Локальные связи мозга оказались важнее общей эффективности для интеллекта — крупное исследование рушит стереотипы

Новое масштабное исследование поставило под сомнение классическую теорию о том, что общий интеллект определяется «эффективностью» или универсальной сетевой оптимальностью мозга. Работа, опубликованная в журнале Cerebral Cortex, показала: простые и широкие показатели организации мозговых сетей провалились — они неспособны предсказать уровень когнитивных способностей. Картину формируют отдельные, весьма специфичные нейросвязи конкретных участков мозга.

Учёные давно бьются над вопросом: как мозг порождает знаменитую «общую одарённость» — тенденцию одних и тех же людей преуспевать сразу во многих умственных тестах. Сначала пытались найти зону гениальности в конкретной «шишке» или борозде. Потом сообразили: надо смотреть на провода между зонами. Теперь к делу подключили математику: графы, узлы, рёбра — и получилась гигантская карта мозга под названием «коннектом».

Графовая теория позволяет вычислять особые показатели сетей. Некоторые из них оценивают мозг целиком (например, «глобальная эффективность» — насколько легко сигнал проходит через всю сеть), другие же касаются отдельных регионов. Но старые работы, как выяснилось, рассыпались из-за малых выборок — большинство их держалось на сотне с небольшим испытуемых.

Группа из Мичигана решила сыграть по-крупному: они взяли открытые данные крупнейших проектов. Первый массив — из исследования развития мозга подростков: почти 6 тысяч детей 9–10 лет. Второй — проект «Human Connectome»: 847 взрослых.

Использовали данные томографов, фиксируя активность мозга в состоянии покоя. Далее — измеряли, насколько разные сетевые показатели (и по всему мозгу, и по зонам) умеют предсказывать так называемый «общий интеллект».

Сначала проверили глобальные показатели: девять свойств вроде той самой «глобальной эффективности» и «малого мира» (это баланс локальных «клубков» с дальними связями — считалось, чем мозг больше напоминает соцсети Оксфорда, тем умнее). Результат: никаких связей с интеллектом, даже когда всё сложили до единой модели. Или попросту: домашний роутер не превращает вас в Эйнштейна.

Зато локальный анализ дал неожиданный результат: почти все проверки по конкретным участкам мозга отличались статистической значимостью. Наилучшим предиктором стал показатель «within-module degree» — сколько конкретный район мозга общается с соседями в своей же «банде». Чем выше этот параметр в височных долях и мозжечке, тем круче интеллект. В других местах, например, в полосатом теле, наоборот, «затворничество» оказалось снисходительно к уму. Конфигурация локальных связей выходит на первый план.

Результаты подтвердились и на взрослом наборе данных — связь держится при смене возрастных категорий. Кроме того, «графовые» упрощённые модели сохраняют до 39% предсказательной мощи относительно модели, которая учитывает все-все 87 тысяч мозговых связей.

Авторы оговариваются: они изучали только отдых мозгов, а вот во время реальных задач сеть может реорганизовываться иначе. К тому же использовали стандартные схемы разметки, тогда как у каждого анатомия уникальна. И, наконец, общий интеллект — это не только нейроны, но и влияние среды, семьи, образования.

Тем не менее, работа закрыла вопрос: мозговое «стадо» важнее, чем «глухая» гибкость всей сети. Именно точная интеграция регионов, а не абстрактная оптимизация проводов, лежит в основе разума.