Zeka: Genetikten insan beyninin "kablolarına" ve "işlemcisine"

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Neden bazı insanlar diğerlerinden daha akıllı? Çok eski zamanlardan beri, bilim adamları kafayı açık tutmak için ne yapılması gerektiğini bulmaya çalışıyorlar. Bir dizi bilimsel çalışmaya atıfta bulunan Spektrum, genetikten insan beyninin "kablolarına" ve "işlemcisine" kadar zekanın bileşenlerini tartışıyor.

Neden bazı insanlar diğerlerinden daha akıllı? Çok eski zamanlardan beri bilim adamları, kafanın iyi düşünebilmesi için ne yapılması gerektiğini bulmaya çalışıyorlar. Ama şimdi en azından açık: zeka bileşenlerinin listesi beklenenden daha uzun.

Ekim 2018'de Wenzel Grüs, milyonlarca TV izleyicisine inanılmaz bir şey gösterdi: Küçük Alman kasabası Lastrut'tan bir öğrenci, bir futbol topuna arka arkaya elliden fazla kez vurdu, asla düşürmedi veya elleriyle tutmadı. Ancak Rus TV şovu "İnanılmaz İnsanlar" izleyicisinin onu coşkulu alkışlarla ödüllendirmesi, sadece genç adamın atletik becerisiyle açıklanmadı. Gerçek şu ki, topla oynarken, sadece 60 saniyede on basamaklı bir sonuç alarak 67 sayısını beşinci güce yükseltti.

Bugün 17 yaşında olan Wenzel'in benzersiz bir matematiksel yeteneği var: Kalem, kağıt veya başka herhangi bir araç kullanmadan on iki basamaklı sayıları çarpıyor, bölüyor ve köklerini çıkarıyor. Sözlü saymada son dünya şampiyonasında üçüncü oldu. Kendisinin de dediği gibi, özellikle zor matematik problemlerini çözmesi 50 ila 60 dakika sürer: örneğin, yirmi basamaklı bir sayıyı asal çarpanlara ayırması gerektiğinde. Bunu nasıl yapıyor? Muhtemelen, kısa süreli hafızası burada ana rolü oynuyor.

Wenzel'in beyninin, normal yetenekli akranlarının düşünme organından biraz daha üstün olduğu açıktır. En azından sayılar söz konusu olduğunda. Fakat genel olarak neden bazı insanlar diğerlerinden daha fazla zihinsel kapasiteye sahiptir? Bu soru 150 yıl önce İngiliz doğa araştırmacısı Francis Galton'ın aklında hala vardı. Aynı zamanda, zekadaki farklılıkların genellikle bir kişinin kökeni ile ilişkili olduğuna dikkat çekti. Kalıtsal Dahi adlı çalışmasında, insan zekasının kalıtsal olabileceği sonucuna varır.

Çok Malzemeli Kokteyl

Daha sonra ortaya çıktığı gibi, bu tezi doğruydu - en azından kısmen. Amerikalı psikologlar Thomas Bouchard ve Matthew McGue, aynı ailenin üyeleri arasındaki zeka benzerliğine ilişkin 100'den fazla yayınlanmış çalışmayı analiz etti. Bazı eserlerde, doğumdan hemen sonra ayrılan tek yumurta ikizleri tarif edilmiştir. Buna rağmen, zeka testlerinde neredeyse aynı sonuçları gösterdiler. Birlikte büyüyen ikizler, zihinsel yetenekler açısından daha da benzerdi. Muhtemelen, çevre de onlar üzerinde önemli bir etkiye sahipti.

Bugün bilim adamları zekanın %50-60'ının kalıtsal olduğuna inanıyor. Başka bir deyişle, iki insan arasındaki IQ farkı, ebeveynlerinden alınan DNA'larının yapısı nedeniyle iyi bir yarısıdır.

Zeka için gen arayışında

Bununla birlikte, özellikle bundan sorumlu olan kalıtsal materyallerin araştırılması şimdiye kadar çok az şeye yol açmıştır. Doğru, bazen ilk bakışta zeka ile ilgili bazı unsurlar buldular. Ancak daha yakından incelendiğinde, bu ilişkinin yanlış olduğu ortaya çıktı. Paradoksal bir durum ortaya çıktı: bir yandan, sayısız çalışma zekanın yüksek kalıtsal bir bileşenini kanıtladı. Öte yandan, bundan özellikle hangi genlerin sorumlu olduğunu kimse söyleyemedi.

Son zamanlarda, öncelikle teknolojik ilerleme nedeniyle resim biraz değişti. Her bireyin yapı planı, yaklaşık 3 milyar harften oluşan bir tür dev ansiklopedi olan DNA'sında bulunur. Ne yazık ki, pek bilmediğimiz bir dilde yazılmış. Harfleri okuyabilmemize rağmen, bu ansiklopedinin metinlerinin anlamı bizden gizli kalıyor. Bilim adamları, bir kişinin tüm DNA'sını dizilemeyi başarsalar bile, onun zihinsel yeteneklerinden hangi bölümlerinin sorumlu olduğunu bilmiyorlar.

Zeka ve IQ

Akıl kelimesi, "algı", "anlama", "anlama", "akıl" veya "akıl" olarak çevrilebilen Latince intellectus adından gelir. Psikologlar, zekayı çeşitli yetkinlikleri kapsayan genel bir zihinsel yetenek olarak anlarlar: örneğin, problem çözme, karmaşık fikirleri anlama, soyut düşünme ve deneyimlerden öğrenme.

Zeka genellikle matematik gibi tek bir dersle sınırlı değildir. Bir alanda iyi olan biri genellikle diğerlerinde üstündür. Açıkça bir konu ile sınırlı olan yetenekler nadirdir. Bu nedenle, birçok bilim adamı, G faktörü olarak adlandırılan genel bir zeka faktörünün olduğu gerçeğinden hareket eder.

Zekayı inceleyecek olan herkesin onu nesnel olarak ölçmek için bir yönteme ihtiyacı vardır. İlk zeka testi Fransız psikologlar Alfred Binet ve Théodore Simon tarafından geliştirildi. İlk kez 1904'te okul çocuklarının entelektüel yeteneklerini değerlendirmek için kullandılar. Bu amaç için geliştirilen görevlere dayanarak, "Binet-Simon zihinsel gelişim ölçeği" denilen şeyi yarattılar. Yardımı ile çocuğun entelektüel gelişim yaşını belirlediler. Çocuğun tamamen çözebileceği bir problem ölçeğinde bir sayıya karşılık geldi.

1912'de Alman psikolog William Stern, entelektüel gelişim yaşının kronolojik yaşa bölündüğü ve ortaya çıkan değerin zeka katsayısı (IQ) olarak adlandırıldığı yeni bir yöntem önerdi. Ve adı günümüze kadar gelebilse de, bugün IQ artık yaş oranlarını tanımlamıyor. Bunun yerine IQ, bir bireyin zeka seviyesinin ortalama bir insanın zeka seviyesi ile nasıl ilişkili olduğu hakkında bir fikir verir.

İnsanlar birbirinden farklıdır ve buna göre DNA setleri de farklıdır. Bununla birlikte, yüksek IQ'ya sahip bireyler, en azından DNA'nın zeka ile ilişkili bölümleriyle eşleşmelidir. Bugün bilim adamları bu temel tezden yola çıkıyorlar. Bilim adamları, milyonlarca parçadaki yüz binlerce test deneğinin DNA'sını karşılaştırarak, daha yüksek entelektüel yeteneklerin oluşumuna katkıda bulunan kalıtsal bölgeleri belirleyebilirler.

Son yıllarda buna benzer çok sayıda araştırma yayınlandı. Bu analizler sayesinde, resim giderek daha net hale geliyor: özel zihinsel yetenekler sadece kalıtsal verilere değil, binlerce farklı gene de bağlı. Ve her biri zeka olgusuna yalnızca küçük bir katkı sağlar, bazen yüzde birin yalnızca birkaç yüzde biri. Göttingen'deki Georg August Üniversitesi'nde biyolojik kişilik psikolojisi profesörü olan Lars Penke, “Artık tüm insan değişken genlerinin üçte ikisinin doğrudan veya dolaylı olarak beyin gelişimi ve dolayısıyla potansiyel olarak zeka ile ilişkili olduğuna inanılıyor” diyor.

Yedi Mühürlü Gizem

Ancak hala büyük bir problem var: Bugün DNA'nın yapısında zeka ile ilişkili 2.000 bilinen yer (loci) var. Ancak birçok durumda bu lokusların tam olarak neden sorumlu olduğu henüz net değil. Bu bulmacayı çözmek için istihbarat araştırmacıları, hangi hücrelerin yeni bilgilere yanıt verme olasılığının diğerlerinden daha yüksek olduğunu gözlemler. Bu, bu hücrelerin bir şekilde düşünme yetenekleriyle bağlantılı olduğu anlamına gelebilir.

Aynı zamanda, bilim adamları sürekli olarak piramidal hücreler olarak adlandırılan belirli bir nöron grubuyla karşı karşıya kalırlar. Serebral kortekste, yani uzmanların korteks dediği beyin ve serebellumun dış kabuğunda büyürler. Esas olarak ona karakteristik gri rengini veren sinir hücrelerini içerir, bu yüzden ona "gri madde" denir.

Belki de piramidal hücreler zekanın oluşumunda kilit bir rol oynamaktadır. Bu, her durumda, Amsterdam Free Üniversitesi'nde profesör olan nörobiyolog Natalia Goryunova tarafından yürütülen çalışmaların sonuçlarıyla belirtilmektedir.

Son zamanlarda Goryunova, herkesin dikkatini çeken bir çalışmanın sonuçlarını yayınladı: farklı entelektüel yeteneklere sahip deneklerdeki piramidal hücreleri karşılaştırdı. Doku örnekleri esas olarak epilepsili hastalarda operasyonlar sırasında elde edilen materyalden alındı. Ağır vakalarda, beyin cerrahları tehlikeli nöbetlerin odağını ortadan kaldırmaya çalışır. Bunu yaparken, her zaman sağlıklı beyin materyalinin parçalarını çıkarırlar. Goryunova'nın çalıştığı bu malzemeydi.

Önce içinde bulunan piramidal hücrelerin elektriksel darbelere nasıl tepki verdiğini test etti. Daha sonra her numuneyi en ince dilimlere ayırdı, mikroskop altında fotoğrafladı ve tekrar bilgisayarda üç boyutlu bir görüntü oluşturacak şekilde birleştirdi. Böylece, örneğin, dendritlerin uzunluğunu belirledi - yardımıyla elektrik sinyallerini aldıkları dallı hücre büyümeleri. Goryunova, “Aynı zamanda hastaların IQ'ları ile bir bağlantı kurduk” diye açıklıyor. "Dendritler ne kadar uzun ve dallıysa, birey o kadar akıllıydı."

Araştırmacı bunu çok basit bir şekilde açıkladı: Uzun, dallanmış dendritler diğer hücrelerle daha fazla bağlantı kurabilir, yani işleyebilecekleri daha fazla bilgi alırlar. Buna bir başka faktör de ekleniyor: “Güçlü dallanma nedeniyle, farklı dallardaki farklı bilgileri aynı anda işleyebilirler” diye vurguluyor Goryunova. Bu paralel işleme nedeniyle, hücreler büyük bir hesaplama potansiyeline sahiptir. Goryunova, "Daha hızlı ve daha üretken çalışıyorlar" diyerek sözlerini sonlandırıyor.

Gerçeğin sadece bir kısmı

Bu tez ne kadar inandırıcı görünse de, araştırmacının da açıkça kabul ettiği gibi, tamamen kanıtlanmış olarak kabul edilemez. Gerçek şu ki, incelediği doku örnekleri esas olarak temporal loblardaki çok sınırlı bir bölgeden alındı. Çoğu epileptik nöbet orada meydana gelir ve bu nedenle kural olarak bu alanda epilepsi ameliyatı yapılır. Goryunova, “Beynin diğer bölümlerinde işlerin nasıl olduğunu henüz söyleyemeyiz” diye itiraf ediyor. "Ancak grubumuzun yeni, henüz yayınlanmamış araştırma sonuçları, örneğin, dendrit uzunluğu ile zeka arasındaki ilişkinin, beynin sol tarafında, sağdan daha güçlü olduğunu gösteriyor."

Amsterdam bilim adamlarının araştırma sonuçlarından herhangi bir genel sonuç çıkarmak hala mümkün değil. Dahası, tam tersinden bahseden kanıtlar var. Bochum'dan biyopsikolog Erhan Genç tarafından alındı. 2018'de kendisi ve meslektaşları, gri maddenin yapısının çok akıllı ve daha az zeki insanlar arasında nasıl farklılık gösterdiğini de araştırdı. Aynı zamanda, dendritlerin güçlü dallanmasının düşünme yeteneğinden daha zararlı olduğu sonucuna vardı.

Doğru, Gench tek tek piramidal hücreleri incelemedi, ancak deneklerini bir beyin tarayıcısına yerleştirdi. Prensip olarak, manyetik rezonans görüntüleme, en ince lif yapılarını incelemek için uygun değildir - genellikle görüntülerin çözünürlüğü yetersizdir. Ancak Bochum bilim adamları, doku sıvısının yayılma yönünü görmek için özel bir yöntem kullandılar.

Dendritler sıvı bariyerleri haline gelir. Difüzyon analizi ile dendritlerin hangi yönde bulundukları, ne kadar dallı oldukları ve birbirlerine ne kadar yakın oldukları belirlenebilir. Sonuç: Daha zeki insanlarda, tek tek sinir hücrelerinin dendritleri o kadar yoğun değildir ve ince "tellere" ayrılma eğilimi göstermezler. Bu gözlem, sinirbilimci Natalia Goryunova'nın vardığı sonuçlara taban tabana zıttır.

Fakat piramidal hücreler, beyindeki görevlerini yerine getirmek için çeşitli dış bilgilere ihtiyaç duymazlar mı? Bu, tanımlanan düşük dallanma derecesi ile nasıl tutarlıdır? Gench de hücreler arasındaki bağlantıyı önemli görüyor, ancak ona göre bu bağlantının bir amacı olmalı. “Ağacın daha fazla meyve vermesini istiyorsanız, fazla dalları kesin” diye açıklıyor. - Aynı durum nöronlar arasındaki sinaptik bağlantılar için de geçerlidir: Doğduğumuzda, birçoğumuz vardır. Ama hayatımız boyunca onları inceltiyoruz ve sadece bizim için önemli olanları bırakıyoruz."

Muhtemelen, bu sayede bilgiyi daha verimli bir şekilde işleyebiliriz.

"Yaşayan hesap makinesi" Wenzel Grüs de aynı şeyi yapıyor ve bir problemi çözerken etrafındaki her şeyi kapatıyor. Arka plan uyaranlarını işlemek bu noktada onun için verimsiz olacaktır.

Gerçekten de, zengin zekaya sahip insanlar, karmaşık bir sorunu çözmeleri gerektiğinde, daha az yetenekli insanlara göre daha odaklı beyin aktivitesi gösterirler. Ayrıca düşünme organları daha az enerji gerektirir. Bu iki gözlem, belirleyici olanın beynin yoğunluğunun değil, verimliliğin olduğu, zeka verimliliğine ilişkin nöral hipotez olarak adlandırılan hipoteze yol açtı.

Çok fazla aşçı suyu bozar

Gench, bulgularının bu teoriyi desteklediğine inanıyor: "Her birinin bir sorunun çözümüne katkıda bulunabileceği çok sayıda bağlantıyla uğraşıyorsanız, bu, ona yardımcı olmaktan çok konuyu karmaşıklaştırıyor" diyor. Ona göre televizyon almadan önce televizyondan anlamayan arkadaşlardan bile tavsiye istemekle aynı şey. Bu nedenle, müdahale eden faktörleri bastırmak mantıklıdır - bu, Bochum'dan sinirbilimcinin görüşüdür. Muhtemelen akıllı insanlar bunu diğerlerinden daha iyi yapar.

Ancak bu, Natalia Goryunova liderliğindeki Amsterdam grubunun sonuçlarıyla nasıl karşılaştırılır? Erkhan Gench, konunun farklı ölçüm tekniklerinde olabileceğine dikkat çekiyor. Hollandalı araştırmacının aksine, tek tek hücreleri mikroskop altında incelemedi, ancak su moleküllerinin dokulardaki hareketini ölçtü. Ayrıca beynin farklı sektörlerindeki piramidal hücrelerin dallanma derecesinin farklı olabileceğine dikkat çekiyor. "Hala pek çok parçası olmayan bir mozaikle uğraşıyoruz."

Daha benzer araştırma sonuçları başka yerlerde de bulunur: gri madde tabakasının kalınlığı zeka için kritik öneme sahiptir - muhtemelen hantal korteks daha fazla nöron içerdiğinden, bu da daha fazla "hesaplama potansiyeline" sahip olduğu anlamına gelir. Bugüne kadar, bu bağlantı kanıtlanmış olarak kabul edilir ve Natalia Goryunova, çalışmalarında bir kez daha doğruladı. "Boyut önemlidir" - bu, Alman anatomist Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann) tarafından 180 yıl önce kuruldu. 1837'de "Beyin büyüklüğü ile entelektüel enerji arasında inkar edilemez bir bağlantı var" diye yazdı. Beynin hacmini ölçmek için ölen insanların kafataslarını kuru darı ile doldurdu, ancak bu bağlantı beyin tarayıcıları kullanılarak yapılan modern ölçüm yöntemleriyle de doğrulandı. Çeşitli tahminlere göre, IQ'daki farklılıkların %6 ila %9'u beyin büyüklüğündeki farkla ilişkilidir. Yine de serebral korteksin kalınlığı kritik görünüyor.

Ancak burada da çok fazla gizem var. Bu hem erkekler hem de kadınlar için eşit derecede geçerlidir, çünkü her iki cinsiyette de daha küçük beyinler aynı zamanda daha küçük zihinsel kapasitelere karşılık gelir. Öte yandan, kadınların erkeklere göre ortalama 150 gram daha az beyni var, ancak IQ testlerinde erkeklere benzer bir performans sergiliyorlar.

Göttingen Üniversitesi'nden Lars Penke, "Aynı zamanda erkeklerin ve kadınların beyin yapıları farklıdır" diye açıklıyor. "Erkeklerde daha fazla gri madde var, yani beyin korteksleri daha kalın, kadınlarda ise daha fazla beyaz madde var." Ama aynı zamanda sorunları çözme yeteneğimiz için de son derece önemlidir. Aynı zamanda, ilk bakışta gri madde kadar belirgin bir rol oynamaz. Beyaz madde esas olarak uzun sinir liflerinden oluşur. Elektriksel darbeleri uzun mesafelerde, bazen on santimetre veya daha fazla iletebilirler. Bu mümkündür, çünkü yağa doymuş bir madde tabakası olan miyelin tarafından çevrelerinden mükemmel bir şekilde izole edilirler. Miyelin kılıfıdır ve liflere beyaz renk verir. Kısa devrelerden kaynaklanan voltaj kaybını önler ve bilgi transferini hızlandırır.

Beyindeki "tellerde" kopmalar

Piramidal hücreler beyin işlemcileri olarak kabul edilebilirse, beyaz madde bir bilgisayar veriyolu gibidir: onun sayesinde, birbirinden çok uzaklarda bulunan beyin merkezleri birbirleriyle iletişim kurabilir ve sorunların çözümünde işbirliği yapabilir. Buna rağmen, beyaz madde uzun zamandır istihbarat araştırmacıları tarafından hafife alındı.

Bu tutumun değişmesi, diğer şeylerin yanı sıra Lars Penke'ye borçludur. Birkaç yıl önce, zekası azalmış insanlarda beyaz maddenin daha kötü bir durumda olduğunu keşfetti. Beyinlerinde, bireysel iletişim hatları bazen düzensiz ve düzgün ve birbirine paralel değil, miyelin kılıfı optimum şekilde oluşturulmaz ve zaman zaman "kablo kopmaları" meydana gelir. Kişilik psikoloğu Penke, "Bu tür kazalar daha fazlaysa, bilgi işlemede yavaşlamaya ve nihayetinde zeka testlerindeki bireyin diğerlerinden daha kötü sonuçlar vermesine yol açar" diye açıklıyor. IQ'daki farklılıkların yaklaşık %10'unun beyaz cevherin durumundan kaynaklandığı tahmin edilmektedir.

Ancak cinsiyetler arasındaki farklılıklara geri dönelim: Penke'ye göre, bazı araştırmalara göre kadınlar entelektüel görevlerde erkekler kadar başarılılar, ancak bazen beynin diğer alanlarını da kullanıyorlar. Nedenleri sadece tahmin edilebilir. Bu sapmalar kısmen, beynin farklı merkezleri arasındaki bir iletişim kanalı olan beyaz maddenin yapısındaki farklılıkla açıklanabilir. Bochum'dan araştırmacı, "Her ne olursa olsun, bu verilere dayanarak, aklı kullanmanın birden fazla ve tek fırsatı olduğunu açıkça görebiliriz" diye vurguluyor. "Farklı faktör kombinasyonları aynı zeka seviyesine yol açabilir."

Bu nedenle, bir "akıllı kafa" birçok bileşenden oluşur ve oranları değişebilir. Piramidal hücreler, verimli işlemciler ve hızlı iletişim sistemi ve iyi işleyen bir çalışma belleği olarak beyaz madde olarak da önemlidir. Buna optimal serebral dolaşım, güçlü bağışıklık, aktif enerji metabolizması vb. Bilim zeka fenomeni hakkında ne kadar çok şey öğrenirse, onun tek bir bileşenle ve hatta beynin belirli bir bölümüyle ilişkilendirilemeyeceği o kadar netleşir.

Ama her şey olması gerektiği gibi çalışıyorsa, insan beyni harika şeyler yapabilir. Bu, IQ'su 210 olan ve dünyadaki en zeki insan olarak kabul edilen Güney Koreli nükleer fizikçi Kim Un Young örneğinde görülebilir. Yedi yaşında, bir Japon televizyon programında karmaşık integral denklemleri çözüyordu. Sekiz yaşında, on yıl boyunca çalıştığı Amerika Birleşik Devletleri'ndeki NASA'ya davet edildi.

Doğru, Kim'in kendisi IQ'ya çok fazla önem verilmemesi konusunda uyarıyor. Korea Herald'daki 2010 tarihli bir makalesinde, çok zeki insanların her şeye kadir olmadığını yazmıştı. Sporcular için dünya rekorları gibi, yüksek IQ'lar da insan yeteneğinin sadece bir göstergesidir. "Geniş bir hediye yelpazesi varsa, o zaman benimki onların sadece bir kısmı."