Neurociencia e inteligencia - Neuroscience and intelligence

La neurociencia y la inteligencia se refieren a los diversos factores neurológicos que son en parte responsables de la variación de la inteligencia dentro de las especies o entre diferentes especies. Una gran cantidad de investigación en esta área se ha centrado en la base neuronal de la inteligencia humana . Los enfoques históricos para estudiar la neurociencia de la inteligencia consistieron en correlacionar parámetros externos de la cabeza, por ejemplo, la circunferencia de la cabeza, con la inteligencia. También se han utilizado medidas post mortem de peso y volumen cerebral. Las metodologías más recientes se centran en examinar los correlatos de la inteligencia dentro del cerebro vivo mediante técnicas como la resonancia magnética ( MRI ), la resonancia magnética funcional (fMRI), la electroencefalografía (EEG), la tomografía por emisión de positrones y otras medidas no invasivas de la estructura y actividad del cerebro.

Los investigadores han podido identificar correlatos de inteligencia dentro del cerebro y su funcionamiento. Estos incluyen el volumen cerebral general, el volumen de materia gris, el volumen de materia blanca, la integridad de la materia blanca, el grosor cortical y la eficiencia neural. Aunque la base de evidencia para nuestra comprensión de la base neuronal de la inteligencia humana ha aumentado enormemente en los últimos 30 años, se necesita aún más investigación para comprenderla por completo.

La base neuronal de la inteligencia también se ha examinado en animales como primates , cetáceos y roedores .

Humanos

Volumen cerebral

Uno de los principales métodos utilizados para establecer una relación entre la inteligencia y el cerebro es utilizar medidas de volumen cerebral. Los primeros intentos de estimar el volumen cerebral se realizaron utilizando medidas de parámetros externos de la cabeza, como la circunferencia de la cabeza como un sustituto del tamaño del cerebro. Las metodologías más recientes empleadas para estudiar esta relación incluyen medidas post-mortem del peso y volumen del cerebro. Estos tienen sus propias limitaciones y fortalezas. El advenimiento de la resonancia magnética como una medida no invasiva de alta precisión de la estructura y función del cerebro vivo (utilizando la resonancia magnética funcional) convirtió a este en el método predominante y preferido para medir el volumen cerebral.

En general, un mayor tamaño y volumen del cerebro se asocia con un mejor funcionamiento cognitivo y una mayor inteligencia. Las regiones específicas que muestran la correlación más sólida entre volumen e inteligencia son los lóbulos frontal, temporal y parietal del cerebro. Se ha realizado una gran cantidad de estudios con correlaciones uniformemente positivas, lo que lleva a la conclusión generalmente segura de que los cerebros más grandes predicen una mayor inteligencia. En adultos sanos, la correlación entre el volumen cerebral total y el coeficiente intelectual es de aproximadamente 0,4 cuando se utilizan pruebas de alta calidad. Un estudio a gran escala (n = 29k) utilizando el Biobanco del Reino Unido encontró una correlación de .275. La fuerza de esta relación no dependía del sexo, lo que contradice algunos estudios anteriores. Un estudio que utilizó un diseño de hermanos en dos muestras de tamaño mediano encontró evidencia de causalidad con un tamaño del efecto de .19. El diseño de este estudio descarta los factores de confusión que varían entre familias, pero no los que varían dentro de las familias.

Se sabe menos sobre la variación en escalas inferiores al volumen total del cerebro. Una revisión metaanalítica de McDaniel encontró que la correlación entre la inteligencia y el tamaño del cerebro in vivo era mayor para las mujeres (0,40) que para los hombres (0,25). El mismo estudio también encontró que la correlación entre el tamaño del cerebro y la inteligencia aumentaba con la edad, y los niños mostraban correlaciones más pequeñas. Se ha sugerido que el vínculo entre volúmenes cerebrales más grandes y una inteligencia superior está relacionado con la variación en regiones cerebrales específicas: una medida de todo el cerebro subestimaría estos vínculos. Para funciones más específicas que la inteligencia general, los efectos regionales pueden ser más importantes. Por ejemplo, la evidencia sugiere que en los adolescentes que aprenden nuevas palabras, el crecimiento del vocabulario está asociado con la densidad de materia gris en las circunvoluciones supramarginales posteriores bilaterales . Pequeños estudios han demostrado cambios transitorios en la materia gris asociados con el desarrollo de una nueva habilidad física (malabarismo) en la corteza occipito-temporal.

El volumen cerebral no es una explicación perfecta de la inteligencia: la relación explica una modesta cantidad de variación en la inteligencia: del 12% al 36% de la variación. La cantidad de variación explicada por el volumen cerebral también puede depender del tipo de inteligencia medida. Hasta el 36% de la variación en la inteligencia verbal se puede explicar por el volumen del cerebro, mientras que sólo aproximadamente el 10% de la variación en la inteligencia visuoespacial se puede explicar por el volumen del cerebro. Un estudio de 2015 realizado por el investigador Stuart J. Ritchie encontró que el tamaño del cerebro explicaba el 12% de la variación en la inteligencia entre los individuos. Estas advertencias implican que hay otros factores importantes que influyen en la inteligencia de un individuo, además del tamaño del cerebro. En un gran metanálisis que consta de 88 estudios, Pietschnig et al. (2015) estimaron que la correlación entre el volumen cerebral y la inteligencia era de un coeficiente de correlación de 0,24, lo que equivale a una varianza del 6%. Teniendo en cuenta la calidad de la medición, el tipo de muestra y el rango de CI, la asociación metaanalítica del volumen cerebral parece ser ~ .4 en adultos normales. El investigador Jakob Pietschnig argumentó que la fuerza de la asociación positiva del volumen cerebral y el coeficiente intelectual sigue siendo sólida, pero se ha sobreestimado en la literatura. Ha declarado que " es tentador interpretar esta asociación en el contexto de la evolución cognitiva humana y las diferencias de especies en el tamaño del cerebro y la capacidad cognitiva, demostramos que no está justificado interpretar el tamaño del cerebro como un proxy isomorfo de las diferencias de inteligencia humana ".

Materia gris

La materia gris se ha examinado como una base biológica potencial para las diferencias en la inteligencia. De manera similar al volumen cerebral, el volumen global de materia gris se asocia positivamente con la inteligencia. Más específicamente, una mayor inteligencia se ha asociado con una materia gris cortical más grande en la corteza temporal prefrontal y posterior en los adultos. Además, se ha demostrado que tanto la inteligencia verbal como la no verbal se correlacionan positivamente con el volumen de materia gris en los lóbulos parietal, temporal y occipital en adultos jóvenes sanos, lo que implica que la inteligencia está asociada con una amplia variedad de estructuras dentro del cerebro.

Parece haber diferencias sexuales entre la relación de la materia gris con la inteligencia entre hombres y mujeres. Los hombres parecen mostrar más inteligencia con las correlaciones de la materia gris en los lóbulos frontal y parietal, mientras que las correlaciones más fuertes entre la inteligencia y la materia gris en las mujeres se pueden encontrar en los lóbulos frontales y el área de Broca . Sin embargo, estas diferencias no parecen afectar la inteligencia general, lo que implica que los mismos niveles de capacidad cognitiva se pueden alcanzar de diferentes maneras.

Una metodología específica utilizada para estudiar los correlatos de inteligencia de la materia gris en áreas del cerebro se conoce como morfometría basada en voxel (VBM). VBM permite a los investigadores especificar áreas de interés con gran resolución espacial, permitiendo el examen de áreas de materia gris correlacionadas con inteligencia con mayor resolución especial. VBM se ha utilizado para correlacionar positivamente la materia gris con la inteligencia en los lóbulos frontal, temporal, parietal y occipital en adultos sanos. VBM también se ha utilizado para mostrar que el volumen de materia gris en la región medial de la corteza prefrontal y la corteza prefrontal dorsomedial se correlacionan positivamente con la inteligencia en un grupo de 55 adultos sanos. La VBM también se ha utilizado con éxito para establecer una correlación positiva entre los volúmenes de materia gris en el cíngulo anterior y la inteligencia en niños de 5 a 18 años.

También se ha demostrado que la materia gris se correlaciona positivamente con la inteligencia en los niños. Reis y sus colegas han descubierto que la materia gris en la corteza prefrontal contribuye de manera más sólida a la variación en la inteligencia en niños de entre 5 y 17 años, mientras que la materia gris subcortical está relacionada con la inteligencia en menor medida. Frangou y sus colegas examinaron la relación entre la materia gris y la inteligencia en niños y adultos jóvenes de entre 12 y 21 años, y encontraron que la materia gris en la corteza orbitofrontal , la circunvolución del cíngulo, el cerebelo y el tálamo se correlacionó positivamente con la inteligencia, mientras que la materia gris en el caudado El núcleo se correlaciona negativamente con la inteligencia. Sin embargo, la relación entre el volumen de materia gris y la inteligencia solo se desarrolla con el tiempo, ya que no se puede encontrar una relación positiva significativa entre el volumen de materia gris y la inteligencia en niños menores de 11 años.

Una advertencia subyacente a la investigación de la relación entre el volumen de la materia gris y la inteligencia se demuestra mediante la hipótesis de la eficiencia neuronal . Los hallazgos de que los individuos más inteligentes son más eficientes en el uso de sus neuronas podrían indicar que la correlación de la materia gris con la inteligencia refleja la eliminación selectiva de las sinapsis no utilizadas y, por lo tanto, un mejor circuito cerebral.

materia blanca

Similar a la materia gris, se ha demostrado que la materia blanca se correlaciona positivamente con la inteligencia en los humanos. La materia blanca se compone principalmente de axones neuronales mielinizados, responsables de enviar señales entre neuronas. El color blanco rosado de la materia blanca es en realidad el resultado de estas vainas de mielina que aíslan eléctricamente las neuronas que transmiten señales a otras neuronas. La materia blanca conecta diferentes regiones de materia gris en el cerebro. Estas interconexiones hacen que el transporte sea más fluido y nos permiten realizar las tareas más fácilmente. Se han encontrado correlaciones significativas entre la inteligencia y el cuerpo calloso , ya que las áreas callosas más grandes se han correlacionado positivamente con el rendimiento cognitivo. Sin embargo, parece haber diferencias en la importancia de la materia blanca entre la inteligencia verbal y no verbal, ya que aunque tanto las medidas verbales como no verbales de la inteligencia se correlacionan positivamente con el tamaño del cuerpo calloso, la correlación para la inteligencia y el tamaño del cuerpo calloso fue mayor (.47 ) para medidas no verbales que para medidas verbales (.18). El modelado geométrico basado en mallas anatómicas también ha mostrado correlaciones positivas entre el grosor del cuerpo calloso y la inteligencia en adultos sanos.

También se ha descubierto que la integridad de la materia blanca está relacionada con la inteligencia. La integridad del tracto de materia blanca es importante para la velocidad de procesamiento de la información y, por lo tanto, la reducción de la integridad de la materia blanca está relacionada con una menor inteligencia. El efecto de la integridad de la materia blanca está mediado por completo a través de la velocidad de procesamiento de la información. Estos hallazgos indican que el cerebro está interconectado estructuralmente y que las fibras axonales son integralmente importantes para el proceso rápido de información y, por lo tanto, la inteligencia general.

En contradicción con los hallazgos descritos anteriormente, VBM no logró encontrar una relación entre el cuerpo calloso y la inteligencia en adultos sanos. Se puede considerar que esta contradicción significa que la relación entre el volumen de la materia blanca y la inteligencia no es tan sólida como la de la materia gris y la inteligencia.

Espesor cortical

También se ha encontrado que el grosor cortical se correlaciona positivamente con la inteligencia en los seres humanos. Sin embargo, la tasa de crecimiento del grosor cortical también está relacionada con la inteligencia. En la primera infancia, el grosor cortical muestra una correlación negativa con la inteligencia, mientras que al final de la infancia esta correlación se ha convertido en positiva. Se descubrió que los niños más inteligentes desarrollan un grosor cortical de manera más constante y durante períodos de tiempo más largos que los niños menos brillantes. Los estudios han encontrado que el grosor cortical explica el 5% de la varianza de la inteligencia entre los individuos. En un estudio realizado para encontrar asociaciones entre el grosor cortical y la inteligencia general entre diferentes grupos de personas, el sexo no jugó un papel en la inteligencia. Aunque es difícil precisar la inteligencia en la edad según el grosor cortical debido a las diferentes circunstancias socioeconómicas y niveles de educación, los sujetos mayores (17-24) tienden a tener menos variaciones en términos de inteligencia que en comparación con los sujetos más jóvenes (19-17).

Convolución cortical

La convolución cortical ha aumentado el plegamiento de la superficie del cerebro a lo largo de la evolución humana. Se ha planteado la hipótesis de que el alto grado de convolución cortical puede ser un sustrato neurológico que respalda algunas de las capacidades cognitivas más distintivas del cerebro humano. En consecuencia, la inteligencia individual dentro de la especie humana podría estar modulada por el grado de convolución cortical.

Un análisis publicado en 2019 encontró que los contornos de 677 cerebros de niños y adolescentes (edad media 12,72 años) tenían una correlación genética de casi 1 entre el coeficiente intelectual y el área de superficie de la circunvolución supramarginal en el lado izquierdo del cerebro.

Eficiencia neuronal

La hipótesis de la eficiencia neuronal postula que los individuos más inteligentes muestran menos activación en el cerebro durante las tareas cognitivas, según lo medido por el metabolismo de la glucosa. Una pequeña muestra de participantes (N = 8) mostró correlaciones negativas entre la inteligencia y las tasas metabólicas regionales absolutas que van desde -0,48 a -0,84, según lo medido por tomografías PET, lo que indica que los individuos más brillantes procesan la información de forma más eficaz, ya que utilizan menos energía . Según una extensa revisión de Neubauer & Fink, un gran número de estudios (N = 27) han confirmado este hallazgo utilizando métodos como PET, EEG y fMRI.

Los estudios de fMRI y EEG han revelado que la dificultad de la tarea es un factor importante que afecta la eficiencia neuronal. Los individuos más inteligentes muestran eficiencia neuronal solo cuando se enfrentan a tareas de dificultad subjetivamente fácil a moderada, mientras que no se puede encontrar eficiencia neuronal durante tareas difíciles. De hecho, los individuos más capaces parecen invertir más recursos corticales en tareas de gran dificultad. Esto parece ser especialmente cierto para la corteza prefrontal, ya que los individuos con mayor inteligencia mostraron una mayor activación de esta área durante las tareas difíciles en comparación con los individuos con menor inteligencia. Se ha propuesto que la razón principal del fenómeno de la eficiencia neuronal podría ser que los individuos con alta inteligencia son mejores para bloquear la información de interferencia que los individuos con poca inteligencia.

Más investigación

Algunos científicos prefieren mirar variables más cualitativas para relacionarlas con el tamaño de las regiones mensurables de función conocida, por ejemplo relacionando el tamaño de la corteza visual primaria con sus funciones correspondientes, la del desempeño visual.

En un estudio del crecimiento de la cabeza de 633 niños nacidos a término de la cohorte del Estudio longitudinal de Avon de padres e hijos , se demostró que el crecimiento prenatal y el crecimiento durante la infancia se asociaron con el coeficiente intelectual posterior. La conclusión del estudio fue que el volumen cerebral que alcanza un niño al año de edad ayuda a determinar la inteligencia posterior. Es posible que el crecimiento del volumen cerebral después de la infancia no compense un crecimiento anterior más deficiente.

Existe una asociación entre el coeficiente intelectual y la miopía . Una explicación sugerida es que uno o varios genes pleiotrópicos afectan el tamaño de la parte del neocórtex del cerebro y los ojos simultáneamente.

Teoría de la integración parieto-frontal

Artículo principal: Teoría de la integración parieto-frontal

En 2007, Behavioral and Brain Sciences publicó un artículo específico que presentaba un modelo biológico de inteligencia basado en 37 estudios de neuroimagen revisados ​​por pares ( Jung y Haier , 2007). Su revisión de una gran cantidad de datos de imágenes funcionales (imágenes de resonancia magnética funcional y tomografía por emisión de positrones ) e imágenes estructurales ( resonancia magnética de difusión , morfometría basada en vóxeles , espectroscopia de resonancia magnética in vivo ) argumenta que la inteligencia humana surge de una red neuronal distribuida e integrada que comprende regiones del cerebro en los lóbulos frontal y parietal.

Un estudio reciente de mapeo de lesiones realizado por Barbey y sus colegas proporciona evidencia para apoyar la teoría de la inteligencia P-FIT.

Las lesiones cerebrales a una edad temprana aisladas en un lado del cerebro generalmente resultan en una función intelectual relativamente libre y con un coeficiente intelectual en el rango normal.

Primates

Tamaño del cerebro

Otra teoría del tamaño del cerebro en los vertebrados es que puede relacionarse con habilidades sociales más que mecánicas. El tamaño cortical se relaciona directamente con un estilo de vida emparejado y entre los primates el tamaño de la corteza cerebral varía directamente con las demandas de vivir en una gran red social compleja. En comparación con otros mamíferos, los primates tienen un tamaño cerebral significativamente mayor. Además, la mayoría de los primates son poliginandros y tienen muchas relaciones sociales con los demás. Aunque no es concluyente, algunos estudios han demostrado que esta estatua poliginandrosa se correlaciona con el tamaño del cerebro.

Se ha descubierto que la inteligencia en los chimpancés está relacionada con el tamaño del cerebro, el volumen de materia gris y el grosor cortical, como en los humanos.

Salud

Artículo principal: Impacto de la salud en la inteligencia.
Artículo principal: Epidemiología cognitiva

Varios factores ambientales relacionados con la salud pueden conducir a un deterioro cognitivo significativo, particularmente si ocurren durante el embarazo y la niñez cuando el cerebro está creciendo y la barrera hematoencefálica es menos efectiva. Las naciones desarrolladas han implementado varias políticas de salud con respecto a nutrientes y toxinas que se sabe que influyen en la función cognitiva. Estas incluyen leyes que requieren la fortificación de ciertos productos alimenticios y leyes que establecen niveles seguros de contaminantes (por ejemplo , plomo , mercurio y organoclorados). Se han propuesto recomendaciones de políticas integrales dirigidas a la reducción del deterioro cognitivo en los niños.

Ver también

Referencias

enlaces externos