Intelligenz und Gehirn

Intelligenz ist eine komplexe geistige Fähigkeit, die hilft, Probleme des Lebens zu erkennen, einzuordnen und zu bewältigen, sich im eigenen Lebensraum einzurichten und die Lebensbedingungen für sich optimal zu gestalten. Ein Wesenszug der Intelligenz ist es, aus Erfahrung lernen zu können [1]. Intelligenz beinhaltet kognitive Funktionen wie Erkennen, Aufmerksamkeit, Sprache und Planen. Alle diese Funktionen können standardisiert getestet werden. Die Ergebnisse korrelieren in etwa mit beruflichem Fortkommen, Gesundheit und Lebenserwartung [2].


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Fähigkeiten der Intelligenz

Intelligenz beruht auf vielen sehr verschiedenen Fähigkeiten des Gehirns, so dem Sprach-, Erkennungs-, Lern-, Erinnerungs-, Abstraktions-, räumlichen und zeitlichen Orientierungs-, Vorausschau-, Planungs-, Rechen- und Empathievermögen. Auch die künstlerische und musikalische Begabung ist eine Form der Intelligenz.

Um Intelligenzleistungen abrufen zu können, bedarf es eines Interesses sowie einer Aufmerksamkeit und Konzentrationsfähigkeit (Fähigkeit, sein Interesse zu fokussieren und es über einen ausreichenden Zeitraum aufrecht zu erhalten). Auch eine gewisse Impulskontrolle (Kontrolle und Abwehr von Überaktivität, Ablenkbarkeit, Scheu und Vermeidungsverhalten) ist dazu erforderlich.

Die verschiedenen Fähigkeiten, die zur Intelligenz beitragen, überlappen sich mehr oder weniger stark. Lernen und Erinnern (Gedächtnis) sind Grundfähigkeiten. Andere Fähigkeiten, wie Erkennen, Vorausschauen und Planen setzen Erinnern voraus. Das Mit- und Nachempfindensvermögen (Empathie) ist relativ eigenständig, hat aber auch Verbindungen zum Erinnern. Das Orientierungsvermögen basiert wesentlich auf räumlichem Denken, Zeitgefühl und Gedächtnis.

Intelligenztests

Mit Hilfe der Intelligenz werden außerordentlich unterschiedliche Lebensbedingungen bewältigt. Durch Übung werden spezielle Fähigkeiten, die zur Intelligenz zählen, erheblich verbessert. So beherrschen Ureinwohnen Papua-Neuguineas die Orientierung in weitem Gelände in einer für Städter nicht nachvollziehbaren Weise; Städter würden mit ihrer „hohen“ Intelligenz dort vollkommen versagen. Herkömmliche Intelligenztests würden diese außerordentliche, dort erforderliche Intelligenz nicht annähernd erfassen können (Beispiel beschrieben in [3]).

Intelligenztests, die eine Mischung von Tests verschiedener Fähigkeiten darstellen, berücksichtigen eklatante Unterschiede der Lebensbedingungen und der dadurch bedingten unterschiedlichen Übung von Fähigkeiten nicht adäquat und erweisen sich daher als ein nur beschränkt taugliches Mittel, die Intelligenz von Menschen aus verschiedenen Kulturkreisen oder auch nur aus unterschiedlichen sozialen Schichten miteinander vergleichbar zu machen.

Dennoch ist unter Berücksichtigung der unterschiedlich trainierten Fähigkeiten die Bestimmung von Teil-IQ’s (Intelligenzquotienten) weiterhin von Bedeutung, speziell für wissenschaftliche Zwecke. So können beispielsweise ein Performance-IQ und ein verbaler und ein nonverbaler IQ differenziert und verwendet werden, um den Einfluss von Faktoren (z. B. von Alter oder Ausbildung) auf die Entwicklung der Intelligenz und auf Befunde der Hirnforschung festzustellen [4][5].

Differenzierte Intelligenztests sind z. B. [6]

  • Untersuchungen nach dem Wechsler Adult Intelligence Scale. Geprüft werden Allgemeinwissen, Vokabular, sprachliches Schlussfolgern, Lösung von Problemen in neuen Situationen. (WAIS; Wechsler, 1997)
  • Untersuchungen nach dem Delis–Kaplan Executive Function System (D–KEFS; Delis et al., 2001). Geprüft werden u. a. verschiedene kognitive Fähigkeiten zur Durchführung von Prozessen (wie Pfadmarkierung, sprachliche Flüssigkeit, Kartensortierung).

Intelligenz oder Intelligenzen?

Es werden die der Intelligenz zugrunde liegenden fundamentalen Strukturen und Mechanismen sowohl des Geistes als auch des Gehirns hervorgehoben.

Vor allem 2 Hypothesen stehen im Raum:

  • die Hypothese einer generellen Intelligenz, repräsentiert in einem über das Gehirn verzweigten neuronalen Netzwerk mit einzelnen spezialisierten Arealen, die eine allgemeine Problemlösung mit Anwendbarkeit auf die verschiedensten Aufgaben ermöglicht (Spearman’s „general factor model“, „g“), und
  • die Hypothese multipler Intelligenzen, die Problemfeld-typisch in spezialisierten Hirnregionen repräsentiert sind.

Multiple Intelligenzen

Nach Gardner [7] können je nach den zu lösenden Aufgaben verschiedene Fähigkeiten der Bewältigung unterschieden werden:

  • Linguistische Fähigkeiten: sie ermöglichen Lesen, Schreiben, sich sprachlich auszudrücken und Sprache zu verstehen.
  • Mathematische Fähigkeiten: sie ermöglichen es, mathematische Probleme zu lösen (z. B. wie viele Tage bis zu einem Termin verbleiben, beim Bezahlen das „Rausgeld“ berechnen, das Alter nach dem Geburtsjahr berechnen), logisches Schließen.
  • Räumliche Intelligenz: sie ermöglicht es, sich im Raum, einem Territorium oder auf der Landkarte zurechtzufinden oder einen Bauplan zu erstellen.
  • Musikalische Intelligenz: sie ermöglicht es, ein Lied zu singen, auf einem Instrument zu spielen oder zu komponieren.
  • Fähigkeit der Körperbeherrschung: sie ermöglicht es, sich differenziert und zielgerichtet zu bewegen, z. B. beim Werfen, Tanzen, Schwimmen, Kartoffelschälen.
  • Fähigkeit etwas zu erforschen: sie ermöglicht es, Muster (z. B. Gesetzmäßigkeiten in der Natur, Funktionsweise einer Mechanik) zu herauszufinden.
  • Zwischenmenschliche Intelligenz: ermöglicht es, andere Menschen in ihrem Ausdruck (Emotionen), Verhalten und ihrer Motivation zu verstehen.
  • Fähigkeit, sich selbst zu verstehen: wer wir sind, was wir wollen, welche Motive uns treiben, wie wir uns ändern können.

Konzept der 3 Schichten der Intelligenz

Nach der CHC-Theorie (Cattell, Horn, Carroll, zitiert in [8]) werden 3 Schichten der Intelligenz angenommen, die zueinander hierarchisch geordnet sind.

  • Schicht I: Fähigkeiten mit eng begrenzter Verwendbarkeit;
  • Schicht II: Fähigkeiten unbestimmter Art mit breiter Verwendbarkeit; dazu zählen die Fähigkeiten, mit Neuem umzugehen und rasch und flexibel zu denken;
  • Schicht III: Fähigkeiten von allgemeiner Verwendbarkeit, für kognitive Leistungen aller Art von großer Bedeutung. Dazu gehören der Vorrat an allgemeinem und speziellem Wissen sowie das zur Verfügung stehende Vokabular.

Vor allem die Intelligenzfähigkeiten der Schichten II und III sind mit der Fähigkeit, im Leben zurecht zu kommen, assoziiert, so mit Gesundheit, beruflichem Fortkommen und Einkommen.

Theorie von 3 Pfeilern der Intelligenz

Der Grad der Intelligenz richtet sich danach,

  • wie effektiv Ziele formuliert und erreicht werden, die man sich im Leben gestellt hat,
  • wie effektiv man seine eigenen Stärken einsetzt und seine Schwächen kompensiert,
  • ob es gelingt, sich seinem Umfeld anzupassen oder sein Umfeld zu seinen Gunsten zu verändern.

Die dazu erforderliche menschliche Intelligenz beruht nach Sternberg auf 3 Pfeilern („triarchic theory“) [9], der kreativen, der analytischen und der praktischen Intelligenz. Sie wurde erweitert, um Weisheit-basierte Fähigkeiten einzubeziehen.

  • Die kreativen Fähigkeiten ermöglichen neue Ideen.
  • Die analytischen Fähigkeiten ermöglichen die Beurteilung der neuen Ideen bezüglich gut bzw. günstig oder schlecht bzw. ungünstig,
  • Die praktischen Fähigkeiten ermöglichen die Umsetzung der neuen Ideen.
  • Die Weisheit-basierten Fähigkeiten ermöglichen die Bewertung der neuen Ideen bezüglich allgemeiner Nützlichkeit unter Einbeziehung ethischer Maßstäbe.

Genetische Grundlagen der Intelligenz

Es werden Beziehungen der Intelligenz zu genetischen Grundlagen angenommen. Studien haben eine familiäre Häufung und Vererbbarkeit intelligenter Fähigkeiten nachgewiesen Mol Psychiatry. 2011 Oct; 16(10):996-1005. Genomweite Scans haben eine Assoziation von Intelligenz mit verschiedenen Genen, speziell in Regionen auf den Chromosomen 2q und 14q wahrscheinlich gemacht; allerdings hat sich kein spezielles „Intelligenzgen“ gefunden. [10].

Der “brain derived neurotropic factor” BDNF vermittelt eine Plastizität des Gehirns, insbesondere des präfrontalen Cortex, der in besonderer Weise mit Intelligenz verbunden [11] und bei dem eine lebenslange Plastizität nachweisbar ist. Menschen mit einem Val66Met-Polymorphismus (Austausch von Valin gegen Methionin an Position 66 des Polypeptids) sind resistenter gegen einen allgemeinen Intelligenzverlust nach traumatischem Frontalhirnschaden als diejenigen mit einem Val/Val-Genotyp [12]. Auch andere Untersuchungen weisen auf eine Bedeutung des BDNF für die Aufrechterhaltung der allgemeinen Intelligenz hin [13][14][15].

Eine Verfolgung der Hirnvolumina und der Oberfläche bei eineiigen und zweieiigen Zwillingen und Nichtzwillingsgeschwistern über 5 Jahre erbrachte Hinweise auf eine Vererblichkeit von Hirngröße und ihrer Veränderlichkeit mit der Zeit, sowie eine Assoziation von Hirngröße mit der Intelligenz, die den gleichen Genen zugerechnet wird [16].

An Intelligenz beteiligte Hirnstrukturen

Neue Aspekte kommen von der Hirnforschung, die ein verzweigtes neuronales Netzwerk postuliert. Die Befunde beginnen zu klären, welche Hirnbezirke für welche Intelligenzfunktionen zuständig sind.

Nach der Hypothese der multiplen Intelligenzen beruht die Gesamtintelligenz auf dem Zusammenwirken der Funktionen multipler isolierter Hirnareale. Diese wären

  • spezifische temporale und okzipitale Areale des Gehirns zur Verarbeitung sensorischer Informationen,
  • parietale Regionen zur sensorischen Integration und Abstraktion,
  • frontale Areale für Problemlösung und Schlussfolgerungen,
  • das anteriore Cingulum zur Selektion von Antworten und Hemmung automatischer Antworten.

Das frontale und parietale Netzwerk und die zwischen ihnen verlaufenden Verbindungen der weißen Substanz spielen die Hauptrolle dabei.

Als Gegenhypothese wird postuliert, dass es eine zentrale Intelligenz gibt, die für alle Teilfunktionen eine überragende Bedeutung besitzt, indem sie an einer „intelligenten“ Lösung aller komplexen Aufgaben wesentlich beteiligt ist. Eine solche zentrale Intelligenz wird mit einem frontoparietalen neuronalen Netzwerk in Zusammenhang gebracht, das laut fMRI-Befunden bei der Lösung von Problemen der allgemeinen Intelligenz immer rekrutiert wird. [17][18].

Untersuchungen an Patienten mit lokalisierten Hirnverletzungen unterstützen diese Hypothese. Eine Störung im Netzwerk frontaler und parietaler Regionen (gleich wo) geht mit einer Störung der allgemeinen Intelligenz einher. Die Untersuchungen zeigen zudem, dass die Ausführung von Abläufen (executive functions) ebenfalls mit einer Aktivierung des frontoparietalen Netzwerks einhergehen. Vermutlich hat die Evolution dieses für die allgemeine Intelligenz zentralen Netzwerks wesentlich zur Evolution des Menschen beigetragen. Ihr Beitrag zur sozialen und emotionalen Kompetenz ist jedoch bisher nicht geklärt [19].

Interessanterweise ist die frontoparietale (präfrontale und parietale) Region in Einstein’s Gehirn ungewöhnlich ausgeprägt gewesen, was als das neuroanatomische Substrat für die bemerkenswerten kognitiven und mathematischen Fähigkeiten sowie das räumliche Vorstellungsvermögen angesehen wird [20].

Kreativität

Kreativität ist eine besondere Intelligenzleistung, bei der eine Idee entwickelt wird, die zu etwas Neuem führt. Als zentral dafür gilt „divergentes Denken“. Durch divergentes Denken (Denken ohne strenge Zentrierung) wird

  • im Gedächtnis nach vorhandenem Wissen gesucht, das mit Hilfe einer besonderen Assoziations- und Kombinationsfähigkeit zu neuen Ideen verbunden werden kann.
  • nach genuin neuen Ideen gesucht, die durch Gedächtnisinhalte nicht erhalten werden können.

Untersuchungen mit funktioneller Magnetresonanzbildgebung (fMRI) zeigten bei divergentem Denken eine Aktivierung des linkshemisphärischen frontalen Netzwerks, von Teilen des Hippocampus und des unteren Temporallappens sowie eine verminderte Aktivierung der rechten temporoparietalen Verbindung. Die Bildung neuer Ideen war in diesen Untersuchungen assoziiert mit deutlich erhöhter Hirnaktivierung im linken unteren Parietallappen. Diese Bezirke werden bei der zunächst durchgeführten Suche nach alten, eventuell passenden Ideen aus dem Gedächtnis nicht aktiviert, sondern erst dann, wenn genuine neue Ideen entwickelt werden. Der linke untere Parietallappen ist laut früheren Untersuchungen auch bei geistigen Vorstellungen und Planungen besonders aktiv [21].

Soziale Intelligenz

Die soziale Intelligenz (Thorndike 1920, Humphrey 1984) ist durch ein geschärftes Bewusstsein für den Wert sozialer Beziehungen und die Fähigkeiten, eine andere Perspektive einzunehmen, weniger selbstfokussiert zu empfinden und zu handeln, mehr Aufmerksamkeit anderen Menschen zukommen zu lassen sowie sich in befriedigenden Beziehungen zu engagieren gekennzeichnet [22]. Die soziale Intelligenz ist abhängig von der emotionalen Intelligenz, also der Fähigkeit, eigene Emotionen und die Emotionen anderer wahrzunehmen und sich von ihnen im Verhalten leiten zu lassen. Die Erkennung der Emotionen anderer Menschen ist wiederum von der Erkennung emotionaler Gesichtsausdrücke abhängig, die offenbar unabhängig von der Fähigkeit der Gesichtserkennung ist [23][24]. Es werden Tests entwickelt, die soziale Intelligenz (ähnlich wie beim IQ) messbar machen [25].

Neurophysiologisch beruht die soziale Intelligenz auf einem Netzwerk neuronaler Regionen, die als „soziales Gehirn“ zusammengefasst werden. Dazu gehören der orbitofrontale Cortex (OFC), die obere Temporalwindung (superior temporal gyrus (STG)) und der Mandelkern (Amygdala). Diese Regionen werden bei Sozialkontakten im fMRI aktiv; auch zeigen einige Regionen im präfrontalen Cortex Aktivität (beteiligt an cognitiven Fähigkeiten, s. o.). Menschen mit Autismus bzw. Asperger-Syndrom, die Defizite in Sozialkontakten aufweisen, zeigen dabei zwar eine Aktivierung der frontotemporalen Regionen, nicht dagegen der Amygdala [26].

Intelligenzentwicklung bei Teenagern

Untersuchungen zeigen, dass sowohl der verbale als auch der nonverbale IQ während des Teenageralters nicht, wie in anderen Lebensphasen, einigermaßen stabil bleibt, sondern ansteigen oder fallen kann. Dabei verändert sich der verbale IQ zugleich mit der grauen Substanz im Sprachzentrum. Der nonverbale IQ ändert sich zusammen mit der grauen Substanz in der Region der Fingeraktivierung. Beide IQ’s sind eng verknüpft mit der Fähigkeit zu lernen. Daraus wird abgeleitet: „This would be encouraging to those whose intellectual potential may improve; and a warning that early achievers may not maintain their potential.” (d.h. ein hoher IQ im Kindesalter kann sich im Adoleszentenalter bei mangelnden Lernanstrengungen verlieren; umgekehrt kann eine mangelnde IQ-Förderung im Kindesalter im Adoleszentenalter durch Lernen wieder wettgemacht werden) [27] und [28].


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Verweise

Literatur

  1. ? Dialogues Clin Neurosci. 2012 Mar; 14(1): 19–27
  2. ? Dialogues Clin Neurosci. 2010;12(4):489-501
  3. ? Jared Diamond:Arm und Reich, die Schicksale menschlicher Gesellschaften, Fischer Verlag, erweiterte Neuausgabe 2006
  4. ? Nature. Oct 19, 2011; 479(7371): 113–116
  5. ? Dev Cogn Neurosci. 2013 Jul;5:172-84
  6. ? Brain 2012: 135; 1154–1164
  7. ? Gardner H. Multiple Intelligences: New Horizons in Theory and Practice. New York, NY: Basic Books; 2006
  8. ? Dialogues Clin Neurosci. 2012 Mar; 14(1): 19–27
  9. ? Dialogues Clin Neurosci. 2012 Mar; 14(1): 19–27
  10. ? Mandelman SD., Grigorenko EL. Intelligence: genes, environments, and their interactions. In: Sternberg RJ, Kaufman, SB eds. Cambridge Handbook of intelligence. New York, NY: Cambridge University Press; 2011:85–106
  11. ? Behav Brain Sci. 2007 Apr; 30(2):135-54
  12. ? PLoS One. 2014 Feb 26;9(2):e88733. doi: 10.1371/journal.pone.0088733
  13. ? Arch Gen Psychiatry. 2006 Jul;63(7):731-40
  14. ? PLoS One. 2011;6(11):e27389. doi: 10.1371
  15. ? Isr J Psychiatry Relat Sci. 2012;49(2):137-42
  16. ? Neuroimage. 2014 May 9. pii: S1053-8119(14)00352-8. doi: 10.1016/j.neuroimage.2014.04.072.
  17. ? Dialogues Clin Neurosci. 2010;12(4):489-501
  18. ? Brain 2012: 135; 1154–1164
  19. ? Brain 2012: 135; 1154–64
  20. ? Brain. 2012 Apr;135(Pt 4):1154-64
  21. ? Neuroimage. Mar 2014; 88(100): 125–133
  22. ? PLoS One. 2015 Jun 15;10(6):e0128638. doi: 10.1371/journal.pone.0128638.
  23. ? Front Hum Neurosci. 2014 Dec 3;8:974. doi: 10.3389/fnhum.2014.00974. eCollection 2014
  24. ? Front Psychol. 2015 Jun 9;6:770. doi: 10.3389/fpsyg.2015.00770
  25. ? PLoS One. 2015 Jun 15;10(6):e0128638. doi: 10.1371/journal.pone.0128638
  26. ? Eur J Neurosci. 1999 Jun;11(6):1891-8
  27. ? Nature. Oct 19, 2011; 479(7371): 113–116
  28. ? Nature. 2012 May 16; 485(7400): 666