Интеллект зависит от связности всего мозга, показало новое исследование
Новое исследование, проведённое нейробиологами из Вюрцбургского университета (Германия), показывает, как коммуникационные пути в мозге могут предсказывать интеллект. В отличие от предыдущих, это исследование направлено на то, чтобы понять, как связность мозга влияет на интеллект, а не просто предсказать результаты тестов. Полученные выводы позволяют по-новому взглянуть на то, что интеллект — это глобальное свойство всего мозга, а не отдельных его областей.
Исследование: методы и подходы
Как сообщает ScienceDaily, исследование проводилось под руководством Йонаса Тиле и доктора Кирстен Хильгер, возглавляющих исследовательскую группу «Сети поведения и познания» на факультете психологии I Вюрцбургского университета имени Юлиуса-Максимилиана (JMU). Их исследование было недавно опубликовано в научном журнале PNAS Nexus под названием: «Choosing explanation over performance: Insights from machine learning-based prediction of human intelligence from brain connectivity».
Исследовательская группа использовала данные из Human Connectome Project, масштабной инициативы по обмену данными, базирующейся в США. В рамках этого проекта были получены подробные данные более 800 участников, чья мозговая активность измерялась с помощью фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии) как в состоянии покоя, так и во время выполнения различных когнитивных задач.
В исследовании изучалась связность мозга — насколько сильно различные области мозга взаимодействуют друг с другом. Используя алгоритмы машинного обучения, команда сделала прогнозы относительно индивидуальных показателей интеллекта на основе этих наблюдаемых связей.
Чем отличается этот подход?
Несмотря на то, что в предыдущих исследованиях для прогнозирования показателей интеллекта успешно использовалась связность мозга, эти прогнозы никогда не соответствовали точности стандартного теста на интеллект. Вместо того чтобы сосредоточиться на точности предсказания, данное исследование направлено на углубление концептуального понимания мозговых процессов, лежащих в основе интеллекта. Доктор Кирстен Хилгер подчеркнула важность интерпретируемости и призвала будущие исследования следовать этому направлению, чтобы лучше расшифровать человеческое познание.
Исследованные типы интеллекта
В своем анализе исследователи различают три типа интеллекта:
- Флюидный (текучий) интеллект: Способность решать новые задачи, обрабатывать информацию и распознавать закономерности, не опираясь на предыдущие знания. Пример: Решение головоломки, которую вы никогда раньше не видели.
- Кристаллизованный интеллект: Накопление знаний, навыков и опыта, приобретаемых в течение всей жизни. Пример: Понимание исторических фактов или использование словарного запаса, полученного в процессе обучения.
- Общий интеллект: Сочетание текучего и кристаллизованного интеллекта, отражающее совокупность когнитивных способностей.
Исследование показало, что наиболее предсказуемым оказался общий интеллект, за ним следуют кристаллизованный и флюидный интеллект.
Основные инновации исследования
Данное исследование представляет собой несколько нововведений, которые отличают его от предыдущих исследований интеллекта:
- Акцент на концептуальном понимании: В отличие от предыдущих исследований, в которых приоритет отдавался точности прогнозирования, в данном исследовании особое внимание уделяется интерпретации схем взаимосвязи мозга для понимания интеллекта.
- Применение машинного обучения: Команда использовала машинное обучение для анализа огромных массивов данных и выявления закономерностей, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными.
- Анализ всего мозга: В то время как большинство устоявшихся теорий фокусируются на конкретных областях мозга (например, на префронтальной коре), данное исследование показывает, что интеллект возникает благодаря связям во всём мозге.
- Тестирование случайных связей мозга: Сравнивая теоретически важные и случайно выбранные связи в мозге, исследователи продемонстрировали, что количество и распределение связей имеет большее значение, чем их точное расположение.
- Дополнительные связи: Исследование показало, что добавление связей, выходящих за рамки традиционно изучаемых областей, улучшает прогностические показатели, что позволяет предположить наличие более широкой нейронной основы для интеллекта.
Ключевые выводы: интеллект — это глобальное свойство мозга
Исследование позволило сделать несколько важных выводов о зависимости между связностью мозга и интеллектом:
- Связность всего мозга предсказывает интеллект:
- Интеллект зависит от связей, распределённых по всему мозгу, а не только в нескольких ключевых областях. Пример: Как и в хорошо функционирующей компьютерной сети, общая связность мозга важнее, чем отдельные «узлы» (области).
- Число связей имеет значение:
- Чем больше связей в мозге, тем лучше предсказание показателей интеллекта. Пример: Подумайте об интеллекте как о транспортной системе города — чем больше дорог соединяет районы, тем эффективнее происходит перемещение людей (или, в данном случае, информации).
- Случайные связи мозга вносят свой вклад:
- Удивительно, но даже случайно выбранные мозговые связи предсказывали интеллект, что подчёркивает глобальную природу интеллекта.
- Общий интеллект наиболее предсказуем:
- Сочетание флюидного и кристаллизованного интеллекта (общего интеллекта) дало наилучшие результаты, подчёркивая его всеобъемлющую природу.
- Устоявшиеся теории неполны:
- Хотя традиционные нейрокогнитивные модели работают хорошо, исследование показало, что добавление дополнительных связей ещё больше улучшает предсказания. Интеллект включает в себя гораздо больше областей, чем предполагалось ранее, подобно обнаружению дополнительных ветвей на уже сложном дереве.
Когнитивные способности и связность мозга
Результаты исследования свидетельствуют о том, что связность мозга лежит в основе ключевых когнитивных способностей. Например:
- Текучий интеллект позволяет нам адаптироваться к новым задачам, например, решать незнакомые проблемы или быстро осваивать новые навыки.
- Кристаллизованный интеллект способствует пониманию языка, развитию долговременной памяти и принятию решений, которые зависят от накопленных знаний.
Подход, основанный на изучении взаимосвязей всего мозга, предполагает, что интеллект — это результат эффективной работы коммуникационных путей, охватывающих множество областей мозга, что позволяет быстрее и эффективнее обрабатывать информацию.
Важность когнитивных тренировок
Полученные данные свидетельствуют о том, что интеллект зависит от общей связности мозга, укрепить которую помогают когнитивные тренировки. Когнитивная тренировка включает в себя целенаправленные упражнения, направленные на улучшение конкретных умственных процессов, таких как память, мышление и решение проблем.
Как когнитивные тренировки улучшают связность мозга:
- Нейропластичность: Способность мозга адаптироваться и формировать новые связи улучшается при регулярном умственном стимулировании. Например, решение логических головоломок или изучение нового языка повышает текучесть интеллекта.
- Улучшение коммуникационных путей: Когнитивные упражнения, такие как игры на развитие памяти, задачи на мышление или техники осознанности, помогут укрепить связь между областями мозга.
- Рост кристаллизованных знаний: Такие занятия, как чтение, посещение лекций или приобретение новых навыков, со временем расширяют кристаллизованный интеллект и создают более прочные нейронные связи.
- Постоянство имеет значение: Как физические упражнения укрепляют мышцы, так и регулярные когнитивные тренировки помогают постепенно повысить общую эффективность работы мозга.
- Долгосрочные преимущества: Доказано, что когнитивные тренировки помогают замедлить снижение когнитивных способностей и улучшить умственную деятельность в любом возрасте.
Если вы хотите измерить свой текучий интеллект, тест интеллекта IQbe CogniFit предлагает надежный способ оценить свой показатель IQ с помощью научно обоснованных заданий. Программы когнитивных тренировок позволяют людям активно работать над улучшением связи мозга, повышением способности решать проблемы и укреплением долгосрочного когнитивного здоровья.
Значение для науки, медицины и общества
Результаты этого исследования имеют глубокое значение для различных областей:
- Наука: Обеспечивает более глубокое понимание того, как взаимосвязь мозга способствует развитию интеллекта, продвигая исследования в области нейронаук.
- Медицина: Изучение связности мозга может помочь выявить и скорректировать когнитивные нарушения при неврологических расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера, когда нарушаются коммуникационные пути.
- Образование: Более глубокое понимание общего интеллекта может стать основой для методов обучения, которые оптимизируют когнитивное развитие путём укрепления связей мозга с помощью целевых стратегий обучения.
- Общество: Поощряет переход от рассмотрения интеллекта как функции отдельных областей мозга к более целостной перспективе, продвигая программы когнитивных тренингов, которые улучшают связность всего мозга.
Выводы
Новаторское исследование, проведённое учёными из Вюрцбургского университета, бросает вызов традиционным представлениям об интеллекте, демонстрируя, что он является глобальным свойством всего мозга. Благодаря инновационному использованию машинного обучения и данных фМРТ команда исследователей показала, что связность всего мозга, а не только отдельных областей, предсказывает интеллект.
Это исследование не только углубляет наше понимание мозга, но и открывает новые пути для изучения и улучшения когнитивных способностей в науке, медицине и образовании. Как отмечает доктор Кирстен Хилгер, сосредоточенность на интерпретируемости результатов — это ключ к раскрытию сложного нейронного кода, лежащего в основе человеческого интеллекта. Будущие исследования, несомненно, будут опираться на эти выводы, чтобы и дальше раскрывать тайны нашего самого сложного органа — мозга.
