Οι επιστήμονες έχουν εργαστεί για δεκαετίες για να κατανοήσουν πώς η δομή του εγκεφάλου και η λειτουργική συνδεσιμότητα οδηγούν τη νοημοσύνη. Μια νέα ανάλυση προσφέρει την πιο ξεκάθαρη εικόνα για το πώς διάφορες περιοχές του εγκεφάλου και νευρωνικά δίκτυα συμβάλλουν στην ικανότητα επίλυσης προβλημάτων ενός ατόμου σε διάφορα πλαίσια, ένα χαρακτηριστικό γνωστό ως γενική νοημοσύνη, αναφέρουν ερευνητές.
Αναλυτικά τα ευρήματά τους στο περιοδικό Human Brain Mapping.
Η μελέτη χρησιμοποίησε «προγνωστική μοντελοποίηση με βάση το συνδετικό σύστημα» για να συγκρίνει πέντε θεωρίες σχετικά με το πώς ο εγκέφαλος δημιουργεί νοημοσύνη, δήλωσε ο Aron Barbey, καθηγητής ψυχολογίας, βιομηχανικής και νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Illinois Urbana-Champaign που ηγήθηκε της νέας εργασίας με την πρώτη συγγραφέας Evan Anderson, τώρα ερευνητής της Ball Aerospace and Technologies Corp. που εργάζεται στο Ερευνητικό Εργαστήριο της Πολεμικής Αεροπορίας.
«Για να κατανοήσουν τις αξιοσημείωτες γνωστικές ικανότητες που αποτελούν τη βάση της νοημοσύνης, οι νευροεπιστήμονες εξετάζουν τα βιολογικά τους θεμέλια στον εγκέφαλο», είπε ο Barbey. «Οι σύγχρονες θεωρίες προσπαθούν να εξηγήσουν πώς η ικανότητά μας για επίλυση προβλημάτων ενεργοποιείται από την αρχιτεκτονική επεξεργασίας πληροφοριών του εγκεφάλου».
Η βιολογική κατανόηση αυτών των γνωστικών ικανοτήτων απαιτεί «τον χαρακτηρισμό του τρόπου με τον οποίο οι ατομικές διαφορές στη νοημοσύνη και στην ικανότητα επίλυσης προβλημάτων σχετίζονται με την υποκείμενη αρχιτεκτονική και τους νευρικούς μηχανισμούς των δικτύων του εγκεφάλου», είπε ο Άντερσον.
Ιστορικά, οι θεωρίες της νοημοσύνης επικεντρώθηκαν σε εντοπισμένες περιοχές του εγκεφάλου όπως ο προμετωπιαίος φλοιός, ο οποίος παίζει βασικό ρόλο σε γνωστικές διαδικασίες όπως ο σχεδιασμός, η επίλυση προβλημάτων και η λήψη αποφάσεων. Πιο πρόσφατες θεωρίες δίνουν έμφαση σε συγκεκριμένα δίκτυα εγκεφάλου, ενώ άλλες εξετάζουν πώς τα διαφορετικά δίκτυα επικαλύπτονται και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, είπε ο Barbey. Αυτός και ο Άντερσον δοκίμασαν αυτές τις καθιερωμένες θεωρίες έναντι της δικής τους «θεωρίας της νευροεπιστήμης δικτύου», η οποία υποστηρίζει ότι η νοημοσύνη αναδύεται από την παγκόσμια αρχιτεκτονική του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένων τόσο των ισχυρών όσο και των αδύναμων συνδέσεων.
«Οι ισχυρές συνδέσεις περιλαμβάνουν πολύ συνδεδεμένους κόμβους επεξεργασίας πληροφοριών που δημιουργούνται όταν μαθαίνουμε για τον κόσμο και γινόμαστε ικανοί στην επίλυση οικείων προβλημάτων», είπε ο Άντερσον. «Οι αδύναμες συνδέσεις έχουν λιγότερους νευρικούς δεσμούς, αλλά επιτρέπουν την ευελιξία και την προσαρμοστική επίλυση προβλημάτων». Μαζί, αυτές οι συνδέσεις «παρέχουν την αρχιτεκτονική δικτύου που είναι απαραίτητη για την επίλυση των ποικίλων προβλημάτων που αντιμετωπίζουμε στη ζωή».
Για να δοκιμάσει τις ιδέες της, η ομάδα στρατολόγησε μια δημογραφικά διαφορετική ομάδα 297 προπτυχιακών φοιτητών, ζητώντας πρώτα από κάθε συμμετέχοντα να υποβληθεί σε μια ολοκληρωμένη σειρά τεστ σχεδιασμένων για τη μέτρηση των δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων και της προσαρμοστικότητας σε διάφορα περιβάλλοντα. Αυτά και παρόμοια διαφορετικά τεστ χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση της γενικής νοημοσύνης, είπε ο Barbey.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέλεξαν λειτουργικές μαγνητικές τομογραφίες σε κατάσταση ηρεμίας για κάθε συμμετέχοντα.
«Μία από τις πραγματικά ενδιαφέρουσες ιδιότητες του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι το πώς ενσωματώνει έναν πλούσιο αστερισμό δικτύων που είναι ενεργά ακόμα και όταν είμαστε σε ηρεμία», είπε ο Barbey. «Αυτά τα δίκτυα δημιουργούν τη βιολογική υποδομή του νου και πιστεύεται ότι είναι εγγενείς ιδιότητες του εγκεφάλου».
Αυτά περιλαμβάνουν το μετωπικό δίκτυο, το οποίο επιτρέπει τον γνωστικό έλεγχο και τη λήψη αποφάσεων με γνώμονα τους στόχους. το ραχιαίο δίκτυο προσοχής, το οποίο βοηθά στην οπτική και χωρική επίγνωση. και το εξέχον δίκτυο, το οποίο κατευθύνει την προσοχή στα πιο σχετικά ερεθίσματα. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι η δραστηριότητα αυτών και άλλων δικτύων όταν ένα άτομο είναι ξύπνιο αλλά δεν ασχολείται με μια εργασία ή δεν δίνει προσοχή σε εξωτερικά γεγονότα «προβλέπει αξιόπιστα τις γνωστικές μας δεξιότητες και ικανότητες», είπε ο Barbey.
«Μπορούμε να διερευνήσουμε συστηματικά πόσο καλά μια θεωρία προβλέπει τη γενική νοημοσύνη με βάση τη συνδεσιμότητα των περιοχών του εγκεφάλου ή των δικτύων που συνεπάγεται η θεωρία», είπε ο Άντερσον. «Αυτή η προσέγγιση μας επέτρεψε να συγκρίνουμε άμεσα στοιχεία για τις προβλέψεις της νευροεπιστήμης που γίνονται από τις τρέχουσες θεωρίες».
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά ολόκληρου του εγκεφάλου παρήγαγαν τις πιο ακριβείς προβλέψεις για την ικανότητα επίλυσης προβλημάτων και την προσαρμοστικότητα ενός ατόμου. Αυτό ισχύει ακόμη και όταν υπολογίζεται ο αριθμός των περιοχών του εγκεφάλου που περιλαμβάνονται στην ανάλυση.
Οι άλλες θεωρίες ήταν επίσης προγνωστικές της νοημοσύνης, είπαν οι ερευνητές, αλλά η θεωρία της νευροεπιστήμης του δικτύου ξεπέρασε αυτές που περιορίζονται σε εντοπισμένες περιοχές ή δίκτυα του εγκεφάλου από πολλές απόψεις.
Τα ευρήματα αποκαλύπτουν ότι η «παγκόσμια επεξεργασία πληροφοριών» στον εγκέφαλο είναι θεμελιώδης για το πόσο καλά ένα άτομο ξεπερνά τις γνωστικές προκλήσεις, είπε ο Barbey.
«Αντί να προέρχεται από μια συγκεκριμένη περιοχή ή δίκτυο, η νοημοσύνη φαίνεται να αναδύεται από την παγκόσμια αρχιτεκτονική του εγκεφάλου και να αντικατοπτρίζει την αποτελεσματικότητα και την ευελιξία της λειτουργίας του δικτύου σε όλο το σύστημα», είπε.
Αναφορά: Anderson ED, Barbey AK. Διερεύνηση των θεωριών της γνωσιακής νευροεπιστήμης της ανθρώπινης νοημοσύνης: Μια προσέγγιση προγνωστικής μοντελοποίησης που βασίζεται σε συνδετικό σύστημα. Human Brain Mapping. 2022
Πρωτότυπη ιστορία από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις
