Гены, мозг и возраст: странный треугольник интеллекта

Новое исследование, опубликованное в Scientific Reports, утверждает: дорога от генетики к человеческому интеллекту — вовсе не прямая магистраль, а скорее извилистая тропа, которая с возрастом вдруг меняет направление. Ученые обнаружили, что генетическая предрасположенность к интеллекту проявляется в работе разных нейронных сетей мозга, причем эти сети зависят от возраста человека.

Интеллект давно признан наследуемой характеристикой: примерно половина различий между людьми объясняется генами. Современные генетические исследования выявили сотни вариантов ДНК, связанных с когнитивными способностями. Для оценки наследственного «запаса» используется полигенный балл — агрегированный показатель множества вариантов, каждый из которых вносит крошечный вклад в способности мыслить, планировать и решать задачи.

Но как именно гены превращаются в интеллект? Ученые предполагали, что мозговая функциональная связность — то есть качество коммуникации между зонами мозга — служит промежуточным звеном между ДНК и умственными способностями. Однако методы на основе фМРТ давали размытые результаты. Поэтому команда перешла к электроэнцефалографии (ЭЭГ), позволяющей фиксировать электрическую активность мозга по миллисекундам.

Исследование проводилось на 434 участниках 20–70 лет. Им измерили интеллект с помощью набора тестов, проанализировали кровь для вычисления полигенных баллов и записали двухминутный ЭЭГ в состоянии покоя. Затем данные описали через графовую модель мозга — набор «узлов» и «связей» между ними. Ученые анализировали такие показатели, как «эффективность» передачи информации и «кластеризация» локальных сетей, внутри разных частот мозговых волн: дельта, тета, альфа и бета.

И вот что выяснилось: общая эффективность работы мозга вовсе не объясняет связи между генами и интеллектом. Нет «одного центра ума» — интеллект рождается в сети распределённых регионов. Но у этой сети есть возрастные версии.

У молодых участников генетика влияла на интеллект через активности в бета- и тета-диапазонах, с центрами в лобной и теменной областях — регионах, отвечающих за принятие решений, внимание и рабочую память.

У пожилых картина сместилась: связь проявлялась в низкой альфа- и тета-активности, при этом ключевыми стали задние зоны мозга — теменная кора и первичная зрительная кора. Это говорит о перестройке нейронной архитектуры: в молодости интеллект держится на быстрых сетях управления, а с возрастом мозг опирается на обработку сенсорной информации. Это напоминает «нейронную дедисференциацию» — когда мозг с возрастом подключает более широкие и менее специализированные сети.

Есть и постоянный элемент: эффективность зрительной коры положительно связана с интеллектом в любом возрасте. Но при этом генетическая предрасположенность к интеллекту связана с более низкой эффективностью этой области. Парадокс, намекающий, что гены работают не напрямую и не всегда «повышают параметры».

Исследование ограничено тем, что сравнивались разные люди в один момент времени. Чтобы доказать, что изменения действительно вызываются возрастом, нужны длительные наблюдения. Кроме того, ЭЭГ в состоянии покоя не отражает работу мозга во время задач, поэтому будущие исследования должны включать ЭЭГ при выполнении тестов.

Тем не менее работа прокладывает путь к пониманию того, как генетика, мозговые сети и интеллект переплетаются на разных этапах жизни.