Waarom zijn sommige mensen slimmer dan anderen? Sinds onheuglijke tijden proberen wetenschappers erachter te komen wat er moet gebeuren om het hoofd goed te laten begrijpen. Maar nu is het in ieder geval duidelijk: de lijst met componenten van intelligentie is langer dan verwacht.
In oktober 2018 liet Wenzel Grüs iets ongelooflijks zien aan miljoenen tv-kijkers: een student uit het kleine Duitse stadje Lastrut sloeg meer dan vijftig keer achter elkaar een voetbal met zijn hoofd zonder hem te laten vallen of op te pakken met zijn handen. Maar het feit dat het publiek van het Russische tv-programma "Amazing People" hem een enthousiast applaus toekende, werd niet alleen verklaard door de atletische behendigheid van de jongeman. Feit is dat hij, terwijl hij met de bal speelde, tussendoor het getal 67 verhoogde naar de vijfde macht, nadat hij in slechts 60 seconden een tiencijferig resultaat had ontvangen.
Wenzel, die nu 17 is, heeft een unieke wiskundige gave: hij vermenigvuldigt, deelt en haalt wortels uit twaalfcijferige getallen zonder pen, papier of andere hulpmiddelen. Bij het laatste wereldkampioenschap mondeling tellen behaalde hij de derde plaats. Zoals hij zelf zegt, kost het hem 50 tot 60 minuten om bijzonder moeilijke wiskundige problemen op te lossen: bijvoorbeeld wanneer hij een twintigcijferig getal moet ontbinden in priemfactoren. Hoe doet hij het? Waarschijnlijk speelt zijn korte-termijngeheugen hier de hoofdrol.
Het is duidelijk dat het brein van Wenzel enigszins superieur is aan het denkorgaan van zijn normaal begaafde leeftijdsgenoten. Tenminste als het om cijfers gaat. Maar waarom hebben sommige mensen in het algemeen grotere mentale vermogens dan anderen? Deze vraag hield de Britse natuuronderzoeker Francis Galton 150 jaar geleden nog bezig. Tegelijkertijd vestigde hij de aandacht op het feit dat verschillen in intelligentie vaak verband houden met de oorsprong van een persoon. In zijn werk Hereditary Genius concludeert hij dat menselijke intelligentie kan worden geërfd.
Zoals later bleek, was deze stelling van hem juist - althans gedeeltelijk. De Amerikaanse psychologen Thomas Bouchard en Matthew McGue analyseerden meer dan 100 gepubliceerde onderzoeken naar de gelijkenis van intelligentie tussen leden van dezelfde familie. In sommige werken zijn identieke tweelingen beschreven, die onmiddellijk na de geboorte werden gescheiden. Desondanks lieten ze bij intelligentietests bijna dezelfde resultaten zien. De tweeling die samen opgroeide, leken nog meer op elkaar in termen van mentale vermogens. Waarschijnlijk had ook de omgeving een belangrijke invloed op hen.
Tegenwoordig geloven wetenschappers dat 50-60% van de intelligentie wordt geërfd. Met andere woorden, het verschil in IQ tussen twee mensen is ruim de helft vanwege de structuur van hun DNA dat ze van hun ouders hebben ontvangen.
Op zoek naar genen voor intelligentie
De zoektocht naar de erfelijke materialen die hier specifiek voor verantwoordelijk zijn, heeft tot dusver weinig opgeleverd. Toegegeven, soms vonden ze enkele elementen die op het eerste gezicht verband hielden met intelligentie. Maar bij nader inzien bleek deze relatie vals te zijn. Er deed zich een paradoxale situatie voor: aan de ene kant bleken talloze onderzoeken een hoge erfelijke component van intelligentie te hebben. Aan de andere kant wist niemand welke genen hier specifiek verantwoordelijk voor waren.
De laatste tijd is het beeld enigszins veranderd, voornamelijk door technologische vooruitgang. Het bouwplan van elk individu zit vervat in zijn DNA - een soort gigantische encyclopedie, bestaande uit ongeveer 3 miljard letters. Helaas is het geschreven in een taal die we nauwelijks kennen. Hoewel we de brieven kunnen lezen, blijft de betekenis van de teksten van deze encyclopedie voor ons verborgen. Zelfs als wetenschappers erin slagen het hele DNA van een persoon te sequencen, weten ze niet welke delen ervan verantwoordelijk zijn voor zijn mentale vermogens.
Intelligentie en IQ
Het woord intellect komt van het Latijnse zelfstandig naamwoord intellectus, wat vertaald kan worden als "perceptie", "begrijpen", "begrijpen", "rede" of "geest". Psychologen zien intelligentie als een algemeen mentaal vermogen dat verschillende competenties omvat: bijvoorbeeld het vermogen om problemen op te lossen, complexe ideeën te begrijpen, abstract te denken en te leren van ervaring.
Intelligentie is meestal niet beperkt tot één onderwerp, zoals wiskunde. Iemand die goed is op het ene gebied, blinkt vaak uit op andere. Talent dat duidelijk tot één onderwerp beperkt is, is zeldzaam. Daarom gaan veel wetenschappers uit van het feit dat er een algemene factor van intelligentie is, de zogenaamde factor G.
Iedereen die intelligentie gaat bestuderen, heeft een methode nodig om deze objectief te meten. De eerste intelligentietest is ontwikkeld door de Franse psychologen Alfred Binet en Théodore Simon. Ze gebruikten het voor het eerst in 1904 om de intellectuele capaciteiten van schoolkinderen te beoordelen. Op basis van de voor dit doel ontwikkelde taken creëerden ze de zogenaamde "Binet-Simon schaal van mentale ontwikkeling". Met zijn hulp bepaalden ze de leeftijd van de intellectuele ontwikkeling van het kind. Het kwam overeen met een aantal op een schaal van problemen die het kind volledig kon oplossen.
In 1912 stelde de Duitse psycholoog William Stern een nieuwe methode voor waarbij de leeftijd van intellectuele ontwikkeling werd gedeeld door chronologische leeftijd, en de resulterende waarde werd het intelligentiequotiënt (IQ) genoemd. En hoewel de naam tot op de dag van vandaag bewaard is gebleven, beschrijft IQ vandaag niet langer leeftijdsverhoudingen. In plaats daarvan geeft IQ een idee van hoe het intelligentieniveau van een individu correleert met het intelligentieniveau van de gemiddelde persoon.
Mensen verschillen van elkaar en dus ook hun DNA-sets. Personen met een hoog IQ moeten echter op zijn minst overeenkomen met die delen van het DNA die met intelligentie worden geassocieerd. Wetenschappers gaan vandaag uit van deze fundamentele stelling. Door het DNA van honderdduizenden proefpersonen in miljoenen delen te vergelijken, kunnen wetenschappers de erfelijke regio's bepalen die bijdragen aan de vorming van hogere intellectuele vermogens.
De afgelopen jaren is een aantal vergelijkbare onderzoeken gepubliceerd. Dankzij deze analyses wordt het beeld steeds duidelijker: speciale mentale vermogens zijn niet alleen afhankelijk van erfelijke gegevens, maar ook van duizenden verschillende genen. En elk van hen levert slechts een kleine bijdrage aan het fenomeen intelligentie, soms slechts een paar honderdsten van een procent. "Er wordt nu aangenomen dat tweederde van alle menselijke variabele genen direct of indirect verband houdt met de ontwikkeling van de hersenen en dus mogelijk met intelligentie", zegt Lars Penke, hoogleraar biologische persoonlijkheidspsychologie aan de Georg August University in Göttingen.
Seven Sealed Mystery
Maar er is nog steeds één groot probleem: er zijn tegenwoordig tweeduizend plaatsen (loci) in de structuur van DNA die geassocieerd worden met intelligentie. Maar in veel gevallen is het nog niet duidelijk waarvoor deze loci precies verantwoordelijk zijn. Om dit mysterie op te lossen, observeren inlichtingenonderzoekers welke cellen waarschijnlijker dan andere reageren op nieuwe informatie. Dit kan betekenen dat deze cellen op de een of andere manier verbonden zijn met denkvermogen.
Tegelijkertijd worden wetenschappers constant geconfronteerd met een bepaalde groep neuronen - de zogenaamde piramidecellen. Ze groeien in de hersenschors, dat wil zeggen in die buitenste schil van de hersenen en het cerebellum, die experts de cortex noemen. Het bevat voornamelijk zenuwcellen die het zijn karakteristieke grijze kleur geven, daarom wordt het "grijze stof" genoemd.
Misschien spelen piramidale cellen een sleutelrol bij de vorming van intelligentie. Dat blijkt in ieder geval uit onderzoek van neurobioloog Natalia Goryunova, hoogleraar aan de Vrije Universiteit van Amsterdam.
Onlangs publiceerde Goryunova de resultaten van een onderzoek dat de aandacht van iedereen trok: ze vergeleek piramidale cellen bij proefpersonen met verschillende intellectuele vermogens. Weefselmonsters werden voornamelijk genomen uit materiaal dat werd verkregen tijdens operaties bij patiënten met epilepsie. In ernstige gevallen proberen neurochirurgen de focus van gevaarlijke aanvallen te verwijderen. Daarbij verwijderen ze altijd delen van gezond hersenmateriaal. Het was dit materiaal dat Goryunova bestudeerde.
Ze testte eerst hoe de piramidecellen erin reageren op elektrische impulsen. Vervolgens sneed ze elk monster in de dunste plakjes, fotografeerde ze onder een microscoop en monteerde ze weer op de computer tot een driedimensionaal beeld. Zo stelde ze bijvoorbeeld de lengte van dendrieten vast - de vertakte uitgroei van cellen waarmee ze elektrische signalen oppikken. “Tegelijkertijd hebben we een verband gelegd met het IQ van patiënten”, legt Goryunova uit. "Hoe langer en meer vertakt de dendrieten waren, hoe slimmer het individu was."
De onderzoeker legde dit op een heel eenvoudige manier uit: lange, vertakte dendrieten kunnen meer contacten leggen met andere cellen, dat wil zeggen dat ze meer informatie krijgen die ze kunnen verwerken. Daar komt nog een factor bij: "Door de sterke vertakking kunnen ze tegelijkertijd verschillende informatie in verschillende branches verwerken", benadrukt Goryunova. Door deze parallelle verwerking hebben cellen een groot rekenpotentieel. "Ze werken sneller en productiever", besluit Goryunova.
Slechts een deel van de waarheid
Hoe overtuigend dit proefschrift ook mag lijken, het kan niet als volledig bewezen worden beschouwd, zoals de onderzoeker zelf eerlijk toegeeft. Feit is dat de weefselmonsters die ze bestudeerde voornamelijk uit een zeer beperkt gebied in de slaapkwabben werden genomen. Dit is waar de meeste epileptische aanvallen optreden en daarom wordt in dit gebied in de regel een operatie voor epilepsie uitgevoerd. "We kunnen nog niet zeggen hoe de dingen in andere delen van de hersenen zijn", geeft Goryunova toe. "Maar nieuw, ongepubliceerd onderzoek van onze groep toont bijvoorbeeld aan dat de relatie tussen dendrietlengte en intelligentie sterker is in de linkerhersenhelft dan in de rechterhersenhelft."
Uit de onderzoeksresultaten van de Amsterdamse wetenschappers zijn nog geen algemene conclusies te trekken. Bovendien is er bewijs dat van precies het tegenovergestelde spreekt. Ze werden verkregen door een biopsycholoog uit Bochum, Erhan Genç. In 2018 onderzochten hij en zijn collega's ook hoe de structuur van grijze stof verschilt tussen zeer slimme en minder intelligente mensen. Tegelijkertijd kwam hij tot de conclusie dat de sterke vertakking van dendrieten schadelijker dan bevorderlijk is voor het denkvermogen.
Toegegeven, Gench onderzocht geen individuele piramidecellen, maar plaatste zijn proefpersonen in een hersenscanner. In principe zijn magnetische resonantiebeeldvormingsmachines niet geschikt om de fijnste vezelstructuren te onderzoeken - de resolutie van de beelden blijkt in de regel onvoldoende te zijn. Maar de wetenschappers van Bochum gebruikten een speciale methode om de richting van diffusie van weefselvloeistof te zien.
Dendrieten worden barrières voor vloeistof. Door diffusie te analyseren, is het mogelijk om te bepalen in welke richting de dendrieten zich bevinden, hoe vertakt ze zijn en hoe dicht ze bij elkaar zijn. Resultaat: bij slimmere mensen zijn de dendrieten van individuele zenuwcellen niet zo dicht en hebben ze niet de neiging uiteen te vallen in dunne "draden". Deze observatie staat lijnrecht tegenover de conclusies van de neurowetenschapper Natalia Goryunova.
Maar hebben piramidale cellen niet allerlei externe informatie nodig om hun taken in de hersenen uit te voeren? Hoe is dit consistent met de geïdentificeerde lage vertakkingsgraad? Gench vindt ook de verbinding tussen cellen belangrijk, maar die verbinding moet naar zijn mening een doel hebben. "Als je wilt dat de boom meer vrucht draagt, knip dan de extra takken af", legt hij uit. - Hetzelfde is het geval met synaptische verbindingen tussen neuronen: als we worden geboren, hebben we er veel van. Maar ons hele leven verdunnen we ze en laten we alleen de dingen achter die belangrijk voor ons zijn."
Vermoedelijk is het hierdoor mogelijk dat we informatie efficiënter kunnen verwerken.
De "levende rekenmachine" Wenzel Grius doet hetzelfde en schakelt alles om hem heen uit bij het oplossen van een probleem. Het verwerken van achtergrondprikkels zou op dit punt voor hem contraproductief zijn.
Mensen met een rijke intelligentie vertonen inderdaad meer gerichte hersenactiviteit dan minder hoogbegaafden wanneer ze een complex probleem moeten oplossen. Bovendien heeft hun denkorgaan minder energie nodig. Deze twee waarnemingen leidden tot de zogenaamde neurale hypothese van intelligentie-efficiëntie, volgens welke niet de intensiteit van de hersenen doorslaggevend is, maar efficiëntie.
Te veel koks bederven de bouillon
Gench gelooft dat zijn bevindingen deze theorie ondersteunen: "Als je te maken hebt met een enorm aantal verbindingen, waarbij elk kan bijdragen aan de oplossing van een probleem, dan maakt het de zaak eerder gecompliceerd dan dat het hem helpt", zegt hij. Volgens hem is het hetzelfde als advies vragen, zelfs aan vrienden die tv niet begrijpen, voordat ze een tv kopen. Daarom is het logisch om storende factoren te onderdrukken, meent de neurowetenschapper uit Bochum. Waarschijnlijk doen slimme mensen het beter dan anderen.
Maar hoe verhoudt dit zich tot de resultaten van de Amsterdamse groep onder leiding van Natalia Goryunova? Erkhan Gench wijst erop dat de kwestie mogelijk in verschillende meettechnieken zit. In tegenstelling tot de Nederlandse onderzoeker onderzocht hij individuele cellen niet onder een microscoop, maar mat hij de beweging van watermoleculen in weefsels. Hij wijst er ook op dat de vertakkingsgraad van piramidecellen in verschillende hersensectoren kan verschillen. "We hebben te maken met een mozaïek waar nog veel stukjes ontbreken."
Meer vergelijkbare onderzoeksresultaten worden elders gevonden: de dikte van de grijze stoflaag is cruciaal voor intellectueel vermogen - vermoedelijk omdat het grootste deel van de hersenschors meer neuronen bevat, wat betekent dat het meer 'computationeel potentieel' heeft. Tegenwoordig wordt deze verbinding als bewezen beschouwd en Natalia Goryunova bevestigde het opnieuw in haar werk. "Grootte is belangrijk" - dit werd 180 jaar geleden opgericht door de Duitse anatoom Friedrich Tiedemann. "Er is onmiskenbaar een verband tussen hersengrootte en intellectuele energie", schreef hij in 1837. Om het volume van de hersenen te meten vulde hij schedels van overleden mensen met droge gierst, maar dit verband wordt ook bevestigd door moderne meetmethoden met hersenscanners. Volgens verschillende schattingen6 tot 9% van de IQ-verschillen houden verband met verschillen in hersengrootte. En toch lijkt de dikte van de hersenschors kritiek te zijn.
Er is echter ook hier veel mysterie. Dit geldt zowel voor mannen als voor vrouwen, want bij beide geslachten komen kleinere hersenen overeen met kleinere mentale vermogens. Aan de andere kant hebben vrouwen gemiddeld 150 gram minder hersenen dan mannen, maar presteren ze op IQ-tests vergelijkbaar met mannen.
“Tegelijkertijd zijn de hersenstructuren van mannen en vrouwen verschillend”, legt Lars Penke van de Universiteit van Göttingen uit. "Mannen hebben meer grijze stof, wat betekent dat hun hersenschors dikker is, terwijl vrouwen meer witte stof hebben." Maar het is ook buitengewoon belangrijk voor ons vermogen om problemen op te lossen. Tegelijkertijd speelt het op het eerste gezicht niet zo'n opvallende rol als grijze stof. De witte stof is voornamelijk samengesteld uit lange zenuwvezels. Ze kunnen elektrische impulsen over grote afstanden overbrengen, soms tien centimeter of meer. Dit is mogelijk omdat ze perfect geïsoleerd zijn van hun omgeving door een laag vetverzadigde stof - myeline. Het is de myelineschede en geeft de vezels een witte kleur. Het voorkomt spanningsverlies door kortsluiting en versnelt ook de informatieoverdracht.
Breuken in de draden in de hersenen
Als piramidecellen als hersenverwerkers kunnen worden beschouwd, dan is de witte stof als een computerbus: dankzij dit kunnen de op grote afstand van elkaar gelegen hersencentra met elkaar communiceren en samenwerken bij het oplossen van problemen. Desondanks wordt witte stof al lang onderschat door inlichtingenonderzoekers.
Dat deze houding nu is veranderd, is ook de verdienste van Lars Penke. Enkele jaren geleden ontdekte hij dat witte stof er slechter aan toe is bij mensen met een verminderde intelligentie. In hun hersenen lopen de individuele communicatielijnen soms chaotisch, en niet netjes en parallel aan elkaar, de myeline-omhulling wordt niet optimaal gevormd en van tijd tot tijd treden zelfs "draadbreuken" op. "Als er meer van dergelijke ongevallen zijn, leidt dit tot een vertraging van de informatieverwerking en uiteindelijk tot het feit dat de persoon op intelligentietests slechtere resultaten laat zien dan anderen", legt de persoonlijkheidspsycholoog Penke uit. Geschat wordt dat ongeveer 10% van de verschillen in IQ te wijten zijn aan de toestand van de witte stof.
Maar terug naar de verschillen tussen de geslachten: volgens Penke zijn vrouwen volgens sommige onderzoeken even succesvol in intellectuele taken als mannen, maar soms gebruiken ze andere hersengebieden. De redenen kunnen alleen worden geraden. Deze afwijkingen kunnen gedeeltelijk worden verklaard door het verschil in de structuur van de witte stof - een communicatiekanaal tussen verschillende centra van de hersenen. “Hoe het ook zij, op basis van deze gegevens kunnen we duidelijk zien dat er meer dan één en enige mogelijkheid is om het intellect te gebruiken”, benadrukt de onderzoeker uit Bochum. "Verschillende combinaties van factoren kunnen leiden tot hetzelfde niveau van intelligentie."
Een "slimme kop" bestaat dus uit veel componenten, en hun verhouding kan variëren. Piramidale cellen zijn ook belangrijk als efficiënte processors, en witte stof als een systeem van snelle communicatie en een goed werkend werkgeheugen. Hieraan toegevoegd zijn optimale cerebrale circulatie, sterke immuniteit, actief energiemetabolisme, enzovoort. Hoe meer de wetenschap leert over het fenomeen intelligentie, hoe duidelijker het wordt dat het niet kan worden geassocieerd met slechts één component en zelfs niet met één specifiek deel van de hersenen.
Maar als alles werkt zoals het zou moeten, dan kan het menselijk brein verbazingwekkende dingen doen. Dit is te zien aan het voorbeeld van de Zuid-Koreaanse kernfysicus Kim Un Yong, die met een IQ van 210 wordt beschouwd als de slimste persoon op aarde. Op zevenjarige leeftijd loste hij complexe integrale vergelijkingen op in een Japanse televisieshow. Op achtjarige leeftijd werd hij uitgenodigd voor NASA in de Verenigde Staten, waar hij tien jaar werkte.
Toegegeven, Kim waarschuwt zelf voor het overdreven benadrukken van IQ. In een artikel uit 2010 in de Korea Herald schreef hij dat zeer intelligente mensen niet almachtig zijn. Net als wereldrecords voor atleten zijn hoge IQ's slechts één manifestatie van menselijk talent. "Als er een breed scala aan geschenken is, dan is de mijne er maar een deel van."