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Intelligenz und Gehirn (News, Forschung)

Intelligenz (Gehirn)

Psychologie-Lexikon – Intelligenz

News, die sich mit der Erforschung der Intelligenz auf der neuronalen Basis des Gehirns beschäftigen

Menschliche Intelligenz kann mit Magnetresonanztomographie gemessen werden

18.07.2016 Eine im Fachblatt Brain veröffentlichte Studie der Universität Warwick hat zum ersten Mal menschliche Intelligenz über das bildgebende Verfahren der Magnetresonanztomographie (MRT) definieren und messen können.

Unter der Leitung von Prof. Jianfeng Feng vom Fachbereich für Informatik maßen Studien in Warwick und China die dynamischen Funktionen des Gehirns und identifizierten, wie verschiedene Teile des Gehirns zu verschiedenen Zeiten miteinander interagierten. Sie versuchten damit herauszufinden, wie der Intellekt arbeitet.

Default Mode Network
Bild: Regionen des DMN, MRT-Aufnahme

Jianfeng entdeckte: Je variabler das Gehirn ist und je häufiger seine verschiedenen Teile miteinander in Verbindung stehen, desto höher sind IQ und Kreativität einer Person.

Muster im Default Mode Network

Ein besseres Verständnis der menschlichen Intelligenz könnte zukünftige Entwicklungen in der künstlichen Intelligenz (AI) vorantreiben.

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Außerdem beleuchtet die Studie die bei einigen psychischen Störungen – wie Schizophrenie, Autismus und ADHS – beobachteten veränderten Muster der Variabilität im Default Mode Network (DMN; dt. Ruhezustandsnetzwerk).

Regionen des Default-Mode Netzwerk zeigten eine geringere Veränderlichkeit bei Patienten mit Schizophrenie, aber eine hohe bei Patienten mit Autismus und ADHS verglichen mit Kontrollpersonen. Im Gegensatz demonstrierten subkortikale Gebiete, insbesondere der Thalamus, eine höhere Varibilität bei Schizophrenie-Patienten, aber eine geringere bei Patienten mit ADHS.

Variabilität in verschiedenen Gehirnregionen

Die Forscher analysierten die DMN-MRT-Aufnahmen der Gehirne von tausenden Personen und fanden, dass die mit Lernen und Weiterentwicklung verbundenen Gebiete des Gehirns ein sehr großes Ausmaß an Variabilität zeigten; d.h. sie veränderten ihre neuronalen Verbindungen mit anderen Teilen des Gehirns häufiger – im Verlaufe von Minuten oder Stunden.

Andererseits zeigten Gebiete des Gehirns, die nicht mit der Intelligenz verbunden sind – wie visuelle, auditive und sensomotorische Bereiche – nur eine kleine Variabilität und Anpassungsfähigkeit.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Universität Warwick, Brain – DOI: 10.1093/brain/aww143; Juli 2016

Gehirn-Vernetzung der Intelligenzregionen

25.11.2017 In einer neuen Studie untersuchten Psychologen, ob die Hirnnetzwerke von intelligenteren Menschen anders vernetzt sind als die von Menschen mit geringerer Intelligenz.

‚Intelligenzregionen‘

Bereits in früheren Forschungsarbeiten konnten Unterschiede in bestimmten Regionen des Gehirns mit unterschiedlichen Intelligenzwerten in Verbindung gebracht werden, schreiben die Forscher. So zeigten z.B. Aktivierungsmuster im präfrontalen Cortex während Denkaufgaben einen deutlichen Zusammenhang mit den gemessenen Intelligenzwerten.

Insbesondere zwei Hirnregionen (vorderer insulärer und cingulärer Cortex) zeigten kürzere und somit effizientere Verbindungen mit dem Rest des Netzwerks im Gehirn.

gehirn
Bild: Gerd Altmann

Eine andere ‚Intelligenzregion‘ (Übergangsregion zwischen Temporal– und Parietal-Cortex), die mit dem Ausblenden unwichtiger Daten scheinbar im Zusammenhang steht, steht weniger deutlich mit dem restlichen Netzwerk in Verbindung.

„Die unterschiedlich starke Einbettung dieser Regionen ins Gesamtnetzwerk des Gehirns könnte es intelligenteren Personen erleichtern, zwischen wichtigen und unwichtigen Informationen zu unterscheiden – was bei vielen kognitiven Herausforderungen einen Vorteil darstellen würde“, vermutet Studienleiterin Ulrike Basten vom Institut für Psychologie.

Die Neurowissenschaftler wollten nun herausfinden, wie diese Intelligenzregionen miteinander vernetzt sind bzw. ob sie bei intelligenteren Menschen anders vernetzt sind.

Dazu untersuchten die Forscher der Goethe-Universität Frankfurt die Gehirne von 309 Probanden mit Hilfe von Magnetresonanztomographie und Netzwerk-Analyseverfahren.

Modulare Organisation des Gehirns

Sie gingen von einer modularen Organisation des Gehirns aus. Die Psychologin sagt: „Das ist ähnlich wie bei einem sozialen Netzwerk, das sich aus Subnetzwerken (Familien, Cliquen, Freundeskreise) zusammensetzt, in denen die Personen untereinander stärker verbunden sind als zu Personen anderer Subnetzwerke. So ist auch unser Gehirn organisiert. Im Gehirn gibt es Subnetzwerke von Hirnregionen – oder eben Module -, die untereinander eng vernetzt sind, während sie zum Rest des Netzwerks nur schwache Verbindungen haben. In unserer Studie haben wir uns intelligenzabhängige Unterschiede in der Rolle einzelner Hirnregionen für die Kommunikation zwischen und innerhalb von Subnetzwerken angesehen: Unterstützt eine Region eher den Informationsfluss innerhalb der eigenen ‚Clique‘ oder ermöglicht sie durch Verbindungen zu anderen Subnetzwerken den Informationsaustausch mit anderen ‚Cliquen‘, und wie hängt dies mit Intelligenz zusammen?“

Schnellerer und effizienterer Informationsaustausch

Die Befunde der Forschungsarbeit zeigen, dass bei Probanden mit einer höhereren Intelligenz die Intelligenzregionen signifikant stärker beteiligt sind, Informationen zwischen den Subnetzwerken auszutauschen. Als Folge werden wichtige Informationen schneller und leistungsfähiger übertragen.

Die Psychologen entdeckten jedoch auch, dass einige Regionen bei den intelligenteren Versuchsteilnehmern in erhöhtem Maße vom restlichen Netz abgekoppelt zu sein schienen. Die Forscher vermuten, dass das Gehirn so die Verarbeitung von Informationen oder Gedanken besser gegen Störeinflüsse abschotten könnte.

Bessere Konzentration und Abschirmung

„Wir gehen davon aus, dass Netzwerkmerkmale, die wir bei intelligenteren Personen in stärkerer Ausprägung gefunden haben, es den Menschen erleichtern, sich gedanklich auf etwas zu konzentrieren und dabei irrelevante, möglicherweise störende Reize auszublenden“, schreibt Basten.

Wie es dazu kommt, wissen die Forscher allerdings nicht. Sie stellen im Fachblatt Scientific Reports die Vermutung an, dass „manche Menschen aufgrund einer biologischen Veranlagung Hirnnetzwerke ausbilden, die intelligente Leistungen wahrscheinlicher machen. Genauso gut kann sich aber umgekehrt der häufigere Gebrauch des Gehirns für intelligentere Leistungen positiv auf die Ausformung der Netzwerke im Gehirn auswirken. Bei allem, was wir über den Einfluss von Anlage und Umwelt auf die Intelligenz wissen, erscheint ein Wechselspiel beider Prozesse am wahrscheinlichsten.“

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Goethe-Universität Frankfurt; Scientific Reports – DOI:10.1038/s41598-017-15795-7; Nov. 2017

Hirnaktivität im Ruhezustand liefert Hinweise auf Intelligenz

07.03.2018 Die Lernfähigkeit und das Abschneiden bei Intelligenz- bzw. kognitiven Tests eines Menschen hängt direkt damit zusammen, wie aktiv das Gehirn im Ruhezustand ist, hat eine Studie aus der Intelligenzforschung herausgefunden.

Sprache, Gedächtnis, Exekutivfunktionen

Haobo Zhang von der Universität New South Wales und Kollegen beobachteten, dass die Ergebnisse bei Tests zum Sprach- und Gedächtnisabruf, sowie den exekutiven Funktionen direkt mit der Aktivität des Gehirns im Ruhezustand in Verbindung standen.

Die Neurowissenschaftler benutzten Magnetresonanztomographie (MRT) Bilder des Gehirns von 67 kognitiv gesunden Erwachsenen im Alter von 73 bis 90 Jahren. Die MRT-Aufnahmen erfassten die Aktivität des gesamten Gehirns in Ruhe – während die Teilnehmer an nichts Besonderes dachten und die Augen geschlossen waren. Sie wurden auch mit Hilfe von drei neuropsychologischen Tests auf ihre intellektuellen Fähigkeiten untersucht.

Prädisposition für Intelligenztests

Die Forscher stellten fest, dass das menschliche Gehirn bereits zu einem Teil im Voraus festgelegt ist, bei Tests gut oder schlecht abzuschneiden, sagte der Studienautor Professor Perminder Sachdev. Die Gehirne unterscheiden sich voneinander in Bezug auf die Aktivität im Ruhezustand.

Wenn es Aktivität in bestimmten Gehirnnetzwerken im Ruhezustand gibt, dann ist diese Person dazu prädisponiert, bei den Intelligenz-Tests besser abzuschneiden als andere, wenn es um die Aufgaben geht, die dieses Netzwerk erfordern.

Aktivierte Hirnregionen

Die Ergebnisse zeigten, dass die Wirksamkeit von Sprach- und Exekutivfunktionstests mit der funktionellen Konnektivität während der Ruhephase in den frontalen und temporalen Cortices verbunden war.

Beim Abruf aus dem Gedächtnis wurde eine starke Aktivität im Ruhezustand in den unteren temporalen Cortices lokalisiert, schließen die Intelligenzforscher.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Universität New South Wales; Brain Imaging and Behavior (2018). DOI: 10.1007/s11682-018-9843-y

Intelligentere Menschen haben eine geringere Gehirnvernetzung

15.05.2018 Eine im Fachblatt Nature Communications veröffentlichte Studie behauptet, dass intelligentere Menschen eine geringere Vernetzung der Neuronen in der Großhirnrinde (Cortex cerebri, kurz: Cortex) aufweisen.

Größeres Volumen an grauer Substanz

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Personen mit höherer Intelligenz eher ein größeres Volumen an grauer Substanz in Hirnarealen haben, die sich überwiegend in parieto-frontalen Regionen befinden.

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Bild: Gerd Altmann

Diese Ergebnisse wurden in der Regel so interpretiert, dass Personen mit größerem kortikalen Hirnvolumen mehr Neuronen besitzen und somit mehr Gehirnleistung beim Denken aufweisen.

Doch geringere Gehirnaktivitäten

Darüber hinaus haben Neuroimaging-Studien gezeigt, dass intelligente Personen – trotz ihrer größeren Gehirne – eher geringere Gehirnaktivitäten während des Denkens zeigen.

Die mikrostrukturelle Architektur, die beiden Beobachtungen zugrunde liegt, blieb jedoch unklar.

Dendriten-Menge

Erhan Genç vom Institut für kognitive Neurowissenschaften und Biopsychologie des Fachbereichs Psychologie der Ruhr Universität Bochum und Kollegen untersuchten die Gehirne von 259 Männern und Frauen mit Hilfe einer Technik, mit der sie im Cortex die Anzahl der Zellfortsätze – die sogenannten Dendriten – schätzen konnten. Über diese Dendriten können Neuronen mit anderen Nervenzellen kommunizieren.

Auch wurden die Teilnehmer mittels eines Intelligenztests untersucht.

Die Wissenschaftler stellten dabei fest: Je intelligenter ein Teilnehmer war, desto weniger vernetzt waren die Neuronen im Cortex. Die Psychologen zählten nämlich bei intelligenteren Menschen eine geringere Anzahl an Dendriten in der Großhirnrinde im Vergleich zu weniger intelligenten Studienteilnehmern.

Schlanke, doch effiziente Vernetzung bei geringerer neuronaler Aktivität

Die Neurowissenschaftler konnten die Verbindung zwischen Dendritenmenge und Intelligenzquotienten auch in einer unabhängigen weiteren Stichprope replizieren.

„Intelligente Gehirne zeichnen sich durch eine schlanke, aber effiziente Vernetzung ihrer Neurone aus“, schreiben die Autoren. „Dadurch gelingt es, eine hohe Denkleistung bei möglichst geringer neuronaler Aktivität zu erzielen“, schließt Genç.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Ruhr Universität Bochum; Nature Communications – DOI: 10.1038/s41467-018-04268-8

Sind Menschen mit größeren Gehirnen intelligenter?

01.12.2018 Seit mehr als 200 Jahren vermuten Psychologen und Hirnforscher einen positiven Zusammenhang zwischen Hirnvolumen und Intelligenz, und empirische Studien scheinen diese Annahme zu bestätigen.

Diese Behauptung ist jedoch umstritten, da Bedenken hinsichtlich der Publikationsbias und der fehlenden systematischen Kontrolle kritischer Störfaktoren (z.B. Größe, Bevölkerungsstruktur) bestehen.

Gehirnvolumen und kognitive Leistung

Gideon Nave vom Fachbereich Psychologie der Universität Pennsylvania und Kollegen führten eine Studie über den Zusammenhang zwischen Gehirnvolumen und kognitiver Leistung mit einer neuen Stichprobe von Erwachsenen aus dem Vereinigten Königreich durch, die etwa 70% größer ist als die kombinierten Stichproben aller früheren Untersuchungen zu diesem Thema (N = 13.608).

Die Analysen wurden systematisch auf Geschlecht, Alter, Größe, sozioökonomischen Status und Bevölkerungsstruktur kontrolliert, und die Analysen waren frei von Publikationsverzerrungen.

Verbindung zwischen Gehirn-Gesamtvolumen und fluider Intelligenz

Die Wissenschaftler fanden eine robuste Verbindung zwischen dem Gesamtvolumen des Gehirns und der fluiden Intelligenz (r =0,19), die mit früheren Erkenntnissen der Forschungsliteratur übereinstimmt, nachdem sie die Messqualität der Intelligenz in unseren Daten kontrolliert hatten.

Die Psychologen fanden auch einen positiven Zusammenhang zwischen dem Gehirn-Gesamtvolumen und dem Bildungsniveau (r = 0,12).

Graue Substanz

Diese Beziehungen wurden hauptsächlich durch die graue Substanz (und nicht durch die weiße Substanz oder das Flüssigkeitsvolumen) beeinflusst, und die Effektgrößen waren für beide Geschlechter und für alle Altersgruppen ähnlich.

Die Autoren betonen, dass der übergeordnete Zusammenhang zwischen Hirnvolumen und den Ergebnissen der Intelligenztests schwach war. Faktoren wie Erziehungsstil, Bildung, Ernährung, Stress und andere sind wahrscheinlich wichtige Faktoren, die in der Studie nicht speziell getestet wurden.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: https://doi.org/10.1177/0956797618808470

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