Das menschliche Gehirn ist ein faszinierendes und komplexes Organ. Es verbraucht einen erheblichen Teil unserer Energie und ermöglicht uns kognitive Leistungen, die uns von anderen Lebewesen unterscheiden. Unterschiede in diesen Leistungen werden oft auf unterschiedlich ausgeprägte Intelligenz zurückgeführt. Lange Zeit galt die Größe des Gehirns als ein möglicher Faktor für Intelligenz. Doch wie eng ist der Zusammenhang wirklich? Dieser Artikel beleuchtet die wissenschaftlichen Erkenntnisse zu dieser Frage und räumt mit einigen Mythen auf.
Die Hypothese: Je größer, desto intelligenter?
Die Annahme, dass ein größeres Gehirn mit höherer Intelligenz einhergeht, ist weit verbreitet. Tatsächlich gibt es einen gewissen Zusammenhang zwischen der Gehirngröße und der Intelligenz des Menschen. Allerdings ist dieser Zusammenhang wesentlich geringer als oft angenommen.
Eine im Fachjournal „Neuroscience and Biobehavioral Reviews“ veröffentlichte Meta-Analyse des Forscherteams um Jakob Pietschnig und Lars Penke zeigte, dass die Gehirngröße nur einen geringen Teil der Unterschiede in der Intelligenz erklärt.
Das Tierreich liefert eine anschauliche Verdeutlichung, weshalb ein großes Hirn nicht immer auch mit großer Intelligenz in Zusammenhang steht: Absolut gesehen hat der Pottwal das größte Gehirn, aber setzt man die Größe zu der Körpermasse ins Verhältnis, müsste die Spitzmaus das intelligenteste Wesen auf Erden sein.
Das Gehirn als Netzwerk: Verbindungen statt Größe
Neurowissenschaftler wie Jan Gläscher vom Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf betonen, dass die Größe nicht der ausschlaggebende anatomische Faktor sein kann. Vielmehr kommt es auf die Organisation und Vernetzung der verschiedenen Gehirnregionen an.
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Eine Studie von Forschern um Gläscher und Ralph Adolphs vom California Institute of Technology (Caltech) zeigte, dass Intelligenz weder das gesamte Gehirn benötigt, noch eine einzelne Gehirnregion dafür zuständig ist. Stattdessen identifizierten sie ein klar abgegrenztes, aber weitverzweigtes Netzwerk an Gehirnregionen in Stirn- und Scheitellappen, welches für die Intelligenz entscheidend war.
Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit der sogenannten Parieto-Frontalen-Integrationstheorie (P-FIT), die von den Intelligenzforschern Richard Haier und Rex Jung aufgestellt wurde. Ulrike Basten von der Goethe-Universität Frankfurt betont, dass das Netzwerk aus Verbindungen zwischen den verschiedenen Gehirnregionen bei intelligenteren Menschen anders organisiert ist als bei weniger intelligenten.
Die Rolle der Verbindungen im Detail
Eine Studie aus dem Jahr 2017 von Basten und ihren Kollegen zeigte, dass intelligentere Personen nicht generell kürzere Verbindungen im ganzen Gehirn haben. Vielmehr waren bei intelligenteren Menschen zwei bestimmte Regionen über kürzere Pfade mit dem Rest des Gehirns verknüpft, während eine andere Region mit dem restlichen Nervennetzwerk schwächer verbunden war.
Diese unterschiedlich starke Einbettung der identifizierten Regionen ins Gesamtnetzwerk des Gehirns könnte dafür sorgen, dass intelligentere Menschen besser zwischen wichtigen und unwichtigen Informationen unterscheiden können.
Hirnaktivität und Schwierigkeitsgrad
Lange galt das Credo: Intelligentere Menschen benötigen auf das gesamte Gehirn gesehen weniger Hirnaktivierung, um kognitive Herausforderungen zu meistern - haben also einen geringeren Energieverbrauch als weniger intelligente. Allerdings zeigte eine Zusammenstellung relevanter Studien der letzten 15 Jahre kein einheitliches Bild.
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Eine mögliche Variable, die diese Ergebnisse erklären könnte, ist der Schwierigkeitsgrad der Aufgabe. Während intelligentere Menschen bei leichten und mittelschweren Aufgaben weniger Energie verbrauchen, steigt der Energieverbrauch bei schwierigen Aufgaben im Vergleich zu weniger intelligenten Menschen stärker an.
Eine mögliche Erklärung dafür wäre, dass intelligentere Menschen bei diesen Aufgaben länger am Ball bleiben und sich stark auf die Lösung der Aufgabe konzentrieren, während andere früher aufgeben und quasi abschalten, weil sie ohnehin nicht denken, dass sie die Aufgabe lösen können.
Flexibilität als Schlüssel zur Intelligenz?
Eine spannende Frage für die Zukunft der Intelligenzforschung ist, ob ein Gehirn dann besonders gut funktioniert, wenn es möglichst flexibel ist. Bisher suchten Forscher hauptsächlich in statischen Merkmalen des Gehirns nach Erklärungen für Unterschiede in Intelligenz, beispielsweise in der grundlegenden Netzwerkstruktur.
Allerdings verändert sich die Netzwerkorganisation im Gehirn von Sekundenbruchteil zu Sekundenbruchteil, weil unterschiedliche Verbindungen mehr oder weniger genutzt werden. Die Untersuchung dieser dynamischen Prozesse könnte neue Einblicke in die Funktionsweise intelligenter Gehirne liefern.
Historische Messmethoden: Schädel und Hirse
Im 19. Jahrhundert, als es noch keine modernen bildgebenden Verfahren gab, versuchten Neuroanatomen, die Größe des menschlichen Gehirns über das Schädelinnere zu bestimmen. Friedrich Tiedemann kam 1837 auf die Idee, Schädel mit Hirse zu füllen und anschließend die Hirsekörner zu zählen. Er notierte eine enge Verbindung zwischen der absoluten Größe des Gehirns und dem intellektuellen Vermögen.
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Auch Darwins Cousin Sir Francis Galton verglich die Prüfungsergebnisse von Studenten mit der Größe ihrer Köpfe. Tatsächlich waren die Köpfe der Studenten mit den besten Noten im Schnitt etwas größer.
Moderne Forschung: MRT und Metaanalysen
Mit der Entwicklung der Magnetresonanztomografie (MRT) und standardisierter Intelligenztests machte die Forschung einen großen Sprung nach vorne. Frühe MRT-Studien berichteten von einem recht beachtlichen Zusammenhang zwischen Hirngröße und IQ.
Mit den Jahren wuchsen die Probandenzahlen - und mit ihnen gingen die Korrelationen in den Keller. Metaanalysen kamen nur noch auf Werte um 0,3 bis 0,4. Der Psychologe Lars Penke und seine Kollegen fanden in einer Metaanalyse einen eindeutigen Effekt, der sich unabhängig vom Alter und bei beiden Geschlechtern nachweisen ließ. Allerdings fiel er mit einer Korrelation von 0,24 noch einmal kleiner aus als in vorangegangenen Metaanalysen.
Politische Implikationen und Verzerrungen
Andreas Heinz von der Berliner Charité betont, dass Forschungsergebnisse zum Zusammenhang zwischen Hirngröße und Intelligenz seit Jahrzehnten massiv politisch instrumentalisiert wurden. So wurde versucht, Menschen in Rassen einzuteilen und ihnen unterschiedlich hohe IQ-Werte und Hirngrößen zuzuweisen.
Es ist wichtig zu beachten, dass Umweltfaktoren wie Ernährung und Bildung einen Einfluss auf die Hirngröße und Intelligenz haben können. Um nicht in diese Falle zu tappen, kontrollierten Forscher um Gideon Nave von der University of Pennsylvania für eine Untersuchung von 2018 mittels Genanalysen die Herkunft ihrer Probanden. Trotz strenger Kontrollen stießen sie auf einen Zusammenhang von 0,19.
Zudem fanden Forscher nicht unbeträchtliche Verzerrungen in der veröffentlichten Literatur: Über starke positive Korrelationen wurde häufiger berichtet, während kleine oder nichtexistente Zusammenhänge oft nicht publiziert wurden.
Graue Substanz, weiße Substanz und neuronale Netzwerke
Wenn der Zusammenhang zwischen Hirngröße und Intelligenz robust ist, fragt sich, was er genau bedeutet. Schaut man sich Unteraspekte der Gehirngröße im Detail an, scheint die graue Substanz der Hirnrinde und damit die Anzahl der Neurone am stärksten mit Intelligenz zu korrelieren.
Allerdings ist nicht klar, inwieweit mehr Neurone eine höhere Intelligenz erklären können. Zwar weiß man aus dem Vergleich vieler biologischer Arten, dass mehr Hirnmasse im Schnitt mit höherer geistiger Leistungsfähigkeit einhergeht. Ob sich solche Speziesunterschiede auf Vergleiche innerhalb der menschlichen Art übertragen lassen, ist jedoch fraglich.
Beim Menschen verfügen Männer im Schnitt über größere Gehirne als Frauen - sie sind aber, was den IQ oder die allgemeine Intelligenz angeht, nicht schlauer. Unterdessen versuchen Forschende immer stärker einzugrenzen, in welchen Hirnwindungen mehr Masse gleichzeitig mehr Köpfchen bedeutet.
Nach der parieto-frontalen Integrationstheorie sind für die Intelligenz vor allem Areale im Scheitellappen und im Frontallappen wichtig. Allerdings fanden Ulrike Basten und ihre Kollegen in einer Metaanalyse 2015 kein eindeutiges Muster.
Bei der weißen Substanz, den Millionen von Nervenfaserverbindungen zwischen den Hirnregionen, kommt es offenbar weniger auf die Masse an, sondern auf die richtigen Verbindungen und dass diese verlässlich und schnell Informationen übertragen. Dabei kommt es auch darauf an, wie stark die Nervenfasern mit Myelin ummantelt, also elektrisch isoliert sind, weil das die Übertragung von Informationen beschleunigt. Und nicht zuletzt fällt ins Gewicht, wie gesund die grauen Zellen sind.
Entwicklung der Großhirnrinde bei Kindern
Phillip Shaw vom National Institute of Health in Maryland untersuchte über 15 Jahre die Entwicklung der Großhirnrinde bei Kindern. Er fand heraus, dass die Entwicklung der Großhirnrinde im Prinzip bei jedem Menschen nach demselben Muster verläuft: Erst wächst dieser Hirnteil, er wird dicker und dann allmählich wieder dünner. Die Rate dieser Veränderungen hängt mit der Intelligenz eines Kindes zusammen.
Besonders clevere Kinder beginnen mit einer vergleichsweise dünneren Großhirnrinde, die dann aber schnell dicker wird, ihren Höhepunkt erreichen sie etwas später als andere Kinder. Danach nimmt die Dicke der Großhirnrinde dann schnell wieder ab. Also hängt die Intelligenz eines Kindes nicht mit der Masse der grauen Zellen im Gehirn zusammen, sondern viel mehr der Entwicklungsweise ihrer Großhirnrinde.