Inteligência: da genética aos "fios" e "processadores" do cérebro humano

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Por que algumas pessoas são mais inteligentes do que outras? Desde tempos imemoriais, os cientistas vêm tentando descobrir o que fazer para manter a mente limpa. Referindo-se a uma série de estudos científicos, Spektrum discute os componentes da inteligência - da genética aos "fios" e "processador" do cérebro humano.

Por que algumas pessoas são mais inteligentes do que outras? Desde tempos imemoriais, os cientistas vêm tentando descobrir o que precisa ser feito para que a cabeça pense bem. Mas agora está pelo menos claro: a lista de componentes da inteligência é mais longa do que o esperado.

Em outubro de 2018, Wenzel Grüs mostrou algo incrível para milhões de telespectadores: um estudante da pequena cidade alemã de Lastrut acertou uma bola de futebol com a cabeça mais de cinquenta vezes seguidas, nunca a deixando cair ou pegando com as mãos. Mas o fato de que o público do programa de TV russo "Amazing People" o premiou com aplausos entusiásticos não foi explicado apenas pela destreza atlética do jovem. O fato é que, jogando bola, ele entre as vezes elevou o número 67 à quinta potência, tendo recebido um resultado de dez dígitos em apenas 60 segundos.

Wenzel, que hoje tem 17 anos, tem um dom matemático único: ele multiplica, divide e extrai raízes de números de doze dígitos sem caneta, papel ou outros recursos. No último campeonato mundial de contagem oral, conquistou o terceiro lugar. Como ele mesmo diz, leva de 50 a 60 minutos para resolver problemas matemáticos especialmente difíceis: por exemplo, quando precisa fatorar um número de vinte dígitos em fatores primos. Como ele faz isso? Provavelmente, sua memória de curto prazo desempenha o papel principal aqui.

É claro que o cérebro de Wenzel é um tanto superior ao órgão pensante de seus colegas normalmente talentosos. Pelo menos quando se trata de números. Mas por que, em geral, algumas pessoas têm maior capacidade mental do que outras? Essa questão ainda estava na mente do pesquisador da natureza britânico Francis Galton, 150 anos atrás. Ao mesmo tempo, chamou a atenção para o fato de que muitas vezes as diferenças de inteligência estão associadas à origem de uma pessoa. Em sua obra Hereditary Genius, ele conclui que a inteligência humana pode ser herdada.

Coquetel Multi-Ingrediente

Como descobri mais tarde, essa tese dele estava correta - pelo menos em parte. Os psicólogos americanos Thomas Bouchard e Matthew McGue analisaram mais de 100 estudos publicados sobre a similaridade de inteligência entre membros da mesma família. Em algumas obras, gêmeos idênticos foram descritos, separados imediatamente após o nascimento. Apesar disso, em testes de inteligência, eles mostraram quase os mesmos resultados. Os gêmeos que cresceram juntos eram ainda mais semelhantes em termos de habilidades mentais. Provavelmente, o meio ambiente também teve uma influência importante sobre eles.

Hoje, os cientistas acreditam que 50-60% da inteligência é herdada. Em outras palavras, a diferença de QI entre duas pessoas é uma boa metade devido à estrutura de seu DNA recebido de seus pais.

Em busca de genes para inteligência

No entanto, a busca pelos materiais hereditários especificamente responsáveis por isso levou a pouco até agora. É verdade que às vezes eles encontraram alguns elementos que à primeira vista estavam relacionados à inteligência. Mas, após uma inspeção mais detalhada, essa relação revelou-se falsa. Uma situação paradoxal surgiu: por um lado, inúmeros estudos provaram um alto componente hereditário da inteligência. Por outro lado, ninguém sabia quais genes eram especificamente responsáveis por isso.

Recentemente, o quadro mudou um pouco, principalmente devido ao progresso tecnológico. O plano de construção de cada indivíduo está contido em seu DNA - uma espécie de enciclopédia gigante, composta por aproximadamente 3 bilhões de letras. Infelizmente, está escrito em uma linguagem que mal conhecemos. Embora possamos ler as cartas, o significado dos textos desta enciclopédia permanece oculto para nós. Mesmo que os cientistas consigam sequenciar todo o DNA de uma pessoa, eles não sabem quais partes dele são responsáveis por suas habilidades mentais.

Inteligência e QI

A palavra intelecto vem do substantivo latino intellectus, que pode ser traduzido como "percepção", "compreensão", "compreensão", "razão" ou "mente". Os psicólogos entendem a inteligência como uma habilidade mental geral que abrange várias competências: por exemplo, a habilidade de resolver problemas, entender ideias complexas, pensar abstratamente e aprender com a experiência.

A inteligência geralmente não se limita a um assunto, como matemática. Alguém que é bom em uma área geralmente se sobressai em outras. Talentos claramente limitados a um assunto são raros. Portanto, muitos cientistas partem do fato de que existe um fator geral de inteligência, o chamado fator G.

Quem quer estudar inteligência precisa de um método para medi-la objetivamente. O primeiro teste de inteligência foi desenvolvido pelos psicólogos franceses Alfred Binet e Théodore Simon. Eles o usaram pela primeira vez em 1904 para avaliar as habilidades intelectuais de crianças em idade escolar. Com base nas tarefas desenvolvidas para esse fim, eles criaram a chamada "escala de desenvolvimento mental de Binet-Simon". Com sua ajuda, eles determinaram a idade de desenvolvimento intelectual da criança. Correspondeu a um número em uma escala de problemas que a criança poderia resolver completamente.

Em 1912, o psicólogo alemão William Stern propôs um novo método em que a idade de desenvolvimento intelectual era dividida pela idade cronológica, e o valor resultante era denominado quociente de inteligência (QI). E embora o nome tenha sobrevivido até hoje, hoje o QI não descreve mais as proporções de idade. Em vez disso, o QI dá uma ideia de como o nível de inteligência de um indivíduo se correlaciona com o nível de inteligência da pessoa média.

As pessoas diferem umas das outras e, conseqüentemente, seus conjuntos de DNA são diferentes. No entanto, os indivíduos com alto QI devem corresponder pelo menos às partes do DNA que estão associadas à inteligência. Os cientistas hoje procedem dessa tese fundamental. Comparando o DNA de centenas de milhares de cobaias em milhões de partes, os cientistas podem identificar as regiões hereditárias que contribuem para a formação de habilidades intelectuais superiores.

Vários estudos semelhantes foram publicados nos últimos anos. Graças a essas análises, o quadro se torna cada vez mais claro: habilidades mentais especiais dependem não apenas de dados hereditários, mas de milhares de genes diferentes. E cada um deles dá apenas uma pequena contribuição para o fenômeno da inteligência, às vezes apenas alguns centésimos de um por cento. “Acredita-se agora que dois terços de todos os genes variáveis humanos estão direta ou indiretamente associados ao desenvolvimento do cérebro e, portanto, potencialmente à inteligência”, enfatiza Lars Penke, professor de psicologia da personalidade biológica na Universidade Georg August em Göttingen.

Sete Mistério Selado

Mas ainda há um grande problema: hoje existem 2.000 lugares (loci) conhecidos na estrutura do DNA que estão associados à inteligência. Mas, em muitos casos, ainda não está claro pelo que exatamente esses loci são responsáveis. Para resolver esse quebra-cabeça, os pesquisadores de inteligência observam quais células têm maior probabilidade do que outras de responder a novas informações. Isso pode significar que essas células estão de alguma forma conectadas com as habilidades de pensamento.

Ao mesmo tempo, os cientistas se deparam constantemente com um certo grupo de neurônios - as chamadas células piramidais. Eles crescem no córtex cerebral, ou seja, naquela camada externa do cérebro e do cerebelo, que os especialistas chamam de córtex. Contém principalmente células nervosas que lhe conferem sua cor cinza característica, razão pela qual é denominado "matéria cinzenta".

Talvez as células piramidais desempenhem um papel fundamental na formação da inteligência. Isso é indicado, em todo caso, pelos resultados dos estudos da neurobióloga Natalia Goryunova, professora da Universidade Livre de Amsterdã.

Recentemente, Goryunova publicou os resultados de um estudo que atraiu a atenção de todos: ela comparou células piramidais em indivíduos com diferentes habilidades intelectuais. As amostras de tecido foram coletadas principalmente de material obtido durante operações em pacientes com epilepsia. Em casos graves, os neurocirurgiões tentam remover o foco de convulsões perigosas. Ao fazer isso, eles sempre removem partes do material cerebral saudável. Foi esse material que Goryunova estudou.

Ela primeiro testou como as células piramidais contidas nele reagem aos impulsos elétricos. Ela então cortou cada amostra em fatias mais finas, fotografou-as sob um microscópio e montou-as novamente no computador em uma imagem tridimensional. Assim, ela, por exemplo, estabeleceu o comprimento dos dendritos - excrescências ramificadas de células, com a ajuda dos quais captam sinais elétricos. “Ao mesmo tempo, estabelecemos uma conexão com o QI dos pacientes”, explica Goryunova. "Quanto mais longos e ramificados os dendritos eram, mais inteligente era o indivíduo."

O pesquisador explica de forma muito simples: os dendritos longos e ramificados podem fazer mais contatos com outras células, ou seja, recebem mais informações que podem processar. Soma-se a isso outro fator: “Devido à forte ramificação, eles podem processar simultaneamente diferentes informações em diferentes ramos”, enfatiza Goryunova. Devido a esse processamento paralelo, as células apresentam grande potencial computacional. “Eles trabalham com mais rapidez e produtividade”, conclui Goryunova.

Apenas parte da verdade

Por mais convincente que possa parecer essa tese, ela não pode ser considerada totalmente comprovada, como a própria pesquisadora admite francamente. O fato é que as amostras de tecido que ela examinou foram retiradas principalmente de uma área muito limitada dos lobos temporais. A maioria das crises epilépticas ocorre nesse local e, portanto, como regra, a cirurgia para epilepsia é realizada nessa área. “Ainda não podemos dizer como são as coisas em outras partes do cérebro”, admite Goryunova. "Mas resultados de pesquisas novas, ainda não publicadas, de nosso grupo mostram, por exemplo, que a relação entre o comprimento dos dendritos e a inteligência é mais forte no lado esquerdo do cérebro do que no direito."

Ainda é impossível tirar quaisquer conclusões gerais dos resultados da pesquisa dos cientistas de Amsterdã. Além disso, há evidências que falam exatamente o oposto. Eles foram obtidos por Erhan Genç, biopsicólogo de Bochum. Em 2018, ele e seus colegas também investigaram como a estrutura da massa cinzenta difere entre pessoas muito inteligentes e menos inteligentes. Ao mesmo tempo, ele chegou à conclusão de que a forte ramificação dos dendritos é mais prejudicial do que propícia à capacidade de raciocínio.

É verdade que Gench não examinou células piramidais individuais, mas colocou seus assuntos em um scanner cerebral. Em princípio, a ressonância magnética não é adequada para examinar as melhores estruturas de fibra - a resolução das imagens, via de regra, acaba sendo insuficiente. Mas os cientistas de Bochum usaram um método especial para ver a direção da difusão do fluido do tecido.

Os dendritos tornam-se barreiras ao fluido. Ao analisar a difusão, é possível determinar em que direção os dendritos estão localizados, quão ramificados eles são e quão próximos estão uns dos outros. Resultado: em pessoas mais inteligentes, os dendritos das células nervosas individuais não são tão densos e não tendem a se desintegrar em "fios" finos. Esta observação é diametralmente oposta às conclusões da neurocientista Natalia Goryunova.

Mas as células piramidais não precisam de uma variedade de informações externas para realizar suas tarefas no cérebro? Como isso é consistente com o baixo grau de ramificação identificado? Gench também considera importante a conexão entre as células, mas, em sua opinião, essa conexão deveria ter um propósito. “Se você quer que a árvore dê mais frutos, corte os galhos extras”, explica ele. - O mesmo acontece com as conexões sinápticas entre neurônios: quando nascemos, temos muitos. Mas no curso de nossa vida nós os diluímos e deixamos apenas aqueles que são importantes para nós."

Presumivelmente, é graças a isso que podemos processar as informações com mais eficiência.

A "calculadora viva" Wenzel Grüs faz o mesmo, desligando tudo ao seu redor ao resolver um problema. Processar estímulos de fundo seria contraproducente para ele neste ponto.

Na verdade, pessoas com inteligência rica mostram atividade cerebral mais focada do que pessoas menos talentosas quando precisam resolver um problema complexo. Além disso, seu órgão pensante requer menos energia. Essas duas observações levaram à chamada hipótese neural da eficiência da inteligência, segundo a qual não é a intensidade do cérebro que é decisiva, mas a eficiência.

Muitos cozinheiros estragam a sopa

Gench acredita que suas descobertas apóiam esta teoria: “Se você está lidando com um grande número de conexões, em que cada uma pode contribuir para a solução de um problema, isso complica o assunto em vez de ajudá-lo”, diz ele. Segundo ele, é o mesmo que pedir conselhos até daqueles amigos que não entendem de TV antes de comprar uma TV. Portanto, faz sentido suprimir fatores interferentes - esta é a opinião do neurocientista de Bochum. Provavelmente pessoas inteligentes fazem isso melhor do que outras.

Mas como isso se compara aos resultados do grupo de Amsterdã liderado por Natalia Goryunova? Erkhan Gench ressalta que o assunto pode estar em diferentes técnicas de medição. Ao contrário do pesquisador holandês, ele não examinou células individuais sob um microscópio, mas mediu o movimento das moléculas de água nos tecidos. Ele também aponta que o grau de ramificação das células piramidais em diferentes setores do cérebro pode ser diferente. "Trata-se de um mosaico que ainda carece de muitas peças."

Resultados de pesquisas mais semelhantes são encontrados em outros lugares: a espessura da camada de massa cinzenta é crítica para a inteligência - presumivelmente porque o córtex volumoso contém mais neurônios, o que significa que tem mais "potencial computacional". Até o momento, essa conexão é considerada comprovada, e Natalia Goryunova mais uma vez a confirmou em seu trabalho. "O tamanho importa" - isso foi estabelecido há 180 anos pelo anatomista alemão Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). “Há inegavelmente uma ligação entre o tamanho do cérebro e a energia intelectual”, escreveu ele em 1837. Para medir o volume do cérebro, ele encheu os crânios de pessoas falecidas com painço seco, mas essa conexão também é confirmada por métodos modernos de medição usando scanners de cérebro. De acordo com várias estimativas, de 6 a 9% das diferenças no QI estão associadas à diferença no tamanho do cérebro. E, no entanto, a espessura do córtex cerebral parece ser crítica.

No entanto, também há muito mistério aqui. Isso se aplica igualmente a homens e mulheres, porque em ambos os sexos, cérebros menores também correspondem a capacidades mentais menores. Por outro lado, as mulheres têm em média 150 gramas a menos de cérebro do que os homens, mas têm um desempenho semelhante ao dos homens nos testes de QI.

“Ao mesmo tempo, as estruturas cerebrais de homens e mulheres são diferentes”, explica Lars Penke, da Universidade de Göttingen. "Os homens têm mais massa cinzenta, o que significa que o córtex cerebral é mais espesso, enquanto as mulheres têm mais massa branca." Mas também é extremamente importante para nossa capacidade de resolver problemas. Ao mesmo tempo, à primeira vista, não desempenha um papel tão perceptível como a massa cinzenta. A substância branca é composta principalmente de fibras nervosas longas. Eles podem transmitir impulsos elétricos por longas distâncias, às vezes dez centímetros ou mais. Isso é possível porque eles estão soberbamente isolados de seus arredores por uma camada de substância saturada de gordura - a mielina. É a bainha de mielina e dá às fibras uma cor branca. Impede a perda de tensão devido a curtos-circuitos e também acelera a transferência de informações.

Quebra nos "fios" do cérebro

Se as células piramidais podem ser consideradas processadores cerebrais, então a substância branca é como um barramento de computador: graças a ela, centros cerebrais localizados a grandes distâncias uns dos outros podem se comunicar entre si e cooperar na resolução de problemas. Apesar disso, a substância branca há muito tempo é subestimada pelos pesquisadores de inteligência.

O fato de essa atitude agora ter mudado se deve, entre outras coisas, a Lars Penke. Vários anos atrás, ele descobriu que a substância branca está em um estado pior em pessoas com inteligência reduzida. Em seus cérebros, as linhas de comunicação individuais às vezes correm caoticamente, e não ordenadamente e paralelas umas às outras, a bainha de mielina não é formada de maneira ideal e de vez em quando ocorrem até mesmo "rupturas de fio". “Se houver mais acidentes desse tipo, isso leva a uma desaceleração no processamento de informações e, em última instância, ao fato de que o indivíduo nos testes de inteligência apresenta resultados piores do que os outros”, explica o psicólogo da personalidade Penke. Estima-se que cerca de 10% das diferenças no QI são devidas ao estado da substância branca.

Mas voltando às diferenças entre os sexos: de acordo com Penke, de acordo com alguns estudos, as mulheres têm tanto sucesso em tarefas intelectuais quanto os homens, mas às vezes usam outras áreas do cérebro. As razões só podem ser adivinhadas. Em parte, esses desvios podem ser explicados pela diferença na estrutura da substância branca - um canal de comunicação entre diferentes centros do cérebro. “Seja como for, com base nesses dados, podemos ver claramente que existe mais de uma e única oportunidade de usar o intelecto”, enfatiza a pesquisadora de Bochum. "Diferentes combinações de fatores podem levar ao mesmo nível de inteligência."

Assim, uma “cabeça inteligente” é composta de muitos componentes e sua proporção pode variar. As células piramidais também são importantes como processadores eficientes, e a substância branca como um sistema de comunicação rápida e uma memória de trabalho que funcione bem. Soma-se a isso a circulação cerebral ideal, imunidade forte, metabolismo energético ativo e assim por diante. Quanto mais a ciência aprende sobre o fenômeno da inteligência, mais claro se torna que ele não pode ser associado a apenas um componente e até mesmo a uma parte específica do cérebro.

Mas se tudo funcionar como deveria, o cérebro humano é capaz de fazer coisas incríveis. Isso pode ser visto no exemplo do físico nuclear sul-coreano Kim Un Young, que, com um QI de 210, é considerado a pessoa mais inteligente da Terra. Aos sete anos, ele estava resolvendo equações integrais complexas em um programa de televisão japonês. Aos oito anos, foi convidado para a NASA dos Estados Unidos, onde trabalhou por dez anos.

É verdade que o próprio Kim adverte contra dar muita importância ao QI. Em um artigo de 2010 no Korea Herald, ele escreveu que pessoas altamente inteligentes não são onipotentes. Como recordes mundiais para atletas, QIs elevados são apenas uma manifestação do talento humano. "Se houver uma grande variedade de presentes, o meu é apenas parte deles."