Neurociência e inteligência - Neuroscience and intelligence

Neurociência e inteligência se referem aos vários fatores neurológicos que são parcialmente responsáveis ​​pela variação da inteligência dentro das espécies ou entre diferentes espécies. Uma grande quantidade de pesquisas nesta área tem se concentrado na base neural da inteligência humana . Abordagens históricas para estudar a neurociência da inteligência consistiam em correlacionar parâmetros externos da cabeça, por exemplo, circunferência da cabeça, à inteligência. Também foram utilizadas medidas post-mortem de peso e volume cerebral. Metodologias mais recentes focam no exame de correlatos de inteligência dentro do cérebro vivo usando técnicas como ressonância magnética ( MRI ), MRI funcional (fMRI), eletroencefalografia (EEG), tomografia por emissão de pósitrons e outras medidas não invasivas da estrutura e atividade do cérebro.

Os pesquisadores foram capazes de identificar correlatos de inteligência dentro do cérebro e seu funcionamento. Isso inclui o volume total do cérebro, o volume da substância cinzenta, o volume da substância branca, a integridade da substância branca, a espessura cortical e a eficiência neural. Embora a base de evidências para nossa compreensão da base neural da inteligência humana tenha aumentado muito nos últimos 30 anos, ainda mais pesquisas são necessárias para compreendê-la totalmente.

A base neural da inteligência também foi examinada em animais como primatas , cetáceos e roedores .

Humanos

Volume do cérebro

Um dos principais métodos usados ​​para estabelecer uma relação entre a inteligência e o cérebro é o uso de medidas de volume cerebral. As primeiras tentativas de estimar o volume cerebral foram feitas usando medidas de parâmetros externos da cabeça, como o perímetro cefálico como proxy do tamanho do cérebro. Metodologias mais recentes empregadas para estudar essa relação incluem medidas post-mortem de peso e volume do cérebro. Estes têm suas próprias limitações e pontos fortes. O advento da ressonância magnética como uma medida altamente precisa e não invasiva da estrutura e função do cérebro vivo (usando fMRI) tornou este o método predominante e preferido para medir o volume cerebral.

No geral, o tamanho e o volume maior do cérebro estão associados a um melhor funcionamento cognitivo e maior inteligência. As regiões específicas que mostram a correlação mais robusta entre volume e inteligência são os lobos frontal, temporal e parietal do cérebro. Um grande número de estudos foi conduzido com correlações uniformemente positivas, levando à conclusão geralmente segura de que cérebros maiores predizem maior inteligência. Em adultos saudáveis, a correlação entre o volume cerebral total e o QI é de aproximadamente 0,4 quando testes de alta qualidade são usados. Um estudo em grande escala (n = 29k) usando o UK Biobank encontrou uma correlação de 0,275. A força dessa relação não dependia do sexo, contradizendo alguns estudos anteriores. Um estudo usando um desenho-irmão em duas amostras de tamanho médio encontrou evidências de causalidade com um tamanho de efeito de 0,19. Este desenho de estudo exclui fatores de confusão que variam entre as famílias, mas não aqueles que variam dentro das famílias.

Menos se sabe sobre a variação em escalas menores do que o volume total do cérebro. Uma revisão meta-analítica por McDaniel descobriu que a correlação entre a inteligência e o tamanho do cérebro in vivo era maior para mulheres (0,40) do que para homens (0,25). O mesmo estudo também descobriu que a correlação entre o tamanho do cérebro e inteligência aumentou com a idade, com as crianças apresentando correlações menores. Foi sugerido que a ligação entre volumes maiores do cérebro e inteligência superior está relacionada à variação em regiões cerebrais específicas: uma medida do cérebro inteiro subestimaria essas ligações. Para funções mais específicas do que inteligência geral, os efeitos regionais podem ser mais importantes. Por exemplo, as evidências sugerem que, em adolescentes que aprendem novas palavras, o crescimento do vocabulário está associado à densidade da massa cinzenta nos giros supramarginais posteriores bilaterais . Pequenos estudos mostraram mudanças transitórias na massa cinzenta associadas ao desenvolvimento de uma nova habilidade física (malabarismo) do córtex occipito-temporal

O volume do cérebro não é uma descrição perfeita da inteligência: a relação explica uma quantidade modesta de variação na inteligência - 12% a 36% da variação. A quantidade de variação explicada pelo volume do cérebro também pode depender do tipo de inteligência medida. Até 36% da variação da inteligência verbal pode ser explicada pelo volume do cérebro, enquanto apenas cerca de 10% da variação da inteligência visuoespacial pode ser explicada pelo volume do cérebro. Um estudo de 2015 do pesquisador Stuart J. Ritchie descobriu que o tamanho do cérebro explicava 12% da variação na inteligência entre os indivíduos. Essas advertências implicam que existem outros fatores importantes que influenciam a inteligência de um indivíduo, além do tamanho do cérebro. Em uma grande meta-análise composta por 88 estudos, Pietschnig et al. (2015) estimou a correlação entre o volume do cérebro e inteligência em cerca de coeficiente de correlação de 0,24 que equivale a 6% de variância. Levando em consideração a qualidade da medição, o tipo de amostra e a faixa de QI, a associação meta-analítica do volume cerebral em parece ser ~ 0,4 em adultos normais. O pesquisador Jakob Pietschnig argumentou que a força da associação positiva de volume cerebral e QI permanece robusta, mas foi superestimada na literatura. Ele afirmou que " é tentador interpretar esta associação no contexto da evolução cognitiva humana e diferenças de espécies no tamanho do cérebro e capacidade cognitiva, mostramos que não é garantido interpretar o tamanho do cérebro como um proxy isomórfico das diferenças de inteligência humana ".

Massa cinzenta

A massa cinzenta foi examinada como uma base biológica potencial para diferenças na inteligência. Da mesma forma que o volume cerebral, o volume global de matéria cinzenta está positivamente associado à inteligência. Mais especificamente, inteligência superior foi associada a maior massa cinzenta cortical no córtex pré-frontal e temporal posterior em adultos. Além disso, foi demonstrado que a inteligência verbal e não verbal está positivamente correlacionada com o volume da substância cinzenta nos lobos parietal, temporal e occipital em adultos jovens saudáveis, o que implica que a inteligência está associada a uma ampla variedade de estruturas dentro do cérebro.

Parece haver diferenças de sexo entre a relação da massa cinzenta com a inteligência entre homens e mulheres. Os homens parecem mostrar mais inteligência às correlações de massa cinzenta nos lobos frontal e parietal, enquanto as correlações mais fortes entre inteligência e massa cinzenta nas mulheres podem ser encontradas nos lobos frontais e na área de Broca . No entanto, essas diferenças não parecem afetar a Inteligência geral, implicando que os mesmos níveis de habilidade cognitiva podem ser alcançados de maneiras diferentes.

Uma metodologia específica usada para estudar os correlatos da massa cinzenta da inteligência em áreas do cérebro é conhecida como morfometria baseada em voxel (VBM). O VBM permite aos pesquisadores especificar áreas de interesse com grande resolução espacial, permitindo o exame de áreas de substância cinzenta correlacionadas com inteligência com maior resolução especial. A VBM tem sido usada para correlacionar positivamente a massa cinzenta com a inteligência nos lobos frontal, temporal, parietal e occipital em adultos saudáveis. VBM também foi usado para mostrar que o volume de matéria cinzenta na região medial do córtex pré-frontal e no córtex pré-frontal dorsomedial se correlacionam positivamente com a inteligência em um grupo de 55 adultos saudáveis. A VBM também foi usada com sucesso para estabelecer uma correlação positiva entre os volumes de substância cinzenta no cíngulo anterior e a inteligência em crianças de 5 a 18 anos de idade.

Também foi demonstrado que a massa cinzenta se correlaciona positivamente com a inteligência em crianças. Reis e colegas descobriram que a massa cinzenta no córtex pré-frontal contribui de forma mais robusta para a variação na inteligência em crianças entre 5 e 17 anos, enquanto a massa cinzenta subcortical está relacionada à inteligência em menor grau. Frangou e colegas examinaram a relação entre a massa cinzenta e inteligência em crianças e adultos jovens com idades entre 12 e 21, e descobriram que a massa cinzenta no córtex orbitofrontal , giro cingulado, cerebelo e tálamo estava positivamente correlacionada à inteligência, enquanto a massa cinzenta no caudado o núcleo está negativamente correlacionado com a inteligência. No entanto, a relação entre o volume da substância cinzenta e inteligência só se desenvolve com o tempo, uma vez que nenhuma relação positiva significativa pode ser encontrada entre o volume da substância cinzenta e a inteligência em crianças menores de 11 anos.

Uma advertência subjacente à pesquisa sobre a relação entre o volume da massa cinzenta e a inteligência é demonstrada pela hipótese de eficiência neural . A descoberta de que indivíduos mais inteligentes são mais eficientes no uso de seus neurônios pode indicar que a correlação da massa cinzenta com a inteligência reflete a eliminação seletiva de sinapses não utilizadas e, portanto, um circuito cerebral melhor.

Matéria branca

Semelhante à massa cinzenta, foi demonstrado que a matéria branca se correlaciona positivamente com a inteligência em humanos. A substância branca consiste principalmente de axônios neuronais mielinizados, responsáveis ​​pela entrega de sinais entre os neurônios. A cor branco-rosada da matéria branca é, na verdade, um resultado dessas bainhas de mielina que isolam eletricamente os neurônios que estão transmitindo sinais para outros neurônios. A substância branca conecta diferentes regiões da substância cinzenta no cérebro. Essas interconexões tornam o transporte mais contínuo e nos permitem realizar tarefas com mais facilidade. Correlações significativas entre a inteligência e o corpo caloso foram encontradas, uma vez que áreas calosas maiores foram positivamente correlacionadas com o desempenho cognitivo. No entanto, parece haver diferenças de importância para a matéria branca entre inteligência verbal e não verbal, pois embora as medidas verbais e não-verbais de inteligência correlacionem-se positivamente com o tamanho do corpo caloso, a correlação para inteligência e tamanho do corpo caloso foi maior (0,47 ) para medidas não verbais do que para medidas verbais (0,18). A modelagem geométrica anatômica baseada em malha também mostrou correlações positivas entre a espessura do corpo caloso e a inteligência em adultos saudáveis.

Constatou-se que a integridade da matéria branca também está relacionada à Inteligência. A integridade do trato da substância branca é importante para a velocidade de processamento da informação e, portanto, a integridade reduzida da substância branca está relacionada à menor inteligência. O efeito da integridade da substância branca é mediado inteiramente por meio da velocidade de processamento da informação. Essas descobertas indicam que o cérebro está estruturalmente interconectado e que as fibras axonais são integralmente importantes para o processo rápido de informações e, portanto, para a inteligência geral.

Contrariando os resultados descritos acima, VBM não conseguiu encontrar uma relação entre o corpo caloso e a inteligência em adultos saudáveis. Essa contradição pode ser vista como significando que a relação entre o volume da matéria branca e a inteligência não é tão robusta quanto a da matéria cinzenta e da inteligência.

Espessura cortical

A espessura cortical também se correlacionou positivamente com a inteligência em humanos. No entanto, a taxa de crescimento da espessura cortical também está relacionada à inteligência. Na primeira infância, a espessura cortical exibe uma correlação negativa com a inteligência, enquanto no final da infância essa correlação mudou para positiva. Descobriu-se que crianças mais inteligentes desenvolvem espessura cortical de forma mais constante e por períodos mais longos do que crianças menos brilhantes. Estudos descobriram que a espessura cortical explica 5% na variância da inteligência entre os indivíduos. Em um estudo conduzido para encontrar associações entre espessura cortical e inteligência geral entre diferentes grupos de pessoas, o sexo não desempenha um papel na inteligência. Embora seja difícil identificar a inteligência na idade com base na espessura cortical devido a diferentes circunstâncias socioeconômicas e níveis de educação, indivíduos mais velhos (17 - 24) tendem a ter menos variâncias em termos de inteligência do que quando comparados a indivíduos mais jovens (19 - 17).

Convolução cortical

A convolução cortical aumentou a dobra da superfície do cérebro ao longo da evolução humana. Foi levantada a hipótese de que o alto grau de convolução cortical pode ser um substrato neurológico que suporta algumas das habilidades cognitivas mais distintas do cérebro humano. Consequentemente, a inteligência individual dentro da espécie humana pode ser modulada pelo grau de convolução cortical.

Uma análise publicada em 2019 descobriu que os contornos de 677 cérebros de crianças e adolescentes (idade média de 12,72 anos) tinham uma correlação genética de quase 1 entre o QI e a área de superfície do giro supramarginal no lado esquerdo do cérebro.

Eficiência Neural

A hipótese de eficiência neural postula que indivíduos mais inteligentes exibem menos ativação no cérebro durante tarefas cognitivas, conforme medido pelo metabolismo da glicose. Uma pequena amostra de participantes (N = 8) apresentou correlações negativas entre inteligência e taxas metabólicas regionais absolutas variando de -0,48 a -0,84, conforme medido por tomografias PET, indicando que indivíduos mais brilhantes eram processadores de informação mais eficazes, pois usam menos energia . De acordo com uma extensa revisão de Neubauer & Fink, um grande número de estudos (N = 27) confirmaram esse achado usando métodos como PET, EEG e fMRI.

Estudos de fMRI e EEG revelaram que a dificuldade da tarefa é um fator importante que afeta a eficiência neural. Indivíduos mais inteligentes exibem eficiência neural apenas quando confrontados com tarefas de dificuldade subjetivamente fácil a moderada, enquanto nenhuma eficiência neural pode ser encontrada durante tarefas difíceis. Na verdade, indivíduos mais capazes parecem investir mais recursos corticais em tarefas de alta dificuldade. Isso parece ser especialmente verdadeiro para o córtex pré-frontal, uma vez que indivíduos com maior inteligência exibiram maior ativação dessa área durante tarefas difíceis em comparação com indivíduos com menor inteligência. Foi proposto que a principal razão para o fenômeno da eficiência neural poderia ser que indivíduos com alta inteligência são melhores em bloquear informações interferentes do que indivíduos com baixa inteligência.

Mais pesquisa

Alguns cientistas preferem olhar para variáveis ​​mais qualitativas para se relacionar com o tamanho de regiões mensuráveis ​​de função conhecida, por exemplo, relacionar o tamanho do córtex visual primário com suas funções correspondentes, a do desempenho visual.

Em um estudo sobre o crescimento da cabeça de 633 crianças nascidas a termo da coorte Avon Longitudinal Study of Parents and Children , foi demonstrado que o crescimento pré-natal e o crescimento durante a infância estavam associados ao QI subsequente. A conclusão do estudo foi que o volume do cérebro que uma criança atinge com a idade de 1 ano ajuda a determinar a inteligência posterior. O crescimento do volume cerebral após a infância pode não compensar o crescimento anterior mais pobre.

Existe uma associação entre QI e miopia . Uma explicação sugerida é que um ou vários genes pleiotrópicos afetam o tamanho da parte do neocórtex do cérebro e dos olhos simultaneamente.

Teoria da integração parieto-frontal

Artigo principal: Teoria da integração parieto-frontal

Em 2007, a Behavioral and Brain Sciences publicou um artigo alvo que apresentou um modelo biológico de inteligência baseado em 37 estudos de neuroimagem revisados ​​por pares ( Jung & Haier , 2007). Sua revisão de uma grande quantidade de dados de imagens funcionais ( ressonância magnética funcional e tomografia por emissão de pósitrons ) e imagens estruturais ( ressonância magnética de difusão , morfometria baseada em voxel , espectroscopia de ressonância magnética in vivo ) argumenta que a inteligência humana surge de uma rede neural distribuída e integrada compreendendo regiões do cérebro nos lobos frontal e parietal.

Um estudo recente de mapeamento de lesões conduzido por Barbey e colegas fornece evidências para apoiar a teoria de inteligência P-FIT.

Lesões cerebrais em uma idade precoce isoladas de um lado do cérebro normalmente resultam em função intelectual relativamente poupada e com QI na faixa normal.

Primatas

Tamanho do cérebro

Outra teoria do tamanho do cérebro em vertebrados é que ela pode estar relacionada a habilidades sociais, em vez de mecânicas. O tamanho cortical está diretamente relacionado a um estilo de vida de união de pares e, entre os primatas, o tamanho do córtex cerebral varia diretamente com as demandas de viver em uma grande e complexa rede social. Em comparação com outros mamíferos, os primatas têm cérebro significativamente maior. Além disso, a maioria dos primatas é considerada polígina , tendo muitas relações sociais com outras pessoas. Embora inconclusivos, alguns estudos mostraram que esta estátua poliginândrica se correlaciona com o tamanho do cérebro.

Descobriu-se que a inteligência em chimpanzés está relacionada ao tamanho do cérebro, volume de matéria cinzenta e espessura cortical, como em humanos.

Saúde

Artigo principal: Impacto da saúde na inteligência
Artigo principal: Epidemiologia cognitiva

Vários fatores ambientais relacionados à saúde podem levar a um prejuízo cognitivo significativo, principalmente se ocorrerem durante a gravidez e a infância, quando o cérebro está crescendo e a barreira hematoencefálica é menos eficaz. As nações desenvolvidas implementaram várias políticas de saúde relacionadas a nutrientes e toxinas que influenciam a função cognitiva. Isso inclui leis que exigem a fortificação de certos produtos alimentícios e leis que estabelecem níveis seguros de poluentes (por exemplo , chumbo , mercúrio e organoclorados). Foram propostas recomendações de políticas abrangentes visando a redução do comprometimento cognitivo em crianças.

Veja também

Referências

links externos