Die Frage, was Intelligenz ausmacht und wie sie im Gehirn verankert ist, beschäftigt Wissenschaftler und Laien gleichermaßen. Lange Zeit wurden Unterschiede in der Intelligenz vor allem auf Unterschiede in einzelnen Hirnregionen zurückgeführt. Doch aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Vernetzung und Organisation des Gehirns eine ebenso wichtige Rolle spielen.
Die modulare Organisation des Gehirns
Das menschliche Gehirn ist modular organisiert, ähnlich wie ein soziales Netzwerk. Es besteht aus Subnetzwerken von Hirnregionen, die untereinander eng vernetzt sind, während sie zum Rest des Netzwerks nur schwache Verbindungen haben. Eine Studie von Wissenschaftlern der Goethe-Universität Frankfurt hat gezeigt, dass bei intelligenteren Personen bestimmte Gehirnregionen stärker am Informationsaustausch zwischen diesen Subnetzwerken beteiligt sind. Dies ermöglicht eine schnellere und effizientere Kommunikation bedeutsamer Informationen.
Gleichzeitig identifizierten die Forscher Regionen, die bei intelligenteren Personen stärker vom restlichen Netzwerk abgekoppelt sind. Dies könnte dazu beitragen, dass Gedanken besser gegen störende Einflüsse abgeschirmt sind. "Wir gehen davon aus, dass Netzwerkmerkmale, die wir bei intelligenteren Personen in stärkerer Ausprägung gefunden haben, es den Menschen erleichtern, sich gedanklich auf etwas zu konzentrieren und dabei irrelevante, möglicherweise störende Reize auszublenden", sagt Ulrike Basten von der Goethe-Universität Frankfurt.
Effiziente Verbindungen und geringere Dendritendichte
Die Effizienz der Verbindungen zwischen den für die Intelligenz wichtigen Gehirnbereichen scheint ein entscheidender Faktor zu sein. Mithilfe der diffusionsgewichteten Kernspintomographie konnte gezeigt werden, dass bei intelligenten Menschen der Wasserfluss im Gehirn gelenkter und gerichteter ist. Dies deutet auf effiziente Verbindungen zwischen den relevanten Arealen hin.
Ein weiterer Faktor für Intelligenz ist die Dendritendichte. Dendriten sind Zellfortsätze im Gehirn, mit denen eine Nervenzelle Kontakt zu anderen Nervenzellen aufnimmt. Eine Studie aus dem Jahr 2018 ergab, dass intelligentere Menschen eine geringere Dendritendichte in bestimmten Hirnbereichen aufweisen. Dies könnte darauf hindeuten, dass ihre Gehirne weniger vernetzt und damit effizienter aufgebaut sind. Die Forscher erklären sich dies damit, dass eine geringere Dendritendichte unwichtige Informationen unterdrückt, wodurch intelligente Menschen Aufgaben effizienter lösen können.
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Gehirnaktivität und Aufgaben-Schwierigkeitsgrad
Auch die Gehirnaktivität beim Lösen von Aufgaben unterscheidet sich zwischen intelligenten und weniger intelligenten Menschen. Kluge Personen müssen sich bei einfachen und mittelschweren Aufgaben weniger anstrengen und laufen erst bei schweren Aufgaben zu voller Power auf. Durchschnittlich intelligente Personen zeigen dagegen bei mittelschweren Aufgaben am meisten Aktivität.
Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass intelligentere Menschen bei schwierigen Aufgaben länger am Ball bleiben und sich stark auf die Lösung der Aufgabe konzentrieren, während andere früher aufgeben und quasi abschalten.
Multitasking und die Anpassungsfähigkeit des Gehirns
Eine neue Studie, die in der Fachzeitschrift "Cerebral Cortex" erschienen ist, legt nahe, dass intelligente Menschen leichter zwischen Ruhezustand und verschiedenen Aufgabenzuständen wechseln können. Die Netzwerkarchitektur im Gehirn von Personen mit höheren Intelligenzwerten ähnelt bereits im Grundzustand der Architektur, die für verschiedene kognitive Anforderungen erforderlich ist.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die funktionellen Netzwerke von Menschen mit einem höheren Intelligenzwert beim Wechsel zwischen verschiedenen kognitiven Zuständen eine geringere Anpassung erfordern. Intelligenz ist demnach ein Phänomen des gesamten Gehirns, sich an verschiedenen Anforderungen anzupassen.
Geschwindigkeit ist nicht alles: Langsameres Denken für komplexe Aufgaben
Entgegen der Annahme, dass intelligente Menschen "schneller" denken, haben Forschende des BIH und der Charité herausgefunden, dass sie für schwierige Aufgaben mehr Zeit benötigen als weniger intelligente Menschen. In personalisierten Gehirnsimulationen zeigte sich, dass Gehirne mit verringerter Synchronisation zwischen den Hirnarealen bei Entscheidungen regelrecht "zu voreiligen Schlüssen springen", anstatt abzuwarten, bis vorgeschaltete Gehirnregionen die benötigten Verarbeitungsschritte zur Problemlösung beenden konnten.
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Die Gehirnmodelle der Teilnehmer mit höherer Punktzahl benötigten auch mehr Zeit für das Lösen komplizierter Aufgaben und machten dabei auch weniger Fehler. Dies deutet darauf hin, dass intelligente Menschen Informationen gründlicher verarbeiten und bewusster entscheiden.
Die Rolle der Synchronisation im Gehirn
Die Synchronisation, also das Bilden funktionaler Netzwerke im Gehirn, verändert die Eigenschaften des Arbeitsgedächtnisses und somit auch die Fähigkeit, längere Zeit ohne Entscheidung "auszuhalten". Bei komplizierteren Aufgaben muss man Dinge im Arbeitsgedächtnis behalten, während man weitere Lösungen sucht, und diese dann miteinander in Einklang bringt. Dieses Sammeln von Beweisen für eine bestimmte Lösung dauert manchmal länger, führt dann aber auch zu besseren Ergebnissen.
Intelligenz: Ein Zusammenspiel verschiedener Faktoren
Die aktuelle Forschungslage deutet darauf hin, dass es nicht einen einzigen Faktor gibt, der die Intelligenz bestimmt. Vielmehr ist es ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Faktoren, darunter die modulare Organisation des Gehirns, die Effizienz der Verbindungen zwischen Hirnregionen, die Dendritendichte, die Gehirnaktivität und die Anpassungsfähigkeit des Gehirns.
Auch die Frage, ob Intelligenz eher angeboren oder erworben ist, ist noch nicht abschließend geklärt. Es ist möglich, dass manche Menschen aufgrund einer biologischen Veranlagung Hirnnetzwerke ausbilden, die intelligente Leistungen wahrscheinlicher machen. Genauso gut kann sich aber umgekehrt der häufigere Gebrauch des Gehirns für intelligentere Leistungen positiv auf die Ausformung der Netzwerke im Gehirn auswirken. Nach bisherigen Erkenntnissen gehen die Forscher davon aus, dass ein Wechselspiel zwischen Anlage und Umwelt am wahrscheinlichsten ist.
Die Bedeutung für die Behandlung neurologischer Erkrankungen
Die Erkenntnisse über die neuronalen Grundlagen der Intelligenz könnten auch für die Behandlung von Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Demenz oder Parkinson von großem Interesse sein. Die verbesserte Simulationstechnologie kann auch der personalisierten Planung von chirurgischen oder medikamentösen Eingriffen oder der Gehirnstimulation zugute kommen.
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