211service.com
Hersenbeelden onthullen het geheim van een hoger IQ
Nieuw onderzoek suggereert dat de isolatielaag die de neurale bedrading in de hersenen bedekt, een cruciale rol speelt bij het bepalen van intelligentie. Bovendien blijkt de kwaliteit van deze isolatie grotendeels genetisch bepaald te zijn, wat het idee dat IQ deels erfelijk is, verder ondersteunt.
Gepixelde hersenen: Onderaan toont een MRI-afbeelding een deel van het menselijk brein. Bovenaan wordt een vergroot gedeelte van deze sectie getoond, gemaakt met behulp van diffusiebeeldvorming. Om het beeld te maken, maten wetenschappers de richting van de waterdiffusie in hersenweefsel. De bloembladen op elk punt tonen de richtingen van de snelste diffusie. Deze zijn uitgelijnd langs de neurale paden van de hersenen, omdat water gericht diffundeert langs de goed geïsoleerde neurale draden die elektrische signalen dragen. De verschillende richtingen van diffusie zijn kleurgecodeerd rood, groen en blauw. In dit voorbeeld onthullen de felrode gebieden het dikke vezelkanaal, de corpus callosum , die informatie tussen de linker- en rechterkant van de hersenen overdraagt.
De bevindingen, die het resultaat zijn van een gedetailleerde studie van de hersenen van tweelingen, duiden erop hoe de steeds beter wordende technologie voor hersenbeeldvorming licht kan werpen op enkele van onze meest elementaire kenmerken.
De studie beantwoordt enkele zeer fundamentele vragen over hoe de hersenen intelligentie uitdrukken, zegt Philip Shaw, een kinderpsychiater bij het National Institute of Mental Health, in Bethesda, MD, die niet betrokken was bij het onderzoek.
De neurale draden die elektrische berichten van cel naar cel in de hersenen verzenden, zijn bedekt met een vetlaag die myeline wordt genoemd. Net als de isolatie op een elektrische draad, voorkomt myeline dat er stroom uit de draad lekt en verhoogt het de snelheid waarmee berichten door de hersenen reizen - hoe hoger de kwaliteit van de myeline, hoe sneller de berichten reizen. Deze met myeline gecoate banen vormen de witte stof van de hersenen, terwijl de lichamen van neurale cellen grijze stof worden genoemd.
Witte materie is op de meeste hersenscans onzichtbaar, maar een recent ontwikkelde variant van magnetische resonantiebeeldvorming, diffusie-tensorbeeldvorming (DTI) genaamd, stelt wetenschappers in staat om de complexe neurale bedrading in onze hersenen in kaart te brengen door de diffusie van watermoleculen door weefsel te meten. Dankzij de vette myeline-coating diffundeert water langs de lengte van neurale draden, terwijl het in andere soorten hersenweefsel in alle verschillende richtingen beweegt. Onderzoekers kunnen de richting van de snelste diffusie op elk punt in de hersenen berekenen en vervolgens een afbeelding maken van de vezelkanalen van de hersenen. Een goed georganiseerd brein heeft goed functionerende myeline, waarin duidelijk te zien is dat water langs specifieke paden beweegt. Diffusiebeeldvorming geeft een beeld van hoe intact je hersenverbindingen zijn, zegt Paul Thompson , een neurowetenschapper aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, die de studie leidde.
Thompson en zijn collega's namen DTI-scans van 92 twee-eiige en identieke tweelingen. Ze vonden een sterke correlatie tussen de integriteit van de witte stof en de prestaties op een standaard IQ-test. In de toekomst gaan we de structuur van de witte stof zeker beschouwen als een belangrijke bijdrage aan intelligentie, zegt Van Wedeen , een neurowetenschapper in het Massachusetts General Hospital in Boston, die ook niet bij het onderzoek betrokken was. Het verandert ook hoe je denkt over wat IQ meet, zegt Wedeen. Het onderzoek is vorige maand gepubliceerd in de Journal of Neuroscience .
IQ overerving: Door de hersenscans van tweelingen te vergelijken, ontdekten wetenschappers dat de kwaliteit van het vetweefsel dat neurale draden isoleert grotendeels erfelijk is. De pariëtale kwab, die betrokken is bij logica en wiskunde, is voor 85 procent genetisch bepaald, terwijl de visuele cortex voor ongeveer 76 procent is, en de temporale kwab, die betrokken is bij leren en geheugen, is slechts voor 45 procent genetisch bepaald.
Als witte stof gekoppeld is aan zowel verwerkingssnelheid als IQ, roept dit de vraag op: is intelligentie slechts een functie van hoe snel je hersenen werken? Eerder onderzoek heeft de verwerkingssnelheid gekoppeld aan IQ, maar de tests die in het onderzoek worden gebruikt, zijn metingen van algemene intelligentie, waaronder verbale vaardigheden, wiskunde en logica. Verwerkingssnelheid speelt een grote rol in hoe intelligent je bent, maar het is niet de enige factor, zegt Shaw.
De nieuwe studie is een van de eerste die een specifieke neurale architectuur koppelt aan IQ bij gezonde personen. De meeste mensen hebben zich gericht op grijze materie, zegt Shaw. Dit is een goed bewijs dat we ook naar witte stof zouden moeten kijken. Eerdere studies met DTI hebben schade aan de witte stof in verband gebracht met de ziekte van Alzheimer, chronisch alcoholisme en traumatisch hersenletsel.
De UCLA-onderzoekers gingen nog een stap verder in de studie door de witte stof-architectuur te vergelijken van identieke tweelingen, die bijna al hun DNA delen, en twee-eiige tweelingen, die slechts de helft delen. Resultaten toonden aan dat de kwaliteit van de witte stof sterk genetisch bepaald is, hoewel de invloed van genetica verschilt per hersengebied. Volgens de bevindingen kan ongeveer 85 procent van de variatie in witte stof in de pariëtale kwab, die betrokken is bij wiskunde, logica en visueel-ruimtelijke vaardigheden, worden toegeschreven aan genetica. Maar slechts ongeveer 45 procent van de variatie in de temporale kwab, die een centrale rol speelt bij leren en geheugen, lijkt te worden geërfd.
Thompson en zijn medewerkers hebben ook het DNA van de tweeling geanalyseerd en zijn nu op zoek naar specifieke genetische variaties die verband houden met de kwaliteit van de witte stof in de hersenen. De onderzoekers hebben al een kandidaat gevonden: het gen voor een eiwit genaamd BDNF, dat celgroei bevordert. Mensen met één variatie hebben meer intacte vezels, zegt Thompson.
De zoektocht naar de genetische en neuroanatomische basis van intelligentie is controversieel, vooral omdat tegenstanders vrezen dat het een deterministische kijk op vaardigheden en opleiding zal voortbrengen. Mensen maken zich zorgen dat als iets genetisch is, ze niet de macht hebben om het te beïnvloeden, zegt Thompson. Maar dat is helemaal niet waar. Zo kunnen zowel een gemiddelde hardloper als een genetisch begaafde persoon baat hebben bij training.
Maar het debat kan betwistbaar zijn, omdat, zoals Wedeen opmerkt, het onwaarschijnlijk is dat een individuele hersenscan iemands IQ kan voorspellen. Het rapport beschreef geaggregeerde gegevens over het aantal individuen, zegt hij. Dat is niet hetzelfde als zeggen dat we een scan kunnen doen en iemands intelligentie kunnen bepalen. Dat kan in het verschiet liggen, maar dat weten we nog niet.