Monat im . veröffentlicht Zeitschrift für Neurowissenschaften .

IQ-Vererbung: Durch den Vergleich der Gehirnscans von Zwillingen entdeckten Wissenschaftler, dass die Qualität des Fettgewebes, das die Nervendrähte isoliert, weitgehend vererbt wird. Der Parietallappen, der an Logik und Mathematik beteiligt ist, ist zu 85 Prozent genetisch bedingt, der visuelle Kortex zu etwa 76 Prozent und der Temporallappen, der am Lernen und Gedächtnis beteiligt ist, ist nur zu 45 Prozent genetisch bedingt.

Wenn die weiße Substanz sowohl mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit als auch mit dem IQ verknüpft ist, stellt sich die Frage: Ist Intelligenz nur eine Funktion davon, wie schnell Ihr Gehirn arbeitet? Frühere Forschungen haben die Verarbeitungsgeschwindigkeit mit dem IQ in Verbindung gebracht, aber die in der Studie verwendeten Tests sind Messungen der allgemeinen Intelligenz, einschließlich verbalen Fähigkeiten, Mathematik und Logik. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit spielt eine große Rolle für Ihre Intelligenz, aber sie ist nicht der einzige Faktor, sagt Shaw.

Die neue Studie gehört zu den ersten, die eine spezifische neuronale Architektur mit dem IQ bei gesunden Personen in Verbindung bringen. Die meisten Menschen haben sich auf die graue Substanz konzentriert, sagt Shaw. Dies ist ein guter Beweis dafür, dass wir uns auch mit der weißen Substanz befassen sollten. Frühere Studien mit DTI haben eine Schädigung der weißen Substanz mit der Alzheimer-Krankheit, chronischem Alkoholismus und traumatischen Hirnverletzungen in Verbindung gebracht.

Die UCLA-Forscher gingen in der Studie noch einen Schritt weiter, indem sie die Architektur der weißen Substanz von eineiigen Zwillingen, die fast ihre gesamte DNA teilen, und zweieiigen Zwillingen, die nur die Hälfte teilen, verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Qualität der weißen Substanz stark genetisch bedingt ist, obwohl der Einfluss der Genetik je nach Hirnareal variiert. Den Ergebnissen zufolge sind etwa 85 Prozent der Variation der weißen Substanz im Parietallappen, die an Mathematik, Logik und visuell-räumlichen Fähigkeiten beteiligt ist, genetisch bedingt. Aber nur etwa 45 Prozent der Variation im Temporallappen, der eine zentrale Rolle beim Lernen und Gedächtnis spielt, scheinen vererbt zu sein.

Thompson und seine Mitarbeiter analysierten auch die DNA der Zwillinge und suchen nun nach spezifischen genetischen Variationen, die mit der Qualität der weißen Substanz des Gehirns zusammenhängen. Einen Kandidaten haben die Forscher bereits gefunden – das Gen für ein Protein namens BDNF, das das Zellwachstum fördert. Menschen mit einer Variation haben mehr intakte Fasern, sagt Thompson.

Die Suche nach den genetischen und neuroanatomischen Grundlagen der Intelligenz war umstritten, vor allem weil Gegner befürchten, dass daraus eine deterministische Sicht auf Fähigkeiten und Bildung entstehen könnte. Die Leute machen sich Sorgen, dass sie, wenn etwas genetisch bedingt ist, keine Macht haben, es zu beeinflussen, sagt Thompson. Aber das stimmt überhaupt nicht. Zum Beispiel können sowohl ein durchschnittlicher Läufer als auch ein genetisch begabter Läufer vom Training profitieren.

Aber die Debatte könnte strittig sein, da es, wie Wedeen betont, unwahrscheinlich ist, dass ein individueller Gehirnscan den IQ einer Person vorhersagen könnte. Der Bericht beschrieb aggregierte Daten über die Anzahl von Personen, sagt er. Das ist nicht dasselbe wie zu sagen, dass wir einen Scan durchführen und die Intelligenz einer Person bestimmen können. Das mag in Sicht sein, aber das wissen wir noch nicht.

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