Как мозг собирает интеллект

Учёные снова попытались разобраться, откуда в человеческой голове берётся интеллект — и, как водится, всё оказалось сложнее, чем хотелось бы. Новая работа исследователей показала: никакая отдельная область мозга не отвечает за «умность». Наоборот, интеллект — это результат слаженной работы всего мозга сразу. Грубо говоря, не один талантливый солист, а хорошо отлаженный оркестр. Своё исследование команда опубликовала в журнале Nature Communications.

На протяжении десятилетий считалось, что интеллект связан прежде всего с работой лобных и теменных зон, участвующих в внимании и рабочей памяти. Эти области действительно важны, но новые данные показывают: они лишь часть более сложной истории. Согласно Network Neuroscience Theory, интеллект возникает из общей топологии мозга — то есть его физической «проводки» и того, как разные участки общаются между собой.

Работой руководил Ramsey R. Wilcox из Университета Нотр-Дама. Вместе с коллегами он решил проверить ключевые положения этой теории. Для этого исследователи использовали данные проекта Human Connectome — огромной базы нейровизуализации 831 молодого человека. Результаты проверили на независимой группе из 145 участников.

Учёные объединили два типа МРТ: диффузионную, показывающую «кабели» белого вещества, и функциональную, фиксирующую ритмичную активность нейронов в состоянии покоя. Это позволило построить совместную модель мозга и оценить, как хорошо его физические связи могут передавать информацию.

Затем исследователи проверили, можно ли по глобальным особенностям этой сети предсказать общий уровень интеллекта. Оказалось — можно, и довольно точно. Модели, учитывающие связи по всему мозгу, справлялись куда лучше, чем те, что опирались на отдельные сети. Наиболее важные связи были распределены по всей коре, а не концентрировались в одной области.

Особенно интересным оказался феномен «слабых связей». Люди с более высокими показателями интеллекта чаще опирались на длинные, но энергетически экономные и гибкие связи между отдалёнными участками мозга. Эти «мостики» помогают быстро перенастраивать работу сети. При этом сильные связи у таких людей были короче — оптимизация энергии в действии.

Другой важный аспект — так называемый «модальный контроль»: способность некоторых областей мозга переключать систему в редкие, сложные режимы работы. У более интеллектуальных участников таких контрольных узлов было больше, и находились они в зонах, отвечающих за исполнительные функции и зрительную обработку.

Учёные также измерили «мировость» мозга — баланс между тесно сплочёнными локальными участками и быстрыми глобальными путями. Более высокие показатели интеллекта соответствовали более выраженной small-world архитектуре. Нарушение этого баланса, предположительно, связано с более низкими когнитивными способностями.

Авторы признают, что их работа корреляционная: она показывает связь, но не доказывает, что структура сети вызывает интеллект. Есть вероятность, что интеллектуальная деятельность сама со временем перестраивает мозг. Кроме того, исследование охватывает только молодых взрослых, а модели были линейными, что не всегда отражает всю сложность нейронных процессов.

Однако выводы впечатляют. Исследование подкрепляет идею о том, что интеллект — это свойство глобальной сети мозга, а не результат работы одного «центра». Такой подход помогает лучше понять не только человеческую мысль, но и то, как можно создавать более гибкий искусственный интеллект. Баланс локальной специализации и глобальной интеграции — возможно, ключ к системам будущего.