Новое исследование: «командная работа» мозга определяет уровень интеллекта
Мозг человека обеспечивает сложную обработку информации, необходимую для абстрактного мышления, за счёт координации работы разных областей на разных временных уровнях. Хотя учёные давно связывают отдельные когнитивные функции с конкретными зонами мозга, новые исследования изучают, как «ритм» мозга, его сложность и связность, связан с тем, насколько эффективно человек выполняет задания в тестах на интеллект. В этом исследовании проверяется, связана ли согласованность работы этих областей с индивидуальными различиями в уровне когнитивных способностей.
Примечание: данная статья предназначена для общего ознакомления и образовательных целей. Она содержит краткое изложение научного исследования, представленное доступным языком для широкой аудитории, и не является официальным научным пресс-релизом.
Новое исследование, опубликованное в журнале Communications Biology, посвящено изучению нейронных механизмов, лежащих в основе человеческого интеллекта. Работа, опубликованная 23 декабря 2025 года, рассматривает интеллект как многослойное явление, проявляющееся на разных временных и пространственных уровнях. Под руководством Йонаса А. Тиле и Кирстен Хильгер исследовательская команда изучила, как взаимосвязанность областей мозга и сложность нейронных сигналов связаны с результатами стандартизированного теста на интеллект.
В исследовании приняла участие международная команда учёных из следующих научных учреждений:
- Йонас А. Тиле и Кирстен Хильгер: кафедра психологии I, Вюрцбургский университет, Германия
- Джошуа Фасковиц и Олаф Спорнс: факультет психологических и нейронаук, Индианский университет, Блумингтон, США
- Адам Худерски: Центр когнитивных наук, Ягеллонский университет, Краков, Польша
- Рекс Джанг: кафедра психологии, Университет Нью-Мексико, Альбукерке, США
- Кирстен Хильгер: кафедра психологии, дифференциальной психологии, психологии личности и психологической диагностики, Университет Винценца Паллоти, Валлендар, Германия
Что изучали исследователи
Основной целью этого исследования было впервые эмпирически проверить «теорию многослойной обработки» (Multilayer Processing Theory, MLPT) интеллекта. Согласно этой теории, интеллект не локализован в одной конкретной области, а возникает из иерархически организованных уровней обработки. В рамках MLPT процессы в мозге на разных масштабах вносят вклад в то, как человек мыслит и решает задачи.
Исследователи сосредоточились на двух ключевых научных идеях:
- Глобальная координация (макроуровень): теория предполагает, что более высокий уровень интеллекта связан с более гибкими «дальними» процессами. Речь идёт о взаимодействии между удалёнными областями мозга, такими как лобные и теменные доли, которые, как считается, работают на более медленных временных масштабах.
- Локальная обработка (микроуровень): теория предполагает, что более высокий интеллект может быть связан с более простыми краткосрочными процессами. Эти подпроцессы происходят внутри локальных нейронных ансамблей и функционируют на более быстрых временных масштабах.
Используя два различных метода нейровизуализации – fMRI и EEG – исследователи стремились изучить, как эти разные «уровни» мозговой активности связаны с результатами выполнения теста на интеллект.
Как проводилось исследование
Исследователи проанализировали наборы данных из двух независимых лабораторий, чтобы охватить взаимодополняющие аспекты работы мозга.
- Группа fMRI (выборка 1): в эту группу вошли 67 участников. Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) использовалась для изучения более медленных паттернов взаимодействия между областями мозга. Участников сканировали как в состоянии покоя, так и во время выполнения заданий из теста Равена (Raven’s Progressive Matrices, RPM) — стандартного теста на интеллект. Исследователи применяли методы теории графов, чтобы оценить, насколько сильно (степень) и насколько широко (коэффициент участия) различные области мозга были связаны между собой во время выполнения задачи.
- Группа EEG (выборка 2): в эту группу вошёл 131 участник. Электроэнцефалография (EEG) использовалась для регистрации более быстрых процессов в мозге. Как и в первой группе, участников записывали как в состоянии покоя, так и во время выполнения теста RPM. Исследователи применили метод многомасштабной энтропии (multiscale entropy, MSE), чтобы количественно оценить сложность мозговых сигналов на 20 различных временных масштабах.
В обеих группах исследователи вычли активность в состоянии покоя из активности, связанной с выполнением задания, чтобы выделить процессы, непосредственно связанные с решением задач во время теста на интеллект.
Что делает это исследование новым
Авторы отмечают, что многие предыдущие исследования интеллекта сосредотачивались на активности мозга в состоянии покоя или при выполнении относительно простых задач. В отличие от них, данная работа изучает активность мозга во время выполнения стандартизированного теста на интеллект.
Кроме того, в более ранних исследованиях часто использовался только один метод измерения. Объединив fMRI (пространственная информация) и EEG (временная информация), это исследование применяет многомасштабный подход к изучению человеческого мышления. Авторы описывают свою работу как эмпирическое подтверждение ключевых положений теории многослойной обработки.
Ключевые результаты исследования
В исследовании представлены несколько результатов, показывающих, как активность мозга связана с выполнением тестов на интеллект:
- Связи в лобных и теменных областях: анализ fMRI показал, что более высокие результаты в тесте на интеллект связаны с более разнообразными межсетевыми связями (более высокий коэффициент участия) в определённых лобных и теменных областях мозга. Эти области демонстрировали более широкое взаимодействие с другими мозговыми системами во время выполнения задачи.
- Дальние процессы и сложность сигналов: анализ EEG показал, что более высокие результаты в тесте на интеллект значительно связаны с большей сложностью сигналов на более медленных (крупных) временных масштабах. По мнению авторов, это может отражать более гибкие нейронные процессы дальнего взаимодействия.
- Короткие процессы (результат на уровне тенденции): на более быстрых (мелких) временных масштабах была обнаружена статистически незначимая тенденция, указывающая на возможную связь более высоких результатов с меньшей сложностью сигналов в некоторых областях. Авторы подчёркивают, что этот результат требует дальнейшего изучения.
- Перестройка при выполнении задачи: области мозга, связанные с интеллектом, также демонстрировали заметные изменения в паттернах связности при переходе участников от состояния покоя к активному решению задач.
Выводы авторов
Авторы приходят к выводу, что более высокий уровень интеллекта связан с особенностями организации и координации мозговых сетей на разных временных и пространственных масштабах. В частности, они подчёркивают роль лобно-теменных областей в поддержании разнообразных связей с другими нейронными сетями.
Они предполагают, что процессы дальнего взаимодействия, отражающиеся в более сложной активности на медленных временных масштабах, могут обеспечивать координацию более локальных процессов во время выполнения когнитивных задач.
В исследовании также отмечаются несколько ограничений. Размер выборок был относительно небольшим, что может затруднять выявление более слабых эффектов. Поскольку данные fMRI и EEG были получены на разных группах участников, результаты нельзя было напрямую сопоставить на уровне отдельных людей. Кроме того, участниками в основном были молодые взрослые, что может ограничивать возможность обобщения результатов на другие возрастные группы.
Авторы рекомендуют в будущих исследованиях использовать методы, такие как магнитноэнцефалография (MEG), которые позволяют одновременно фиксировать пространственные и временные характеристики мозговой активности в одной выборке.
Краткое резюме исследования (упрощённо)
В этом исследовании анализируется, как активность мозга во время выполнения тестов на интеллект различается в зависимости от результатов.
Ключевые моменты исследования включают:
- Более высокие результаты в тестах на интеллект были связаны с более распределённым взаимодействием между областями мозга, особенно в лобных и теменных зонах.
- У людей с более высокими результатами также наблюдалась большая сложность сигналов на более медленных временных масштабах, что, по мнению авторов, может отражать процессы дальнего взаимодействия в мозге.
- На более быстрых временных масштабах была выявлена статистически незначимая тенденция к снижению сложности сигналов, которая, как отмечают авторы, требует дальнейшего изучения.
В целом результаты показывают, что выполнение тестов на интеллект связано с особенностями взаимодействия между различными областями мозга на разных временных и пространственных уровнях.
Понимание более широкого контекста
Эти результаты дополняют текущие исследования о том, как мозг функционирует как динамическая система. Вместо фокуса на отдельных зонах данная работа подчёркивает важность взаимодействия между распределёнными системами мозга на разных временных масштабах. Полученные данные согласуются с теоретическими моделями, такими как теория парието-фронтальной интеграции (P-FIT), которые подчёркивают роль лобных и теменных областей в сложных когнитивных процессах.
Заключение
Это исследование показывает, что результаты тестов на интеллект связаны с особенностями взаимодействия между областями мозга, особенно через дальние связи между различными нейронными сетями. Также подчёркивается роль сложности сигналов на разных временных масштабах для понимания этих процессов.
Хотя полученные данные поддерживают многомасштабный подход к пониманию интеллекта, необходимы дальнейшие исследования, чтобы уточнить, как эти нейронные механизмы проявляются в разных группах людей и экспериментальных условиях.
Информация в этой статье предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является медицинской рекомендацией. По вопросам, связанным с лечением или здоровьем, проконсультируйтесь с профильным специалистом.
Изучите похожие когнитивные задания
Тест на интеллект, использованный в этом исследовании, основан на задачах на распознавание закономерностей, таких как матрицы Равена. Вы можете ознакомиться с аналогичными когнитивными задачами здесь.
Ссылка
Thiele, J. A., Faskowitz, J., Sporns, O., Chuderski, A., Jung, R., & Hilger, K. (2025). Decoding the human brain during intelligence testing. Communications Biology, 9(90). https://doi.org/10.1038/s42003-025-09354-4
