Die Suche nach dem anatomischen Sitz der Intelligenz im Gehirn hat zu vielen verschiedenen Ideen inspiriert. Das Gehirn in seiner Gänze stand genauso unter „Verdacht“ wie der im Laufe der menschlichen Evolution angeblich besonders stark angeschwollene Frontallappen. Zudem nahm man strukturelle Merkmale unter die Lupe, die die Kommunikation zwischen verschiedenen Gehirnregionen verbessern könnten. Die bislang beste Antwort geht inzwischen davon aus, dass all dies ein bisschen stimmt.
Das Netzwerk der Intelligenz: Die Parieto-Frontale Integrationstheorie (P-FIT)
Bestimmte Gehirnregionen, die vor allem im Frontal- und Parietallappen liegen, aber auch im Temporal- und Okzipitallappen, bilden ein dezentrales Netzwerk der Intelligenz. Besser entwickelte und stärker verknüpfte Strukturen in diesen Bereichen bedeuten in der Regel auch einen höheren IQ. Wie das funktioniert, erklärt ein Modell, das wie ein Fitnessprogramm klingt: P-FIT, die Parieto-Frontale Integrationstheorie. In Teamarbeit bringen die Komponenten dieses Hirnnetzwerks dabei Höchstleistungen bei der gezielten und konzentrierten Verarbeitung und Integration vielfältiger Informationen.
Die P-FIT-Komponenten steuern dabei unterschiedliche Zutaten zur Schlauheit bei. Haier und Jung ordnen ihnen zudem mehrere Stufen der „intelligenten“ Informationsverarbeitung zu. Beispielsweise verarbeiten verschiedene Regionen des Netzwerkes auf der ersten Stufe zunächst Sinneseindrücke. Auf den weiteren Stufen werden diese Sinnesinformationen zusammengeführt und ausgewertet. Unter anderem Areale im Frontallappen testen dabei verschiedene Lösungen für das jeweils gerade anstehende Problem. Viele weitere Studien haben P-FIT seitdem weitgehend unterstützt und noch um einige Komponenten erweitert.
Die Rolle von Hirnschäden und der Einfluss auf die Intelligenz
Eine wichtige Rolle ergab sich dabei auch für Merkmale, die ein effektives Arbeitsgedächtnis unterstützen. Die Myelinschicht isoliert die Nervenfortsätze und ermöglicht so eine schnellere Signalübertragung und damit bessere Kommunikation zwischen den P-FIT-Zentren. Auch eine besonders gut ausgeprägte Verbindung zwischen den Gehirnhälften brachten mehrere Arbeiten mit höherer Intelligenz in Verbindung.
Der deutsche Neurologe Hans Helmut Kornhuber (1928−2009) folgerte beispielsweise aus Untersuchungen an Kindern mit Schäden in der Großhirnrinde, dass jedes Prozent zerstörtes Gewebe mit einer Minderung um drei bis vier IQ-Punkte einhergehe. Ihre Untersuchungen zeigten, dass Schädigungen in den P-FIT-Arealen die Intelligenz besonders beeinträchtigten.
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Albert Einsteins Gehirn: Ein Fallbeispiel für P-FIT
Was sich in vielen Studien und unter Ausreizung moderner bildgebender Verfahren erst herauskristallisiert hat, bestätigt anekdotenhaft auch ein Blick zurück in die Ära vor dem Hirnscanner: Die altmodische Analyse von Albert Einsteins genialem Gehirn, das 1955 erst fotografiert und dann in 240 Würfel zerschnitten wurde, passt prima zu P-FIT. Zu den potenziellen Auffälligkeiten gehören besonders komplizierte Falten im Frontallappen, zudem eine fehlende Furche im Parietallappen, die eventuell Kommunikationswege zwischen Nervenzellen verkürzt.
Die Bedeutung der Vernetzung und Kommunikation im Gehirn
Die Vernetzung und Kommunikation zwischen verschiedenen Regionen des menschlichen Gehirns beeinflusst auf vielfältige Weise unser Erleben und Verhalten. Dies trifft auch auf Unterschiede in der kognitiven Leistungsfähigkeit zu. Mehr Gehirn bedeutet nicht gleich mehr Grips. Eine gute Verknüpfung und Kommunikation zwischen bestimmten Gehirnwindungen aber schon.
Zeitliche Stabilität von Gehirnnetzwerken und Intelligenz
Intelligentere Menschen zeichnen sich durch zeitlich stabilere Interaktionen in neuronalen Netzwerken aus. Dies berichten Dr. Kirsten Hilger und Prof. Dr. Christian Fiebach vom Institut für Psychologie und Brain Imaging Center der Goethe-Universität Frankfurt in einer aktuellen Studie, die sie zusammen mit Dr. Makoto Fukushima und Prof. Dr. Olaf Sporns von der Indiana University in Bloomington, USA durchführten und die am 6. Oktober online in der Zeitschrift Human Brain Mapping veröffentlicht wurde.
Die Erforschung der zeitlichen Dynamik von Gehirnnetzwerken beim Menschen mittels fMRT ist ein relativ neues Forschungsgebiet. Es könnte sein, dass die zeitlich stabilere Netzwerkorganisation, die wir bei Intelligenteren beobachteten, verhindert, dass das Gehirn in ungünstige Netzwerkzustände fällt, in denen sich wichtige Netzwerke entkoppeln und die Kommunikation zwischen diesen beeinträchtigt wird.
Die Rolle von Genen und Hirneigenschaften bei der Intelligenz
Erstmals haben Forschende nun alle drei Parameter - Gene, unterschiedliche Hirneigenschaften und Verhalten - gleichzeitig untersucht. Die Ergebnisse beschreibt ein Team um Dorothea Metzen von der Arbeitseinheit Biopsychologie der Ruhr-Universität Bochum und Dr. Erhan Genç, früher an der Ruhr-Universität, heute am Leibniz-Institut für Arbeitsforschung in Dortmund (IfADo), in der Zeitschrift „Human Brain Mapping“, online veröffentlicht am 4.
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Es gibt also nur spezifische Bereiche im Gehirn, in denen die Genvariationen die Hirneigenschaften beeinflussen, und diese Eigenschaften sich gleichzeitig auf die Intelligenz auswirken. Die entscheidenden Hirneigenschaften waren dabei die Größe der Hirnoberfläche und die Effizienz der strukturellen Konnektivität.
Die Entwicklung der Intelligenz im Laufe des Lebens
Erste Indizien liefert die Hirnreifung im Zeitraffer. 1958 beschrieb der schweizerische Psychologe Jean Piaget (1896−1980), wie sich die Intelligenz in vier Stufen entfaltet: Alles beginnt mit der sensomotorischen Intelligenz im Baby- und Kleinkindalter, die vor allem der Meisterung von Bewegungsabläufen dient. Auf den nächsten Stufen entwickeln die kleinen Erdenbürger zunehmend Sinnes- und Sprachkompetenzen, die Fähigkeit zu komplexeren Denkprozessen und sind endlich im 10. bis 12. Lebensjahr allmählich zu abstrakten Denkleistungen in der Lage.
Knapp ein Jahrzehnt später verknüpfte der amerikanische Biophysiker und Hirnforscher Herman T. Epstein (1920−2007) diese Phasen mit Wachstumsschüben im Gehirn, die jeweils eine neue Entwicklungsphase einleiten. So reifen im Alter von drei bis zehn Monaten Motorikzentren, sensorische Zentren folgen im Vorschulalter. Und zwei weitere Wachstumsschübe um das sechste und und zehnte Lebensjahr herum schaffen zunehmend komplexere und intensivere Verbindungen zwischen Gehirnregionen mit unterschiedlichen kognitiven Kompetenzen.
Grenzen der Lernfähigkeit und der Einfluss der Gehirnstruktur
Grundsätzlich können wir alles lernen: ob Sprachen, Musik oder Mathematik. Wo dabei die Limits sind, erklärt Neurowissenschaftler Henning Beck. Lernfähigkeit ist eine schöne Sache - leider setzt unser Gehirn ihr Grenzen.
Wenn bestimmte Hirnareale gut miteinander vernetzt seien, könnte diese Fähigkeiten eben besonders schnell und effizient zusammenwirken, sodass diese Person besonders leicht, schnell und viel Erlernen könne. Wenn Menschen grundsätzlich alles möglich leicht fällt zu lernen, würden sie über den G-Faktor verfügen. Man könne das auch als generellen Denkfaktor bezeichnen, sagt Henning Beck. Je höher der Faktor ist, desto leichter können wir lernen. Das sei die grundsätzliche Rechenpower des Gehirns und lege fest, wo das Limit ist.
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Die Rolle der Gehirngröße und -masse
Bei der Suche nach dem Sitz der Intelligenz im ausgereiften Gehirn gilt es zunächst, einige Sackgassen der Forschung auszuleuchten. Die erste besticht durch ihre Schlichtheit: Kann man mehr Intelligenz nicht einfach mit mehr Gehirn erklären? Ungefähr 15 Prozent der Unterschiede im IQ lassen sich tatsächlich anhand der Gehirngröße erklären. Damit kann man aber noch lange nicht von der Schädelgröße oder dem Gehirnvolumen eines Menschen auf seinen IQ schließen.
Tatsächlich gibt es einen recht robusten Zusammenhang zwischen Gehirnmasse und Intelligenz: Intelligentere Menschen haben mehr Gehirnmasse, das zeigen auch neuere Untersuchungen. Heute erfasst man die Masse des Gehirns allerdings mit der Kernspintomographie (auch Magnetresonanztomographie, MRT).
Effizienz der neuronalen Verbindungen und Dendritendichte
Das Ergebnis dieser Beobachtungen: Bei intelligenten Menschen ist der Wasserfluss gelenkter, gerichteter. Das bedeutet, dass die Verbindungen zwischen den für die Intelligenz wichtigen Gehirnbereichen bei ihnen sehr effizient sind. Bei intelligenteren Menschen ist die Dendritendichte geringer, ihre Gehirne sind also weniger vernetzt und damit effizienter aufgebaut. Um eine Aufgabe zu lösen, muss man Relevantes von Irrelevantem trennen. Daher gehen wir davon aus, dass die geringere Dendritendichte unwichtige Informationen unterdrückt. Dadurch können intelligente Menschen Aufgaben effizienter lösen.
Die Flexibilität des Gehirns und Intelligenz
Intelligenz ist eng an Arbeitsstrukturen im Gehirn geknüpft: Je besser diese ausgebildet sind, desto leichter kann sich das Gehirn auf verschiedene Anforderungen einstellen. Je höher die Intelligenz eines Menschen ist, desto leichter gelingt ihm der Wechsel zwischen Ruhezustand und verschiedenen Aufgabenzuständen. Die Grundlage dafür bilden bestimmte neuronale Netzwerke und deren Strukturen.
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 - ihre Netzwerk-Architektur ist so gestaltet, dass der Wechsel beispielsweise vom Ruhe- in den Arbeitsmodus nur geringe Umstellungen erfordert. Intelligenz ist demnach ein Phänomen des gesamten Gehirns, sich an verschiedenen Anforderungen anzupassen.
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