Исследование показало, что теория сетевой нейробиологии лучше всего предсказывает интеллект.
Ученые десятилетиями работали над тем, чтобы понять, как структура мозга и функциональные связи управляют интеллектом. Новый анализ предлагает наиболее четкую картину того, как различные области мозга и нейронные сети влияют на способность человека решать проблемы в различных контекстах, черта, известная как общий интеллект, сообщают исследователи.
Они подробно описывают свои выводы в журнале Human Brain Mapping.
В исследовании использовалось «предсказательное моделирование на основе коннектома» для сравнения пяти теорий о том, как мозг порождает интеллект , сказал Арон Барби, профессор психологии, биоинженерии и неврологии в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, который руководил новой работой. автор Эван Андерсон, ныне научный сотрудник Ball Aerospace and Technologies Corp., работающий в Исследовательской лаборатории ВВС.
«Чтобы понять замечательные когнитивные способности, лежащие в основе интеллекта, нейробиологи обращаются к их биологическим основам в мозгу», — сказал Барби. «Современные теории пытаются объяснить, как наша способность решать проблемы обеспечивается архитектурой обработки информации мозгом».
Биологическое понимание этих когнитивных способностей требует «характеристики того, как индивидуальные различия в интеллекте и способности решать проблемы связаны с базовой архитектурой и нейронными механизмами мозговых сетей», — сказал Андерсон.
Исторически сложилось так, что теории интеллекта были сосредоточены на локализованных областях мозга, таких как префронтальная кора, которая играет ключевую роль в когнитивных процессах , таких как планирование, решение проблем и принятие решений. По словам Барби, более поздние теории делают упор на определенные сети мозга, в то время как другие исследуют, как разные сети перекрываются и взаимодействуют друг с другом. Он и Андерсон сравнили эти устоявшиеся теории с их собственной «сетевой нейробиологической теорией», которая утверждает, что интеллект возникает из глобальной архитектуры мозга, включая как сильные, так и слабые связи.
«К прочным связям относятся высокосвязанные центры обработки информации, которые устанавливаются, когда мы изучаем мир и становимся экспертами в решении знакомых проблем», — сказал Андерсон. «Слабые связи имеют меньше нейронных связей, но обеспечивают гибкость и адаптивное решение проблем». Вместе эти соединения «обеспечивают сетевую архитектуру, необходимую для решения разнообразных проблем, с которыми мы сталкиваемся в жизни».
Чтобы проверить свои идеи, команда набрала демографически разнообразный пул из 297 студентов бакалавриата, сначала попросив каждого участника пройти комплексный набор тестов, предназначенных для измерения навыков решения проблем и адаптации в различных контекстах. По словам Барби, эти и подобные разнообразные тесты обычно используются для измерения общего интеллекта.
Затем исследователи собрали функциональные МРТ-сканы каждого участника в состоянии покоя.
«Одним из действительно интересных свойств человеческого мозга является то, что он воплощает в себе богатое созвездие сетей, которые активны, даже когда мы отдыхаем», — сказал Барби. «Эти сети создают биологическую инфраструктуру разума и считаются неотъемлемыми свойствами мозга».
К ним относятся лобно-теменная сеть, которая обеспечивает когнитивный контроль и целенаправленное принятие решений; спинная сеть внимания, которая помогает в визуальном и пространственном восприятии; и сеть значимости, которая направляет внимание на наиболее релевантные стимулы. Предыдущие исследования показали, что активность этих и других сетей, когда человек бодрствует, но не занят задачей или не обращает внимания на внешние события, «надежно предсказывает наши когнитивные навыки и способности», — сказал Барби.
С помощью когнитивных тестов и данных фМРТ исследователи смогли оценить, какие теории лучше всего предсказывали, как участники выполняли тесты интеллекта.
«Мы можем систематически исследовать, насколько хорошо теория предсказывает общий интеллект , основываясь на связи областей мозга или сетей, которые предполагает теория», — сказал Андерсон. «Этот подход позволил нам напрямую сравнить доказательства предсказаний нейробиологии, сделанных современными теориями».
Исследователи обнаружили, что учет особенностей всего мозга дает наиболее точные прогнозы способности человека решать проблемы и приспособляемости. Это справедливо даже при учете количества областей мозга, включенных в анализ.
По словам исследователей, другие теории также предсказывали интеллект, но теория сетевой нейробиологии превзошла теории , ограниченные локализованными областями или сетями мозга , по ряду аспектов.
Полученные данные показывают, что «глобальная обработка информации» в мозге имеет основополагающее значение для того, насколько хорошо человек преодолевает когнитивные проблемы, сказал Барби.
«Вместо того, чтобы исходить из определенного региона или сети, разум, по-видимому, возникает из глобальной архитектуры мозга и отражает эффективность и гибкость общесистемной сетевой функции», — сказал он.
