Neuronale Effizienz des Gehirns als physiologische Grundlage menschlicher Intelligenz?

Das Projekt "Intelligenz und neuronale Effizienz" soll eine eingehende Untersuchung der physiologischen Grundlagen der menschlichen Intelligenz erlauben. In neueren Studien zur Messung der kortikalen Aktivierungsverteilung während kognitiver Aktivität (mittels Positronen-Emissions-Tomographie und bildgebenden EEG-Verfahren) wurde gezeigt, daß Personen mit überdurchschnittlicher intellektueller Leistungsfähigkeit (vs. weniger intelligenten) ihr Gehirn dahingehend effizienter nutzen, daß sie verstärkt nur die für die Aufgabenbearbeitung relevanten Areale aktivieren, was eine insgesamt geringere kortikale Aktivierung bei diesen Personen nach sich zieht. In diesen Studien wurden zum Teil sogenannte elementar-kognitive Aufgaben (EKA) eingesetzt. Mit diesen soll die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung gemessen werden, von der bekannt ist, daß sie positiv mit Intelligenz korreliert ist (höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit bei intelligenteren Personen). Abgesehen von den allgemeinen Ergebnissen zur "Neuronalen Effizienz" sind gegenwärtig noch viele Fragen offen. In einer Serie von fünf Experimenten soll der Einfluß von fünf unabhängigen Variablen auf die Beziehung von Intelligenz und kortikaler Aktivierung untersucht werden: 1. Der Einfluß der Aufgabenkomplexität in EKA; 2. Der Einfluß des Aufgabenmaterials oder der Aufgabeneigenschaft (verbal, numeral, figural) auf die räumlichen Aktivierungsmuster; 3. Die räumliche Aktivierungsverteilung bei der Bearbeitung von Aufgaben, die die Arbeitsgedächtniskapazität erheben (die bekanntermaßen substantiell mit psychometrischer Intelligenz korreliert ist); 4. zur Frage, ob intelligentere Personen neuronal effizientere Muster während des Lernens einer kognitiven Aufgabe entwickeln und schließlich 5. zu Effekten des Alters auf kortikale Aktivierungsmuster (um letztlich Hinweise auf physiologische Grundlagen der Intelligenzentwicklung während des Alterns zu bekommen). In allen fünf Studien sollen diverse EEG-Parameter zwischen Personengruppen unterschiedlicher Intelligenz verglichen werden: Primär geht es dabei um die topographische Verteilung der "Event Related Desynchronisation" (ERD), also der ereignisbezogenen Abnahme der Alpha-Power im EEG. Darüber hinaus sollen aber auch die individuell dominierende Alpha-Frequenz (IAF), EEG-Kohärenzen und Evozierte Potentiale (EP) analysiert werden. Das abschließende Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Theorie darüber, wie sich Personen verschieden hoher kognitiver Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Nutzung ihrer Gehirne bzw. ihrer kortikalen Ressourcen bei kognitiven Aufgaben mit unterschiedlichen quantitativen und qualitativen Anforderungen unterscheiden.

In der Öffentlichkeit sind die Intelligenz und der IQ viel- aber auch kontroversiell diskutierte Konzepte der modernen Psychologie. Nach mehr als einem Jahrhundert wissenschaftlicher Forschung gibt es einen beträchtlichen Wissensstand über die Struktur der Intelligenz (Begabungsdimensionen), über die Altersentwicklung, über die Messung der Intelligenz und die Bedeutung für Erfolg in Ausbildung, Beruf und Privatleben. Die neurophysiologischen Ursachen der individuellen Intelligenzunterschiede zwischen Menschen sind hingegen bislang wenig untersucht. Erst in den vergangenen 15 Jahren kristallisierte sich aus der einschlägigen Hirnforschung das Konzept der sogenannten "Neuralen Effizienz" heraus: Untersuchungen, die die Gehirnaktivierung während des Denkens und Problemlösens mittels verschiedener bildgebender Verfahren wie Positronen Emissions Tomographie (PET), funktionelle Magnet-Resonanz (fMRI) und spezielle EEG-Methoden (Elektroenezephalographie) maßen, zeigten, dass Gehirne intelligenterer Menschen effizienter dahingehend arbeiten, dass sie kleinere Gehirngebiete aktivieren und ihre Gehirne somit weniger Energie verbrauchen. Das gegenständliche Projekt unternahm eine tiefergehende Analyse des Neurale Effizienz-Phänomens, indem die Bedeutung folgender Einflussgrößen untersucht wurde: Art und Komplexität der zu bearbeitenden Denkaufgabe (verbal, rechnerisch, visuell-räumlich); Effekte des Lernens, Analyse der Bedeutung einer zentralen Basiskomponente der Intelligenz, nämlich Arbeitsgedächtniskapazität, sowie in den meisten dieser Fragen die Analyse von Geschlechtsunterschieden. Die wesentlichen Ergebnisse des Projekts kurzgefasst: In nahezu allen Teilstudien zeigten sich bedeutsame Geschlechtsunterschiede in der Beziehung zwischen Intelligenz und Gehirnaktivierung, wobei sich herausstellte, dass das Neurale Effizienz-Phänomen ein eher männliches sein dürfte. Während sich die höhere Gehirneffizienz intelligenterer Menschen nur bei Männern zeigte, war bei (den im Schnitt gleich intelligenten) Frauen dies nur unter bestimmten Bedingungen (z.B. bei verbalen Aufgaben) zu beobachten. Daraus darf keinesfalls geschlossen werden, dass Männer neural effizienter seien oder gar intelligenter, vielmehr scheint der physiologische Mechanismus hoher Intelligenz bei Frauen ein anderer zu sein; welcher scheint noch weitgehend unklar. Interessant ist auch die Beziehung von Lernen und Intelligenz zu neuronalen Prozessen: Konfrontiert mit einer unvertrauten Problemlöseaufgabe entwickeln intelligentere Menschen nach einem Training in dieser Aufgabe Muster einer höheren Gehirneffizienz als weniger intelligente Personen. Schließlich konnte in einer weiteren Studie gezeigt werden, dass sich neurale Effizienz-Phänome vor allem im Umgang mit neuartigen Denkaufgaben zeigen; testet man hingegen Experten auf einem Gebiet mit einer Aufgabe, die sich auf das Expertentum bezieht, unterscheiden sich unterschiedlich intelligente Menschen nicht mehr bedeutsam in ihrer Gehirnaktivierung. Dies deutet möglicherweise darauf hin, dass mit Training bzw. umfangreichem Wissenserwerb in einem Gebiet das Gehirn im Umgang mit diesem auch effizienter wird. Die zukünftige Forschung soll zeigen, ob sich neurale Effizienz (und damit vielleicht auch Intelligenz) trainieren lässt.