ABOVE: © DUNG HOANG
V roce 1987 zdokumentoval politolog James Flynn z Otagské univerzity na Novém Zélandu zvláštní jev: rozsáhlý nárůst inteligence u více lidských populací v průběhu času. Ve čtrnácti zemích, kde byly k dispozici desetileté průměrné výsledky IQ velkých skupin populace, došlo ve všech k vzestupu – v některých případech dramatickému. Například děti v Japonsku získaly v letech 1951 až 1975 v testu známém jako Wechslerova inteligenční škála pro děti v průměru 20 bodů. Ve Francii dosáhl v roce 1974 průměrný osmnáctiletý muž v testu rozumových schopností o 25 bodů lepšího výsledku než jeho protějšek v roce 1949.1
Flynn měl zpočátku podezření, že tento trend odráží chybné testy. Přesto v následujících letech další údaje a analýzy podpořily myšlenku, že lidská inteligence v čase roste. Mezi navrhovaná vysvětlení tohoto jevu, dnes známého jako Flynnův efekt, patří například zvyšující se vzdělání, lepší výživa, větší využívání technologií a snížení expozice olovu. Počínaje lidmi narozenými v 70. letech 20. století se v některých západoevropských zemích tento trend obrátil, což prohloubilo záhadu, co stojí za generačními výkyvy. O příčině těchto trendů však zatím nepanuje shoda.
Základním problémem při pochopení Flynnova efektu je definice inteligence. Na počátku 20. století anglický psycholog Charles Spearman poprvé vypozoroval, že průměrný výkon lidí při řešení různých zdánlivě nesouvisejících mentálních úkolů – například při posuzování, zda je jedno závaží těžší než druhé, nebo při rychlém stisknutí tlačítka po rozsvícení světla – předpovídá náš průměrný výkon při řešení zcela jiných úkolů. Spearman navrhl, že za tuto podobnost je zodpovědná jediná míra obecné inteligence, g.
Vědci navrhli biologické mechanismy pro rozdíly mezi jednotlivými úrovněmi g, od velikosti a hustoty mozku přes synchronizaci nervové aktivity až po celkové propojení v mozkové kůře. Přesný fyziologický původ g však není zdaleka vyřešen a jednoduché vysvětlení rozdílů v inteligenci mezi jednotlivci vědcům stále uniká. Nedávná studie provedená na 1475 dospívajících z celé Evropy uvádí, že inteligence měřená kognitivním testem souvisí s celou řadou biologických znaků, včetně známých genetických markerů, epigenetických modifikací genu zapojeného do dopaminové signalizace, hustoty šedé hmoty ve striatu (hlavního hráče při řízení motoriky a reakci na odměnu) a aktivace striata v reakci na překvapivou odměnu.2
Pochopení lidské chytrosti se stalo ještě náročnějším kvůli snahám některých lidí v oboru i mimo něj, kteří do něj chtějí vnést pseudovědecké koncepty. Studium inteligence bylo občas poskvrněno například eugenikou, „vědeckým“ rasismem a sexismem. Ještě v roce 2014 se bývalý vědecký autor deníku New York Times Nicholas Wade dostal pod palbu kritiky za to, co kritici označili za chybnou interpretaci genetických studií, která naznačovala, že rasa může korelovat s průměrnými rozdíly v inteligenci a dalších vlastnostech. Nehledě na oprávněnost takových analýz, pro dnešní výzkumníky inteligence není kategorizace konečným cílem.
„Důvod, proč se zajímám o testy fluidní inteligence“ – které se zaměřují spíše na schopnost řešit problémy než na naučené znalosti – „není ve skutečnosti ten, že bych chtěl vědět, co způsobuje, že jeden člověk je lepší než druhý,“ říká neurobiolog John Duncan z Cambridgeské univerzity. „Je to důležité pro každého, protože tyto funkce jsou v mysli každého člověka a bylo by velmi hezké vědět, jak fungují.“
Při hledání g
G a testy IQ (neboli inteligenčního kvocientu), které se ho snaží měřit, se od Spearmanových dob ukázaly jako pozoruhodně trvanlivé. Mnohé studie podpořily jeho zjištění o měřitelné korelaci mezi výkony jedince v různorodých kognitivních testech. A g zajímá výzkumníky, protože jeho účinky sahají daleko za hranice akademických a pracovních výsledků. Studie za studií ukazují, že vyšší IQ je spojeno s výsledky, jako je vyšší příjem a dosažené vzdělání, a také s nižším rizikem chronických onemocnění, invalidity a předčasného úmrtí.
Počáteční studie lidí s poraněním mozku uváděly, že čelní laloky mají zásadní význam pro řešení problémů. Koncem 80. let 20. století Richard Haier z Kalifornské univerzity v Irvine a jeho kolegové snímali mozky lidí, kteří řešili abstraktní rozumové hádanky, což oživilo specifické oblasti v čelním, temenním a týlním mozkovém laloku i komunikaci mezi nimi. Čelní laloky jsou spojeny s plánováním a pozorností, temenní laloky interpretují smyslové informace a týlní lalok zpracovává vizuální informace – všechny tyto schopnosti jsou užitečné při řešení hádanek. Větší aktivita však neznamenala větší kognitivní schopnosti, poznamenává Haier. „Lidé s nejvyššími výsledky v testech ve skutečnosti vykazovali nejnižší mozkovou aktivitu, což naznačuje, že vás nedělá chytrým to, jak tvrdě váš mozek pracuje, ale to, jak efektivně váš mozek pracuje.“
V roce 2007 Haier a Rex Jung z Univerzity v Novém Mexiku na základě těchto a dalších neurozobrazovacích studií navrhli teorii parieto-frontální integrace, která tvrdí, že oblasti mozku identifikované v Haierových a dalších studiích jsou pro inteligenci klíčové.3 (Viz infografika.) Haier a další vědci však od té doby zjistili, že vzorce aktivace se při plnění stejných mentálních úkolů liší, a to i u lidí s podobnou inteligencí. To podle něj naznačuje, že existují různé cesty, které mozek může použít k dosažení stejného konečného bodu.
Lidé s nejvyššími výsledky v testech ve skutečnosti vykazovali nejnižší mozkovou aktivitu, což naznačuje, že to, jak tvrdě váš mozek pracuje, vás nedělá chytrými, ale jak efektivně váš mozek pracuje.
-Richard Haier, University of California, Irvine
Dalším problémem při hledání sídla g pomocí zobrazování mozku je podle některých názorů to, že naše přístroje jsou stále jednoduše příliš hrubé na to, aby přinesly uspokojivé odpovědi. Například Haierovo PET skenování v 80. letech sledovalo radioaktivně značenou glukózu v mozku, aby získalo obraz metabolické aktivity během 30minutového okna v orgánu, jehož buňky spolu komunikují v řádu milisekund. Moderní snímání pomocí fMRI je sice časově přesnější, ale sleduje pouze průtok krve mozkem, nikoli skutečnou aktivitu jednotlivých neuronů. „Je to, jako kdybyste se snažili pochopit principy lidské řeči a jediné, co byste mohli poslouchat, by byla hlasitost hluku vycházejícího z celého města,“ říká Duncan.“
Modely inteligence
Navíc někteří vědci začínají zpochybňovat předpoklad, že klíč k inteligenci lze spatřovat v anatomických rysech mozku. „Ve 20. století převládal názor, že anatomie je osud,“ říká neurofyziolog Earl Miller z Picowerova institutu pro učení a paměť při MIT; v posledních 10 až 15 letech se však ukazuje, že tento názor je příliš zjednodušený.
Výzkumníci začali navrhovat alternativní vlastnosti mozku, které by mohly být základem inteligence. Miller například sledoval chování mozkových vln, které vznikají při synchronním střelbě více neuronů, a hledal v nich vodítka pro určení IQ. V jedné nedávné studii spolu s kolegy připojil EEG elektrody k hlavám opic, které byly naučeny uvolnit tyč, pokud viděly stejnou sekvenci objektů, jakou viděly před chvílí. Úkol se opíral o pracovní paměť, tedy schopnost zpřístupňovat a ukládat kousky relevantních informací, a vyvolával výbuchy vysokofrekvenčních vln γ a nízkofrekvenčních vln β. Když nebyly záblesky synchronizovány v obvyklých okamžicích v průběhu úkolu, zvířata dělala chyby.4
Rozlišování chytrosti
Biologický základ rozdílů v lidské inteligenci není dobře znám, ale výzkum v neurovědách, psychologii a dalších oborech začal přinášet poznatky o tom, co může být základem těchto rozdílů. Jedna ze známých hypotéz, podpořená důkazy ze skenování mozku a studií lidí s mozkovými lézemi, předpokládá, že inteligence je usazena v určitých shlucích neuronů v mozku, z nichž mnohé se nacházejí v prefrontální a parietální kůře. Tato hypotéza, známá jako fronto-parietální integrace, tvrdí, že struktura těchto oblastí, jejich aktivita a spojení mezi nimi se u jednotlivých lidí liší a korelují s výkonem v kognitivních úlohách.
Výzkumníci navrhli také řadu dalších hypotéz, které mají vysvětlit individuální rozdíly v lidské inteligenci. Rozmanitost navrhovaných mechanismů podtrhuje vědeckou nejistotu ohledně toho, jak přesně inteligence vzniká. Níže jsou uvedeny tři z těchto hypotéz, z nichž každá je podložena experimentálními důkazy a výpočetním modelováním:
Celkové schéma mozkové komunikace je dalším kandidátem na vysvětlení inteligence. Začátkem tohoto roku Aron Barbey, psycholog z Illinoiské univerzity v Urbana-Champaign, navrhl tuto myšlenku, kterou nazývá teorií síťové neurovědy,5 přičemž se odvolává na studie, které ke sledování spojení mezi oblastmi mozku používají techniky, jako je difuzní tenzorová magnetická rezonance. Barbey není zdaleka první, kdo naznačuje, že schopnost různých částí mozku vzájemně komunikovat je pro inteligenci klíčová, ale celomozková povaha teorie síťové neurovědy kontrastuje se zavedenějšími modely, jako je teorie parieto-frontální integrace, které se zaměřují na konkrétní oblasti. „Obecná inteligence vychází z individuálních rozdílů v topologii a dynamice celého systému lidského mozku,“ říká Barbey v rozhovoru pro časopis The Scientist.
Obecná inteligence vychází z individuálních rozdílů v topologii a dynamice celého systému lidského mozku.
-Aron Barbey, University of Illinois at Urbana-Champaign
Emiliano Santarnecchi z Harvardovy univerzity a Simone Rossi z univerzity v italské Sieně také tvrdí, že inteligence je vlastností celého mozku, ale za klíč k chytrosti považují celkovou plasticitu. Podle Santarnecchiho lze plasticitu, tedy schopnost mozku reorganizovat, měřit pomocí charakteru mozkové aktivity, která vzniká v reakci na transkraniální magnetickou nebo elektrickou stimulaci. „Existují jedinci, kteří generují odezvu, která je pouze s ostatními uzly stejné sítě, na kterou se zaměřujeme.“ A pak jsou lidé, v jejichž mozku „se signál začne šířit všude“. Jeho skupina zjistila, že vyšší inteligence, měřená testy IQ, odpovídá specifičtější síťové odezvě, což podle Santarnecchiho hypotézy „odráží nějaký druh. … vyšší efektivitu v inteligentnějších mozcích.“
I přes odhalené náznaky toho, jak inteligence vzniká, je Santarnecchi frustrován tím, že výzkum nepřinesl konkrétnější odpovědi na to, co považuje za jeden z hlavních problémů neurovědy. Aby tento nedostatek vyřešil, stojí nyní v čele konsorcia kognitivních neurovědců, inženýrů, evolučních biologů a výzkumníků z dalších oborů, kteří diskutují o přístupech k biologickému základu inteligence. Santarnecchi by rád viděl manipulaci s mozkem, například pomocí neinvazivní stimulace, aby zjistil příčinné vztahy mezi mozkovou aktivitou a kognitivním výkonem. „O inteligenci toho nyní víme hodně,“ říká, „ale myslím, že je načase pokusit se odpovědět na tuto otázku jiným způsobem.“
Putting the g in genes
Jako neurovědci zkoumají mozek, jak jeho struktura a aktivita souvisí s inteligencí, genetici přistupují k inteligenci z jiného úhlu. Na základě toho, co zatím zjistili, odhaduje psycholožka Sophie von Stummová z London School of Economics, že se ukáže, že asi 25 procent individuálních rozdílů v inteligenci lze vysvětlit jednonukleotidovými polymorfismy v genomu.
Aby našli geny, které hrají roli v inteligenci, prozkoumali vědci genomy tisíců lidí. Začátkem tohoto roku například ekonom Daniel Benjamin z University of Southern California a jeho kolegové prověřili údaje o více než 1,1 milionu osob evropského původu a identifikovali více než 1 200 míst v genomu spojených s dosaženým vzděláním, což je běžný ukazatel inteligence.7 Vzhledem k tomu, že v mnoha typech lékařských studií, v nichž se sekvenuje DNA, jsou osoby dotazovány na jejich vzdělání, což pomáhá kontrolovat socioekonomické faktory v pozdějších analýzách, je takových údajů dostatek. A přestože korelace mezi vzděláním a inteligencí je nedokonalá, „inteligence a školní výsledky jsou vysoce korelované a geneticky velmi silně korelované,“ říká von Stumm, který se nedávno stal spoluautorem přehledu o genetice inteligence.8 Celkově dosud identifikované geny v Benjaminově studii vysvětlovaly asi 11 procent individuální variability v úrovni vzdělání; pro srovnání, příjem domácnosti vysvětloval 7 procent.
Takéto celogenomové asociační studie (GWAS) jsou omezené v tom, co prozrazují o biologii, která působí na inteligenci a dosažené vzdělání, protože o dosud identifikovaných genech je třeba se ještě mnoho dozvědět. Benjamin však říká, že existují určité náznaky. Například geny se známými funkcemi, které se objevily v jeho nedávné studii, „se zdají být zapojeny do téměř všech aspektů vývoje mozku a komunikace mezi neurony, ale ne do gliových buněk,“ říká Benjamin. Protože gliové buňky ovlivňují, jak rychle si neurony navzájem předávají signály, naznačuje to, že rychlost střelby není faktorem rozdílů v dosaženém vzdělání.
Jiné geny zřejmě spojují inteligenci s různými mozkovými chorobami. Například Danielle Posthuma z VU University Amsterdam a její kolegové v preprintu GWAS zveřejněném v loňském roce identifikovali souvislosti mezi výsledky kognitivních testů a variantami, které negativně korelují s depresí, ADHD a schizofrenií, což naznačuje možný mechanismus známých souvislostí mezi inteligencí a nižším rizikem duševních poruch. Výzkumníci také našli varianty související s inteligencí, které pozitivně korelují s autismem.9
Von Stumm je skeptický k tomu, že genetická data přinesou v blízké době užitečné informace o tom, jak inteligence vyplývá ze struktury nebo funkce mozku. GWAS však může přinést poznatky o inteligenci méně přímým způsobem. Benjamin a jeho kolegové na základě svých výsledků navrhli polygenní skóre, které koreluje s úrovní vzdělání. Přestože není dostatečně silné na to, aby se dalo použít k předpovídání schopností jednotlivců, mělo by se podle Benjamina toto skóre ukázat jako užitečné pro výzkumníky, protože jim umožňuje kontrolovat genetiku v analýzách, jejichž cílem je identifikovat faktory prostředí, které ovlivňují inteligenci. „Náš výzkum umožní lépe odpovědět na otázky, jaké druhy zásahů do prostředí zlepšují výsledky studentů,“ říká.
Von Stumm plánuje využít Benjaminovo polygenní skóre k tomu, aby dal dohromady, jak se geny a prostředí vzájemně ovlivňují. „Poprvé můžeme přímo testovat,“ říká von Stumm, „zda děti, které vyrůstají v chudých rodinách. . s menšími zdroji, zda jejich genetické rozdíly předpovídají jejich školní výsledky stejně jako u dětí, které vyrůstají v bohatších rodinách, které mají všechny možnosti na světě, aby se chopily vzdělávacích příležitostí, které odpovídají jejich genetickým předpokladům.“
Zvyšování IQ
Myšlenka manipulace s inteligencí je lákavá a není nouze o snahy právě o to. Jednou z taktik, která se kdysi zdála být pro zvýšení inteligence slibná, je používání her na trénování mozku. S tréninkem hráči zlepšují své výkony v těchto jednoduchých videohrách, které se spoléhají na dovednosti, jako je rychlá reakční doba nebo krátkodobé zapamatování. Přehledy četných studií však nenalezly žádné dobré důkazy o tom, že tyto hry posilují celkové kognitivní schopnosti, a trénink mozku tohoto druhu je nyní obecně považován za zklamání.
Transkraniální stimulace mozku, která vysílá mírné elektrické nebo magnetické impulzy skrze lebku, prokázala v posledních desetiletích určitý potenciál pro zvýšení inteligence. V roce 2015 například neurolog Emiliano Santarnecchi z Harvard Medical School a jeho kolegové zjistili, že subjekty řešily hádanky rychleji při jednom typu transkraniální stimulace střídavým proudem, zatímco metaanalýza z roku 2015 zjistila „významné a spolehlivé účinky“ jiného typu elektrické stimulace, transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (Curr Biol, 23:1449-53).
Magnetická stimulace sice přinesla podobně lákavé výsledky, ale studie elektrické i magnetické stimulace také vyvolaly pochybnosti o účinnosti těchto technik, a dokonce i vědci, kteří věří, že mohou zlepšit kognitivní výkon, připouštějí, že k jejich klinickému využití máme ještě daleko.
Viz „Noninvasive Brain Stimulation Modulates Memory Networks“
Jeden z osvědčených způsobů, který vědci znají, jak zvýšit inteligenci, je staré dobré vzdělávání. V metaanalýze zveřejněné na začátku tohoto roku tým vedený tehdejším neuropsychologem z Edinburské univerzity Stuartem Ritchiem (nyní působí na King’s College London) proséval matoucí faktory z údajů uvedených v mnoha studiích a zjistil, že školní vzdělávání – bez ohledu na věk nebo úroveň vzdělání – zvyšuje IQ v průměru o jeden až pět bodů ročně (Psychol Sci, 29:1358-69). Výzkumníci, včetně vývojové kognitivní neurovědkyně Adele Diamondové z University of British Columbia, se snaží pochopit, jaké prvky vzdělávání jsou pro mozek nejpřínosnější.
„Inteligence předpovídá celou řadu důležitých věcí,“ jako jsou dosažené vzdělání, kariérní úspěch a fyzické a duševní zdraví, píše Ritchie v e-mailu pro The Scientist, „takže by bylo nesmírně užitečné, kdybychom měli spolehlivé způsoby jejího zvyšování.“
Myšlení o myšlení
Nejen biologie inteligence zůstává černou skříňkou; vědci se stále snaží obalit samotný koncept. Myšlenka, že g představuje jedinečnou vlastnost mozku, byla totiž zpochybněna. Zatímco užitečnost a vypovídací schopnost g jako indexu je všeobecně přijímána, zastánci alternativních modelů jej považují za průměr nebo souhrn kognitivních schopností, nikoliv za jejich příčinu.
Loni neurolog z Cambridgeské univerzity Rogier Kievit a jeho kolegové publikovali studii, podle níž je IQ indexem kolektivní síly více specializovaných kognitivních schopností, které se vzájemně posilují. Výsledky byly založeny na výsledcích testů slovní zásoby a vizuálního uvažování u stovky obyvatel Spojeného království v pozdním věku a na začátku 20 let a u stejných subjektů o rok a půl později. Díky údajům o stejných lidech ve dvou časových bodech mohli vědci podle Kievita zkoumat, zda výkon v jedné kognitivní dovednosti, jako je slovní zásoba nebo uvažování, může předpovědět míru zlepšení v jiné oblasti. Pomocí algoritmů, které předpovídaly, k jakým změnám by mělo dojít podle různých modelů inteligence, došli vědci k závěru, že nejlépe odpovídá mutualismus, tedy myšlenka, že různé kognitivní schopnosti se navzájem podporují v pozitivních zpětných vazbách.10
V roce 2016 Andrew Conway z Claremont Graduate University v Kalifornii a Kristóf Kovács, nyní z Eötvös Loránd University v Maďarsku, předložili jiný argument pro zapojení více kognitivních procesů do inteligence.11 V jejich modelu hrají při plnění kognitivních úkolů roli neuronové sítě specifické pro danou aplikaci – například ty, které jsou potřebné k provádění jednoduchých matematických úkonů nebo k orientaci v prostředí – a výkonné procesy na vysoké úrovni, které jsou určeny pro obecné účely, jako je rozdělení problému na řadu malých, zvládnutelných bloků. Právě skutečnost, že různé úkoly využívají stejné výkonné procesy, vysvětluje, proč výkony jednotlivců v různých úkolech korelují, a je to průměrná síla těchto procesů vyššího řádu, nikoliv jediná schopnost, která se měří pomocí g, tvrdí výzkumníci. Neurovědci by mohli dosáhnout většího pokroku v pochopení inteligence, kdyby hledali vlastnosti mozku, které provádějí konkrétní výkonné procesy, spíše než sídlo jediného faktoru g, říká Kovács.
Když se vědci potýkají s neřešitelným fenoménem inteligence, vyvstává filozofická otázka: Je náš druh dostatečně chytrý na to, aby pochopil podstatu své vlastní inteligence? Přestože se pracovníci v této oblasti obecně shodují, že věda má před sebou ještě dlouhou cestu k pochopení toho, jak myslíme, většina z nich vyjadřuje opatrný optimismus, že nadcházející desetiletí přinesou zásadní poznatky.
„Nyní vidíme rozvoj nejen mapování mozkových spojení u člověka… začínáme také mapovat synapse,“ říká Haier. „To posune naše chápání základních biologických mechanismů takových věcí, jako je inteligence… na zcela novou úroveň.“
- J. Flynn, „Massive IQ gains in 14 nations:
- J.A. Kaminski et al., „Epigenetic variance in dopamine D2 receptor: What IQ tests really measure,“ Psychol Bull, 101:171-91, 1987: A marker of IQ malleability?“. Transl Psychiat, 8:169, 2018.
- R.E. Jung, R.J. Haier, „The parieto-frontal integration theory (P-FIT) of intelligence: Behav Brain Sci, 30:135-87, 2007.
- M. Lundqvist et al., „Gamma and beta bursts during working memory readout suggest roles in its volitional control,“ Nat Comm, 9:394, 2018.
- A.K. Barbey, „Network neuroscience theory of human intelligence,“ Trends Cogn Sci, 22:8-20, 2018.
- E. Santarnecchi, S. Rossi, „Advances in the neuroscience of intelligence:
- J. J. Lee et al., „Gene discovery and polygenic prediction from a genome-wide association study of educational attainment in 1.1 million individuals,“ Nat Genet, 50:1112-21, 2018.
- R. Plomin, S. von Stumm, „The new genetics of intelligence,“ Nat Rev Genet, 19:148-59, 2018.
- J.E. Savage et al., „Genome-wide association meta-analysis in 269,867 individuals identifies new genetic and functional links to intelligence,“ Nat Genet, 50:912-19, 2018.
- R.A. Kievit et al., „Mutualistic coupling between vocabulary and reasoning supports cognitive development during late adolescence and early adulthood,“ Psychol Sci, 28:1419-31, 2017.
- K. Kovács, A.R.A. Conway, „Process overlap theory: A unified account of the general factor of intelligence,“ Psychol Inq, 27:151-177, 2016.
.