Kecerdasan: dari genetika hingga "kabel" dan "pemroses" otak manusia

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Mengapa beberapa orang lebih pintar dari yang lain? Sejak dahulu kala, para ilmuwan telah mencoba mencari tahu apa yang harus dilakukan untuk menjaga kepala tetap jernih. Merujuk pada sejumlah kajian ilmiah, Spektrum membahas komponen kecerdasan - mulai dari genetika hingga "kabel" dan "pemroses" otak manusia.

Mengapa beberapa orang lebih pintar dari yang lain? Sejak dahulu kala, para ilmuwan telah berusaha mencari tahu apa yang perlu dilakukan agar kepala dapat berpikir dengan baik. Tapi sekarang setidaknya jelas: daftar komponen kecerdasan lebih panjang dari yang diharapkan.

Pada Oktober 2018, Wenzel Grüs menunjukkan sesuatu yang luar biasa kepada jutaan pemirsa TV: seorang siswa dari kota kecil Lastrut di Jerman memukul bola dengan kepalanya lebih dari lima puluh kali berturut-turut, tidak pernah menjatuhkan atau memungutnya dengan tangannya. Tetapi fakta bahwa penonton acara TV Rusia "Amazing People" memberinya tepuk tangan meriah tidak hanya dijelaskan oleh ketangkasan atletik pemuda itu. Faktanya adalah, saat memainkan bola, dia di antara waktu menaikkan angka 67 ke pangkat kelima, setelah menerima hasil sepuluh digit hanya dalam 60 detik.

Wenzel, yang saat ini berusia 17 tahun, memiliki bakat matematika yang unik: ia mengalikan, membagi, dan mengekstrak akar dari angka dua belas digit tanpa pena, kertas, atau alat bantu lainnya. Pada kejuaraan dunia terakhir dalam penghitungan lisan, ia mengambil tempat ketiga. Seperti yang dia katakan sendiri, dia membutuhkan waktu 50 hingga 60 menit untuk memecahkan masalah matematika yang sangat sulit: misalnya, ketika dia perlu memfaktorkan dua puluh digit angka menjadi faktor prima. Bagaimana dia melakukannya? Mungkin, ingatan jangka pendeknya memainkan peran utama di sini.

Jelas bahwa otak Wenzel agak lebih unggul daripada organ berpikir rekan-rekannya yang biasanya berbakat. Setidaknya dalam hal angka. Tetapi mengapa, secara umum, beberapa orang memiliki kapasitas mental yang lebih besar daripada yang lain? Pertanyaan ini masih ada di benak peneliti alam Inggris Francis Galton 150 tahun yang lalu. Pada saat yang sama, ia menarik perhatian pada fakta bahwa seringkali perbedaan kecerdasan dikaitkan dengan asal usul seseorang. Dalam karyanya Hereditary Genius, ia menyimpulkan bahwa kecerdasan manusia dapat diwariskan.

Koktail Multi-Bahan

Ternyata kemudian, tesisnya ini benar - setidaknya sebagian. Psikolog Amerika Thomas Bouchard dan Matthew McGue menganalisis lebih dari 100 penelitian yang diterbitkan tentang kesamaan kecerdasan di antara anggota keluarga yang sama. Dalam beberapa karya, kembar identik telah dijelaskan, dipisahkan segera setelah lahir. Meskipun demikian, pada tes kecerdasan, mereka menunjukkan hasil yang hampir sama. Si kembar yang tumbuh bersama bahkan lebih mirip dalam hal kemampuan mental. Mungkin, lingkungan juga memiliki pengaruh penting pada mereka.

Saat ini, para ilmuwan percaya bahwa 50-60% kecerdasan diwariskan. Dengan kata lain, perbedaan IQ antara dua orang adalah setengah baik karena struktur DNA mereka yang diterima dari orang tua mereka.

Mencari gen untuk kecerdasan

Namun, pencarian bahan turun-temurun yang secara khusus bertanggung jawab untuk ini sejauh ini hanya sedikit. Benar, terkadang mereka menemukan beberapa elemen yang sekilas terkait dengan kecerdasan. Tetapi setelah diperiksa lebih dekat, hubungan ini ternyata salah. Situasi paradoks muncul: di satu sisi, penelitian yang tak terhitung jumlahnya membuktikan komponen kecerdasan turun-temurun yang tinggi. Di sisi lain, tidak ada yang tahu gen mana yang secara khusus bertanggung jawab untuk ini.

Baru-baru ini, gambarannya agak berubah, terutama karena kemajuan teknologi. Rencana konstruksi setiap individu terkandung dalam DNA-nya - semacam ensiklopedia raksasa, yang terdiri dari sekitar 3 miliar huruf. Sayangnya, itu ditulis dalam bahasa yang hampir tidak kita ketahui. Meskipun kita dapat membaca huruf-hurufnya, makna dari teks-teks ensiklopedia ini tetap tersembunyi dari kita. Bahkan jika para ilmuwan berhasil mengurutkan seluruh DNA seseorang, mereka tidak tahu bagian mana yang bertanggung jawab atas kemampuan mentalnya.

Kecerdasan dan IQ

Kata intelek berasal dari kata benda Latin intelektus, yang dapat diterjemahkan sebagai "persepsi", "pemahaman", "pemahaman", "akal" atau "pikiran". Psikolog memahami kecerdasan sebagai kemampuan mental umum yang mencakup berbagai kompetensi: misalnya, kemampuan untuk memecahkan masalah, memahami ide-ide yang kompleks, berpikir abstrak, dan belajar dari pengalaman.

Kecerdasan biasanya tidak terbatas pada satu mata pelajaran saja, seperti matematika. Seseorang yang baik di satu bidang sering kali unggul di bidang lain. Bakat yang jelas terbatas pada satu mata pelajaran jarang terjadi. Oleh karena itu, banyak ilmuwan berangkat dari fakta bahwa ada faktor umum kecerdasan, yang disebut faktor G.

Siapa pun yang akan mempelajari kecerdasan membutuhkan metode untuk mengukurnya secara objektif. Tes kecerdasan pertama dikembangkan oleh psikolog Prancis Alfred Binet dan Théodore Simon. Mereka menggunakannya untuk pertama kalinya pada tahun 1904 untuk menilai kemampuan intelektual anak sekolah. Atas dasar tugas yang dikembangkan untuk tujuan ini, mereka menciptakan apa yang disebut "skala perkembangan mental Binet-Simon." Dengan bantuannya, mereka menentukan usia perkembangan intelektual anak. Itu sesuai dengan sejumlah skala masalah yang dapat dipecahkan sepenuhnya oleh anak itu.

Pada tahun 1912, psikolog Jerman William Stern mengusulkan metode baru di mana usia perkembangan intelektual dibagi dengan usia kronologis, dan nilai yang dihasilkan disebut intelligence quotient (IQ). Dan meskipun namanya bertahan hingga hari ini, hari ini IQ tidak lagi menggambarkan rasio usia. Sebaliknya, IQ memberikan gambaran bagaimana tingkat kecerdasan seseorang berkorelasi dengan tingkat kecerdasan orang rata-rata.

Orang berbeda satu sama lain, dan karenanya set DNA mereka berbeda. Namun, individu dengan IQ tinggi setidaknya harus cocok dengan bagian-bagian DNA yang terkait dengan kecerdasan. Para ilmuwan saat ini melanjutkan dari tesis fundamental ini. Dengan membandingkan DNA dari ratusan ribu subjek uji dalam jutaan bagian, para ilmuwan dapat mengidentifikasi daerah keturunan yang berkontribusi pada pembentukan kemampuan intelektual yang lebih tinggi.

Sejumlah penelitian serupa telah diterbitkan dalam beberapa tahun terakhir. Berkat analisis ini, gambarannya menjadi semakin jelas: kemampuan mental khusus tidak hanya bergantung pada data keturunan, tetapi juga pada ribuan gen yang berbeda. Dan masing-masing dari mereka hanya memberikan kontribusi kecil pada fenomena kecerdasan, terkadang hanya beberapa ratus persen. “Sekarang diyakini bahwa dua pertiga dari semua gen variabel manusia secara langsung atau tidak langsung terkait dengan perkembangan otak dan dengan demikian berpotensi dengan kecerdasan,” tegas Lars Penke, profesor psikologi kepribadian biologis di Georg August University di Göttingen.

Tujuh Misteri Tersegel

Tapi masih ada satu masalah besar: saat ini ada 2.000 tempat (lokus) yang diketahui dalam struktur DNA yang berhubungan dengan kecerdasan. Namun dalam banyak kasus, belum jelas apa sebenarnya penyebab dari lokus ini. Untuk memecahkan teka-teki ini, peneliti intelijen mengamati sel mana yang lebih mungkin merespons informasi baru daripada sel lain. Ini mungkin berarti bahwa sel-sel ini dalam beberapa hal berhubungan dengan kemampuan berpikir.

Pada saat yang sama, para ilmuwan terus-menerus dihadapkan pada sekelompok neuron tertentu - yang disebut sel piramidal. Mereka tumbuh di korteks serebral, yaitu di kulit terluar otak dan otak kecil, yang oleh para ahli disebut korteks. Ini terutama mengandung sel-sel saraf yang memberinya warna abu-abu yang khas, itulah sebabnya ia disebut "materi abu-abu".

Mungkin sel piramidal memainkan peran kunci dalam pembentukan kecerdasan. Bagaimanapun, ini ditunjukkan oleh hasil penelitian yang dilakukan oleh ahli saraf Natalia Goryunova, profesor di Free University of Amsterdam.

Baru-baru ini, Goryunova menerbitkan hasil penelitian yang menarik perhatian semua orang: dia membandingkan sel piramidal pada subjek dengan kemampuan intelektual yang berbeda. Sampel jaringan diambil terutama dari bahan yang diperoleh selama operasi pada pasien epilepsi. Dalam kasus yang parah, ahli bedah saraf mencoba menghilangkan fokus kejang berbahaya. Dengan melakukan itu, mereka selalu membuang bagian-bagian dari materi otak yang sehat. Materi inilah yang dipelajari Goryunova.

Dia pertama kali menguji bagaimana sel piramidal yang terkandung di dalamnya bereaksi terhadap impuls listrik. Dia kemudian memotong setiap sampel menjadi irisan paling tipis, memotretnya di bawah mikroskop dan mengumpulkannya lagi di komputer menjadi gambar tiga dimensi. Jadi, dia, misalnya, menetapkan panjang dendrit - hasil bercabang sel, yang dengannya mereka mengambil sinyal listrik. “Pada saat yang sama, kami menjalin hubungan dengan IQ pasien,” jelas Goryunova. "Semakin panjang dan bercabang dendrit, semakin pintar individu itu."

Peneliti menjelaskan hal ini dengan sangat sederhana: dendrit yang panjang dan bercabang dapat membuat lebih banyak kontak dengan sel lain, yaitu, mereka menerima lebih banyak informasi yang dapat mereka proses. Ditambah faktor lain: “Karena percabangan yang kuat, mereka dapat secara bersamaan memproses informasi yang berbeda di cabang yang berbeda,” tegas Goryunova. Karena pemrosesan paralel ini, sel memiliki potensi komputasi yang besar. “Mereka bekerja lebih cepat dan lebih produktif,” Goryunova menyimpulkan.

Hanya sebagian dari kebenaran

Tidak peduli seberapa meyakinkan tesis ini, itu tidak dapat dianggap terbukti sepenuhnya, seperti yang diakui oleh peneliti sendiri. Faktanya adalah bahwa sampel jaringan yang dia periksa diambil terutama dari satu area yang sangat terbatas di lobus temporal. Sebagian besar serangan epilepsi terjadi di sana, dan oleh karena itu, sebagai suatu peraturan, pembedahan untuk epilepsi dilakukan di area ini. “Kami belum bisa mengatakan bagaimana keadaan di bagian lain dari otak,” Goryunova mengakui. "Tetapi hasil penelitian baru yang belum dipublikasikan dari kelompok kami menunjukkan, misalnya, bahwa hubungan antara panjang dendrit dan kecerdasan lebih kuat di sisi kiri otak daripada di kanan."

Masih tidak mungkin untuk menarik kesimpulan umum dari hasil penelitian para ilmuwan Amsterdam. Selain itu, ada bukti yang berbicara sebaliknya. Mereka diperoleh oleh Erhan Genç, seorang ahli biopsikologi dari Bochum. Pada tahun 2018, ia dan rekan-rekannya juga menyelidiki bagaimana struktur materi abu-abu berbeda antara orang yang sangat cerdas dan kurang cerdas. Pada saat yang sama, ia sampai pada kesimpulan bahwa percabangan dendrit yang kuat lebih berbahaya daripada kondusif untuk kemampuan berpikir.

Benar, Gench tidak memeriksa sel-sel piramidal individu, tetapi menempatkan subjeknya di pemindai otak. Pada prinsipnya, pencitraan resonansi magnetik tidak cocok untuk memeriksa struktur serat terbaik - resolusi gambar, sebagai suatu peraturan, ternyata tidak cukup. Namun para ilmuwan Bochum menggunakan metode khusus untuk melihat arah difusi cairan jaringan.

Dendrit menjadi penghalang cairan. Dengan menganalisis difusi, dimungkinkan untuk menentukan ke arah mana dendrit berada, seberapa bercabangnya, dan seberapa dekat mereka satu sama lain. Hasil: pada orang yang lebih pintar, dendrit sel saraf individu tidak begitu padat dan tidak cenderung hancur menjadi "kawat" tipis. Pengamatan ini sangat bertentangan dengan kesimpulan yang dibuat oleh ahli saraf Natalia Goryunova.

Tetapi bukankah sel-sel piramidal membutuhkan berbagai informasi eksternal untuk melakukan tugasnya di otak? Bagaimana hal ini konsisten dengan tingkat rendah percabangan yang diidentifikasi? Gench juga menganggap hubungan antar sel itu penting, namun menurutnya, hubungan ini harus memiliki tujuan. “Jika Anda ingin pohon itu menghasilkan lebih banyak buah, potong cabang tambahannya,” jelasnya. - Sama halnya dengan koneksi sinaptik antar neuron: ketika kita lahir, kita memiliki banyak neuron. Tetapi dalam perjalanan hidup kita, kita menipiskannya dan hanya menyisakan yang penting bagi kita."

Agaknya, berkat ini kami dapat memproses informasi lebih efisien.

"Kalkulator hidup" Wenzel Grüs melakukan hal yang sama, mematikan semua yang ada di sekitarnya saat memecahkan masalah. Memproses rangsangan latar belakang akan menjadi kontraproduktif baginya pada saat ini.

Memang, orang dengan kecerdasan yang kaya menunjukkan aktivitas otak yang lebih terfokus daripada orang yang kurang berbakat ketika mereka harus memecahkan masalah yang kompleks. Selain itu, organ berpikir mereka membutuhkan lebih sedikit energi. Kedua pengamatan ini mengarah pada apa yang disebut hipotesis saraf efisiensi kecerdasan, yang menurutnya bukan intensitas otak yang menentukan, tetapi efisiensi.

Terlalu banyak juru masak merusak kaldu

Gench percaya bahwa temuannya mendukung teori ini: "Jika Anda berurusan dengan sejumlah besar koneksi, di mana masing-masing dapat berkontribusi pada solusi masalah, maka itu memperumit masalah daripada membantunya," katanya. Menurutnya, itu sama saja dengan meminta nasihat bahkan dari teman-teman yang tidak mengerti TV sebelum membeli TV. Oleh karena itu, masuk akal untuk menekan faktor-faktor yang mengganggu - ini adalah pendapat ahli saraf dari Bochum. Mungkin orang pintar melakukannya lebih baik daripada yang lain.

Tapi bagaimana jika dibandingkan dengan hasil grup Amsterdam yang dipimpin oleh Natalia Goryunova? Erkhan Gench menunjukkan bahwa masalahnya mungkin dalam teknik pengukuran yang berbeda. Berbeda dengan peneliti Belanda, ia tidak memeriksa sel individu di bawah mikroskop, tetapi mengukur pergerakan molekul air dalam jaringan. Dia juga menunjukkan bahwa tingkat percabangan sel piramidal di berbagai sektor otak mungkin berbeda. "Kami sedang berhadapan dengan mosaik yang masih kekurangan banyak potongan."

Hasil penelitian yang lebih mirip ditemukan di tempat lain: ketebalan lapisan materi abu-abu sangat penting untuk kecerdasan - mungkin karena korteks besar mengandung lebih banyak neuron, yang berarti memiliki lebih banyak "potensi komputasi." Hingga saat ini, koneksi ini dianggap terbukti, dan Natalia Goryunova sekali lagi menegaskannya dalam karyanya. "Ukuran penting" - ini ditetapkan 180 tahun yang lalu oleh ahli anatomi Jerman Friedrich Tiedemann (Friedrich Tiedemann). “Tidak dapat disangkal ada hubungan antara ukuran otak dan energi intelektual,” tulisnya pada tahun 1837. Untuk mengukur volume otak, ia mengisi tengkorak orang yang meninggal dengan millet kering, tetapi hubungan ini juga dikonfirmasi oleh metode pengukuran modern menggunakan pemindai otak. Menurut berbagai perkiraan, dari 6 hingga 9% perbedaan IQ dikaitkan dengan perbedaan ukuran otak. Namun ketebalan korteks serebral tampaknya sangat penting.

Namun, ada banyak misteri di sini juga. Ini berlaku sama untuk pria dan wanita, karena pada kedua jenis kelamin, otak yang lebih kecil juga sesuai dengan kapasitas mental yang lebih kecil. Di sisi lain, wanita memiliki rata-rata 150 gram otak lebih sedikit daripada pria, tetapi mereka melakukan hal yang sama dengan pria dalam tes IQ.

“Pada saat yang sama, struktur otak pria dan wanita berbeda,” jelas Lars Penke dari University of Göttingen. "Pria memiliki lebih banyak materi abu-abu, yang berarti korteks serebral mereka lebih tebal, sementara wanita memiliki lebih banyak materi putih." Tetapi juga sangat penting bagi kemampuan kita untuk memecahkan masalah. Pada saat yang sama, pada pandangan pertama, ia tidak memainkan peran yang mencolok seperti materi abu-abu. Materi putih terutama terdiri dari serabut saraf panjang. Mereka dapat mengirimkan impuls listrik jarak jauh, kadang-kadang sepuluh sentimeter atau lebih. Ini dimungkinkan karena mereka sangat terisolasi dari lingkungan mereka oleh lapisan zat jenuh lemak - mielin. Ini adalah selubung mielin dan memberi serat warna putih. Ini mencegah kehilangan tegangan karena korsleting dan juga mempercepat transfer informasi.

Putusnya "kabel" di otak

Jika sel piramidal dapat dianggap sebagai prosesor otak, maka materi putih seperti bus komputer: berkat itu, pusat otak yang terletak pada jarak yang sangat jauh satu sama lain dapat berkomunikasi satu sama lain dan bekerja sama dalam memecahkan masalah. Meskipun demikian, materi putih telah lama diremehkan oleh para peneliti intelijen.

Fakta bahwa sikap ini sekarang telah berubah antara lain disebabkan oleh Lars Penke. Beberapa tahun yang lalu, ia menemukan bahwa materi putih berada dalam keadaan yang lebih buruk pada orang dengan kecerdasan yang berkurang. Dalam otaknya, jalur komunikasi individu terkadang berjalan semrawut, tidak rapi dan sejajar satu sama lain, selubung mielin tidak terbentuk secara optimal, dan dari waktu ke waktu bahkan terjadi “kawat putus”. "Jika ada lebih banyak kecelakaan seperti itu, maka ini mengarah pada perlambatan dalam pemrosesan informasi dan pada akhirnya fakta bahwa individu pada tes kecerdasan menunjukkan hasil yang lebih buruk daripada yang lain," jelas psikolog kepribadian Penke. Diperkirakan sekitar 10% perbedaan IQ disebabkan oleh keadaan materi putih.

Tetapi kembali ke perbedaan antara jenis kelamin: Menurut Penke, menurut beberapa penelitian, wanita sama suksesnya dalam tugas intelektual seperti pria, tetapi mereka terkadang menggunakan area otak lainnya. Alasannya hanya bisa ditebak. Sebagian, penyimpangan ini dapat dijelaskan oleh perbedaan struktur materi putih - saluran komunikasi antara berbagai pusat otak. “Bagaimanapun, berdasarkan data ini, kita dapat melihat dengan jelas bahwa ada lebih dari satu dan satu-satunya kesempatan untuk menggunakan kecerdasan,” tegas peneliti dari Bochum. "Kombinasi faktor yang berbeda dapat menyebabkan tingkat kecerdasan yang sama."

Dengan demikian, "kepala pintar" terdiri dari banyak komponen, dan rasionya dapat bervariasi. Sel piramida juga penting sebagai prosesor yang efisien, dan materi putih sebagai sistem komunikasi yang cepat dan memori kerja yang berfungsi dengan baik. Selain itu adalah sirkulasi otak yang optimal, kekebalan yang kuat, metabolisme energi yang aktif, dan sebagainya. Semakin banyak sains mempelajari fenomena kecerdasan, semakin jelas bahwa ia tidak dapat dikaitkan hanya dengan satu komponen dan bahkan dengan satu bagian tertentu dari otak.

Namun jika semuanya berjalan sebagaimana mestinya, maka otak manusia mampu melakukan hal-hal yang menakjubkan. Ini dapat dilihat pada contoh fisikawan nuklir Korea Selatan Kim Un Young, yang, dengan IQ 210, dianggap sebagai orang terpintar di Bumi. Pada usia tujuh tahun, ia memecahkan persamaan integral kompleks di acara televisi Jepang. Pada usia delapan tahun, dia diundang ke NASA di Amerika Serikat, tempat dia bekerja selama sepuluh tahun.

Benar, Kim sendiri memperingatkan agar tidak terlalu mementingkan IQ. Dalam artikel 2010 di Korea Herald, ia menulis bahwa orang yang sangat cerdas tidak mahakuasa. Seperti rekor dunia untuk atlet, IQ tinggi hanyalah salah satu manifestasi dari bakat manusia. "Jika ada berbagai macam hadiah, maka milikku hanya sebagian darinya."