Barn sem frá fæðingu hefur erfðafræðilegar forsendur til að öðlast háa greind gæti nýtt sér þann erðafræðilega ávinning þegar það verður fyrir örvun.

Þrátt fyrir að sumir menn séu bersýnilega greindari en aðrir er erfitt að skilgreina hugtakið greind og jafnvel erfiðara að skilja það. Mannsheilinn hefur einstakan hæfileika til að afla sér nýrrar þekkingar með því að draga ályktanir, leysa vandamál, hugsa afstætt og tjá hugsanir í orðum. Vísindamönnum hefur löngum verið ráðgáta hvernig heilinn meðhöndlar svo flókin verkefni og fyrst nú eru þeir smám saman að öðlast skilning á því hvað greind er yfir höfuð og hvar hana er að finna í heilanum.

Með háþróuðum skönnum hafa vísindamenn á síðustu árum getað afhjúpað þær heilastöðvar sem verða virkar þegar þátttakendur í tilraunum leysa tiltekin verkefni. Þessi aðferð hefur veitt góða innsýn í hvernig heilinn vinnur og hvaða virkni mismunandi heilastöðvar hafa, en hún hefur ekki getað varpað ljósi á sjálft hugtakið greind.

Þó er ljóst að verulegur munur er á greind og skynsemi. Skynsemi vísar að jafnaði til þeirrar þekkingar og getu sem menn hafa tileinkað sér, meðan greind er fremur hæfileiki manneskju til að afla sér þekkingar og nýta hana. Mikil greind veitir þannig góðar forsendur til að verða skynsamur en til að svo megi verða þurfa menn að læra eitthvað í gegnum nám eða reynslu. Því má segja að maður verði skynsamari – en ekki greindari – á því að lesa góða bók.

Erfitt að rannsaka andlega getu

Greind varðar nefnilega ekki aðeins að hafa til að bera færni í þrautalausnum, tungumálum og gott minni, heldur um að nýta alla getu heilans með samþættum hætti. Segja má að óháð því hversu vel heilinn höndlar aðra færni þá stenst maður aldrei próf ef maður skilur ekki verkefnið, getur ekki munað stærðfræðireglur eða valið réttu jöfnuna til að leysa verkefnið.

Einmitt vegna þess að greind snýst um að nýta gjörvalla getu heilans er erfitt að rannsaka greindina. Helsta áskorunin felst í að geta mælt greind þannig að bera megi saman heilann hjá greindum og minna greindum manneskjum.

Í áranna rás hafa sálfræðingar þróað fjölmörg próf sem leitast við að mæla svonefnda greindarvísitölu, eða IQ. Þessi próf eiga það sameiginlegt að vísitalan er í formi tölu sem er fundin út frá niðurstöðum frá stórum hópi manna er hafa að meðaltali IQ 100. Þessi mismunandi próf grundvallast á ólíkum gerðum verkefna og því hefur hugtakið greindarvísitala oft legið undir ámæli fyrir að leggja áherslur á tiltekna færni, sem sé ekki nauðsynlega betri eða nytsamari en önnur. Þannig hætta menn ekki einungis á að IQ persónu veiti misvísandi mynd af raunverulegri greind hennar, heldur einnig að annað kynið eða tiltekinn þjóðarfélagshópur geti virst vera einkar greindur, þar sem verkefni prófsins tengjast sérstakri færni sem viðkomandi hópar hafi til að bera í ríkari mæli. Segja má að greindarpróf á íslensku gæti þannig sýnt að Íslendingar séu meðal greindustu manna heims meðan listamenn gætu sýnst greindari en stærðfræðikennarar ef prófið hefur til að bera fleiri verkefni er varða sköpunargáfuna.

Margvísleg gagnrýni á IQ-próf

Því er hugtakið IQ oft litið hornauga en reyndar uppgötvaði breski sálfræðingurinn Charles Spearman þegar árið 1983 að það er hreint ekki svo misvísandi. Hann komst nefnilega að því að þegar manneskja skoraði hátt í einni gerð af greindarprófi, þá voru miklar líkur á að viðkomandi skoraði einnig hátt í öðrum greindarprófum, þrátt fyrir að þau væru grundvölluð á allt annarri færni.

Spearman mótaði því hugtakið „almenn greind“, g, sem er e.k. heildargeta til að samnýta alla þá andlegu hæfileika sem maður hefur til að bera. Þegar greindarpróf er tekið, mun hluti niðurstaðnanna ráðast af einstökum forsendum viðkomandi við að leysa verkefni prófsins en afgangurinn ráðast af almennri greind hans.

Rétt eins og nánast allir aðrir eiginleikar manna, mótast greind einstaklinga í samspili erfða og umhverfis. Í rannsókn frá 2009 hafa sálfræðingurinn Robert Plomin og samstarfsfélagar hans við King College í London mælt greindina hjá 8.791 tvíburapari í gegnum uppvaxtarár þeirra. Snemma í bernsku mældust eineggja tvíburar nánast alveg jafn greindir og þrátt fyrir að reynslan hafi markað hvorn þeirra með sínum hætti, var ekki mikill munur á greind þeirra við 10 ára aldur. Greind tvíeggja tvíbura var hins vegar frá upphafi afar ólík og með árunum jókst munurinn. Þetta bendir ekki aðeins til að erfðirnar skipti máli fyrir greindina, heldur einnig að hlutverk erfða eykst í uppvextinum.

Margar rannsóknir benda til að hlutdeild gena í almennri greind sé tiltölulega mikil eða um 50 – 75% en samhengið er afar flókið. Ef barn, sem hvað erfðir varðar ætti að vera greint, vex upp í umhverfi þar sem það fær ekki örvun eða möguleika til að þróa hæfileika sína, þá mun það að líkindum skora lágt í greindarprófi. Það gildir einnig um önnur börn í sama umhverfi óháð erfðafræðilegum bakgrunni þeirra og því eru genin ekki einráð um framvindu greindarinnar.

Umhverfið mótar greindina

Í meira örvandi umhverfi ættu börnin að eiga góðan möguleika á að þróa andlega getu sína með því að nýta sér erfðafræðilegan grunn sinn og þannig myndu genin skýra stærri þátt í greind barnanna.

Fyrrnefndar tvíburarannsóknir benda hins vegar til að erfðafræðilega vel búin börn sem fá of litla örvun, gætu með tímanum verið fær um að móta eigið umhverfi í slíkum mæli að gen þeirra fái betur notið sín. Og eftir því sem genin geta látið til sín taka verða börnin greindari með aldrinum.

Í samvinnu við alþjóðlegt teymi vísindamanna leitast Robert Plomin nú við að bera kennsl á þau gen sem móta greind okkar. Með hjálp af svonefndum DNA-mikroarrays – eins konar flaga sem ber mörg hundruð þúsund smábrot af DNA frá öllum svæðum 46 litninga mannsins – má út frá DNA þátttakandans tiltölulega auðveldlega mynda erfðafræðilegan prófíl sem með einum hætti sýnir einstaklingsbundnar breytur í öllum genum persónunnar.

Með því að bera saman niðurstöðurnar úr viðlíka rannsóknum á fjölmörgum afar greindum manneskjum geta vísindamenn fundið erfðafræðileg líkindi með þátttakendum og með því að bera saman niðurstöður frá persónum með mikla og litla greind má draga fram helsta erfðafræðilegan mun milli þessara tveggja hópa. Þannig er unnt að einangra þau gen sem eiga öðrum fremur þátt í að ákvarða greind manna.

Niðurstöður rannsóknarinnar hafa enn ekki verið birtar en einn forkólfa hennar, Oliver Davis, getur þegar staðhæft að ekki er að finna „ eitt stakt gen fyrir greindina“. Vísindamennirnir hafa til þessa fundið gen í hundruða eða þúsunda tali sem öll hafa áhrif á greindina, en hvert og eitt þeirra getur einungis skýrt minna en 1% af greind manneskju. Þessi mörgu ólíku gen öðlast því fyrst hlutverk þegar áhrif þeirra leggjast saman. Þessi uppgötvun styður kenninguna um „generalist-genes“, sem Robert Plomin og Julia Kovas settu fram árið 2005. Samkvæmt henni stýrist sérhver andleg geta okkar – t.d. minni og afstæð hugsun – af fjölmörgum mismunandi genum og hvert þessara gena á þátt í öðrum andlegum eiginleikum.

Meginreglan er því sú að ekki er að finna gen sem veita sérstaka andlega færni, heldur gen sem almennt veita meiri greind. Robert Plomin telur að einstök gen leggi sitt fram til greindarinnar með því að hámarka grundvallarvirkni heilans. Eitt gen getur t.d. gert einangrandi lag taugafrumnanna þykkara svo taugarnar geti flutt taugaboðið með meiri hraða eða að gen geti aukið getu taugafrumna til að mynda tengingar við aðrar taugafrumur og þannig byggt upp flóknara netverk tauga.

Einfaldar lausnir eru greindarlegar

Kenningin um víðtæk gen (generalist-genes) passar ágætlega við hugtakið almenn greind, g, sem vísar einmitt í að þeir sem skora hátt í tilteknu greindarprófi spjara sig jafnan vel í flestum öðrum greindarprófum. Þetta jafngildir því að menn geta í grunninn verið meira eða minna greindir þó að þeir nýti betur greind sína innan tiltekinna svæða, t.d. tónlistar, stærðfræði eða tungumála.

Kenning Robert Plomins segir einnig fyrir um að afmörkuð andleg færni tengist ekki tilteknum stöðum eða stöðvum í heilanum, heldur að fjölmörg svæði heilans starfa saman við að leysa verkefnin. Undir lok síðustu aldar höfðu menn sýnt hvernig heilinn er fær um að leysa sama verkefni með mismunandi hætti. Ein tilraun sýndi að heili greindra manna nýtir möguleika sína betur og leysir vandamál með einföldum hætti, meðan minna greindir heilar þurfa mikla umhugsun áður en þeir komast að réttri lausn.

Þessa kenningu gat bandaríski taugafræðingurinn Richard Haier við University of California, Irvine í BNA, síðan stutt þegar hann sýndi að heilinn notar minni orku við að leysa verkefni þegar hann hefur haft tækifæri til að æfa sig. Í þessari tilraun fólst verkefnið í að spila tölvuspilið Tetris. Eftir 50 daga æfingu féll orkunotkun í þeim svæðum heilans sem að líkindum voru ekki nauðsynleg til að spila spilið.

Þessi tilraun sýndi einnig að ólíkar manneskjur nýta heila sinn á afar fjölbreyttan máta, þrátt fyrir að þær séu að leysa sama verkefnið og að vinnsluaðferð heilans ræðst af almennri greind. En munurinn er ekki aðeins einstaklingsbundinn því árið 1995 gat Richard Haier sýnt að karlar og konur nota heilann hvort með sínum hætti. Tilraunin sýndi að þrátt fyrir að þátttakendur nýttu sömu svæði heilans jafn mikið við að leysa stærðfræðiþraut þá var ein undantekning í gagnaugablaði heilabarkarins. Þar var orkunotkun taugunganna – og virkni þeirra – hærri, því betur sem verkefnið var leyst af hendi sem bendir til þess að þetta heilasvæði taki þátt í stærðfræðilegum vangaveltum. Það sem kom á óvart var hins vegar að þetta samhengi mátti aðeins greina hjá karlmönnum meðan engan mun var að finna í orkunotkun gagnaugablaðsins hjá konum, sem leystu þrautina annars vegar afar vel eða miðlungi vel.

Heilar kynjanna eru ólíkir

Þannig gat Richard Haier sýnt fram á að kynin tvö nota ekki heila sinn með sama hætti við lausn á stærðfræðiþrautum. Síðan hafa margir vísindamenn sýnt fram á hvernig kynjamunur í margvíslegri andlegri færni tengist náið því hvernig kynin nota heilann. Mismunandi máti kynjanna tveggja við að nota heilann hefur reynst tengjast sjálfri uppbyggingu heilans. Þetta má rannsaka með segulómun MRI sem ólíkt PET og fMRI skráir ekki virkni taugunganna heldur uppbyggingu tauganeta. Þannig má kortleggja nákvæmlega uppbyggingu gráa og hvíta efnis heilans. Gráa efnið er einkum að finna í fellingum heilabarkarins og samanstendur af sjálfum taugungunum, meðan hvíta efnið er að finna undir heilaberkinum og samanstendur einkum af taugasímunum sem tengja saman ólík svæði heilans.

Ef heilanum er líkt við tölvu er gráa efnið sjálfur örgjörvinn sem sér um alla útreikninga, meðan hvíta efnið er harði diskurinn og rafrásirnar sem sjá um að flytja gögn fram og til baka milli örgjörvans og annarra hluta tölvunnar. Rétt eins og tölva er ófær um að nýta öflugan örgjörva að hámarki ef harði diskurinn er afar hægur, þá reiðir skilvirkur heili sig á að bæði gráa og hvíta efnið séu vel þróuð og henti hvort öðru.

Rýnt í Brodmann-svæðin

Til að öðlast betri innsýn í hvernig greindin sprettur fram í heilanum gerði Richard Haier ásamt Rex Jung við University of Mexico í Albuqurque 37 tilraunir sem aðrir vísindamenn höfðu framkvæmt á árunum 1988 – 2007. Í þessum tilraunum var verið að leita eftir þeim svæðum heilans sem tengjast greindinni. Árið 2007 birtu Haier og Jung niðurstöður sínar. Þeir höfðu ekki fundið eitt stakt svæði í heilanum sem hafði afgerandi áhrif á greindina en þess í stað kom í ljós að 14 svæði í gráa efni heilans víðs vegar í heilanum höfðu umtalsverð áhrif á greind þátttakendanna. Heilasérfræðingar höfðu þegar nefnt þessi svæði Brodmann-svæði. Þau eru nefnd eftir þýska taugafræðingnum Kordinian Brodmann, sem fyrir 100 árum uppgötvaði 52 svæði í heilaberkinum þar sem taugafrumurnar eru samsettar með öðrum hætti en á umliggjandi gráa svæðinu. Brodmann hafði einkum áhuga á uppbyggingu svæðanna en seinna hafa menn komist að því að mörg þessara svæða tengjast tiltekinni virkni í heilanum.

Þau 14 Brodmann-svæði sem Haier og Jung afmörkuðu hafa þekkta virkni varðandi athyglisgáfu, minni, tungumál ásamt túlkun á skynáreiti. Í ljósi þessa komu vísindamennirnir fram með svonefnda P-FIT-kenningu um greind sem passar ágætlega við kenningu Robert Plomins um víðtæku-genin. P-FIT-kenningin er nefnd eftir samvinnu milli hnakka og ennisblaðs (Parieto-Frontal Integration Theory), þar sem talið er að greindin spretti fram úr upplýsingastreymi sem byrjar aftast í heilanum og endar milli heilahvelanna tveggja fremst í heilanum.

Heila-netverk gerir okkur skörp

Samkvæmt P-FIT-kenningunni tengjast Brodmann-svæðin 14 með hvíta efninu í netverki sem gegnir meginhlutverki fyrir greindina. Ekkert svæðanna, hvorki í gráa eða hvíta efninu, gegnir veigameira hlutverki en önnur, en öll eru þau nauðsynleg fyrir netverkið. Séu sum svæðanna sérlega vel mótuð geta ferli þau sem tengjast einmitt þessum svæðum verið skilvirkari, en að jafnaði myndast þá flöskuhálsar annars staðar í netverkinu. Því þurfa öll svæðin að vera afar vel mótuð til að veita háa almenna greind en jafnvel litlar betrumbætur í sumum svæðanna geta styrkt tiltekna færni einstaklinga eins og t.d. tungumálakunnáttu.

Árið 2010 framkvæmdi þýski vísindamaðurinn Jan Gläscher við California Institute of Technology í Pasadena tilraun sem prófaði P-FIT-kenninguna með nokkuð öðrum hætti. Þar voru þátttakendur allir með sams konar heilaskaða sem hamlaði andlegri getu þeirra og þegar Gläscher greindi hvaða heilasvæði voru sködduð hjá einstökum sjúklingum gat hann skoðað hvaða áhrif viðkomandi skaðar hefðu á almenna greind sjúklinganna. Til stuðnings P-FIT-kenningunni kom í ljós að skaðar á einu svæði hvíta efnisins sem tengir hnakka- og ennisblaðið í vinstra heilahveli höfðu áhrif á almennu greindina til hins verra.

Í tilrauninni nýtti Jan Gläscher röð greindarprófa sem gátu bæði mælt almenna greind, g, þátttakenda og tiltekna færni eins og málskilning og rýmisgreind. Með tölfræði að vopni gat hann slegið því föstu hvaða færni átti beinan þátt í g og hvaða færni veitti einstökum þátttakendum einungis forskot innan tiltekinna sviða. Ætla mætti að þau svæði sem hafa bein áhrif á g myndu vera hluti af afmarkaðri svæðum en rannsóknin leiddi til óvæntra niðurstaðna. Í ljós kom að Brodmann-svæði 10 (BA10) í vinstra ennisblaði skipti sköpum fyrir almenna greind, g, en tengdist þó ekki sérstaklega annarri afmarkaðri andlegri getu.

Lítið svæði í heila skiptir sköpum

Brodmann-svæði 10 liggur í miðju þeirrar „hraðbrautar“ í hvíta efninu sem reyndist skipta miklu máli fyrir greindina. Frá fyrri rannsóknum vita menn aukinheldur að svæði þetta tengist afstæðri hugsun og það hefur leitt Jan Gläscher á slóðina á einstöku hlutverki þessa litla heilasvæðis. Hann telur þetta virka eins og stjórnstöð sem stýrir hvaða upplýsingar skal sía fyrir virka vinnsluminnið svo það geti hámarkað vinnslu heilans úr upplýsingum. Gläscher útskýrir:

Vinnsluminnið er takmarkað og því þarf stöðugt að uppfæra það. Það krefst stjórnstöðvar sem getur valið innihald úr vinnsluminninu og útdeilt því skilvirkt til þeirra stöðva heilans sem vinna best úr upplýsingunum. Við teljum að BA10 gegni einstöku hlutverki við að stýra þessum ferlum sem eru svo mikilvæg fyrir daglegt líf okkar.

Fram til þessa hefur árangursríkasta verkfæri vísindamanna við að rannsaka hvað greind er eiginlega og hvar hana sé að finna í heilanum falist í að sundurgreina samhengi milli heilaskannanna og greindarprófa. Vinnan við að finna arfbundnar orsakir greindar tekur þó framförum og vísindamenn vonast til að geta afmarkað mikilvægustu genin og útskýrt hvað þau leggi af mörkum fyrir andlega getu okkar. Kannski mun sú vinna síðar meir leiða til þess að hægt sé að segja til um greind manna með heilaskönnun og erfðum.