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Articulo de referencia

Neurociencia e inteligencia

La neurociencia y la inteligencia se refieren a los diversos factores neurológicos que son parcialmente responsables de la variación de la inteligencia dentro de una misma espec...

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La neurociencia y la inteligencia se refieren a los diversos factores neurológicos que son parcialmente responsables de la variación de la inteligencia dentro de una misma especie o entre diferentes especies. Gran parte de la investigación en esta área se ha centrado en la base neural de la inteligencia humana . Los enfoques históricos para estudiar la neurociencia de la inteligencia consistían en correlacionar parámetros externos de la cabeza, por ejemplo, la circunferencia craneal, con la inteligencia. [ 1 ] También se han utilizado mediciones post mortem del peso y el volumen cerebral. [ 1 ] Metodologías más recientes se centran en examinar correlatos de la inteligencia dentro del cerebro vivo utilizando técnicas como la resonancia magnética ( RM ), la resonancia magnética funcional (RMf), la electroencefalografía (EEG), la tomografía por emisión de positrones y otras medidas no invasivas de la estructura y la actividad cerebral. [ 1 ]

Los investigadores han podido identificar correlatos de la inteligencia dentro del cerebro y su funcionamiento. Estos incluyen el volumen cerebral total, [ 2 ] el volumen de materia gris, [ 3 ] el volumen de materia blanca, [ 4 ] la integridad de la materia blanca, [ 5 ] el grosor cortical [ 3 ] y la eficiencia neuronal. [ 6 ]

Los análisis de los parámetros de los sistemas intelectuales, los patrones de su surgimiento y evolución, las características distintivas y las constantes y límites de sus estructuras y funciones permitieron medir y comparar la capacidad de comunicación (~100 m/s), cuantificar el número de componentes en los sistemas intelectuales (~10¹¹ neuronas ) y calcular el número de enlaces exitosos responsables de la cooperación (~ 10¹⁴ sinapsis). [ 7 ]

Aunque la base de evidencia para nuestra comprensión de la base neuronal de la inteligencia humana ha aumentado enormemente en los últimos 30 años, aún se necesita más investigación para comprenderla completamente. [ 1 ]

La base neural de la inteligencia también se ha examinado en animales como primates , cetáceos y roedores . [ 8 ]

Humanos

Volumen cerebral

Uno de los principales métodos utilizados para establecer una relación entre la inteligencia y el cerebro es el uso de medidas de volumen cerebral. [ 1 ] 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 indicador del tamaño del cerebro. [ 1 ] Metodologías más recientes empleadas para estudiar esta relación incluyen mediciones post mortem del peso y el volumen cerebral. Estas tienen sus propias limitaciones y fortalezas. [ 9 ] La llegada de la resonancia magnética como una medida no invasiva y altamente precisa de la estructura y función del cerebro vivo (utilizando resonancia magnética funcional) la convirtió en el método predominante y preferido para medir el volumen cerebral. [ 1 ]

En general, un mayor tamaño y volumen cerebral se asocia con un mejor funcionamiento cognitivo y una mayor inteligencia. [ 1 ] Las regiones específicas que muestran la correlación más robusta entre volumen e inteligencia son los lóbulos frontal, temporal y parietal del cerebro. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Se han realizado numerosos estudios con correlaciones uniformemente positivas, lo que lleva a la conclusión generalmente segura de que los cerebros más grandes predicen una mayor inteligencia. [ 13 ] [ 14 ] En adultos sanos, la correlación del volumen cerebral total y el CI es de aproximadamente 0,4 cuando se utilizan pruebas de alta calidad. [ 15 ] Un estudio a gran escala (n = 29k) que utilizó el Biobanco del Reino Unido encontró una correlación de 0,275. La fuerza de esta relación no dependió del sexo, lo que contradice algunos estudios anteriores. [ 16 ] Un estudio que utilizó un diseño de hermanos en dos muestras de tamaño medio encontró evidencia de causalidad con un tamaño del efecto de 0,19. [ 17 ] Este diseño de estudio descarta los factores de confusión que varían entre familias, pero no aquellos que varían dentro de las familias.

Se sabe menos sobre la variación en escalas menores que el volumen cerebral total. Una revisión metaanalítica de McDaniel encontró que la correlación entre la inteligencia y el tamaño cerebral in vivo era mayor para las mujeres (0,40) que para los hombres (0,25). [ 18 ] El mismo estudio también encontró que la correlación entre el tamaño cerebral y la inteligencia aumentaba con la edad, mostrando los niños correlaciones menores. [ 18 ] Se ha sugerido que el vínculo entre mayores volúmenes cerebrales y mayor inteligencia está relacionado con la variación en regiones cerebrales específicas: una medida de todo el cerebro subestimaría estos vínculos. [ 10 ] Para funciones más específicas que la inteligencia general, los efectos regionales pueden ser más importantes. Por ejemplo, la evidencia sugiere que en adolescentes que aprenden nuevas palabras, el crecimiento del vocabulario está asociado con la densidad de materia gris en los giros supramarginales posteriores bilaterales . [ 19 ] Pequeños estudios han mostrado cambios transitorios en la materia gris asociados con el desarrollo de una nueva habilidad física (malabarismo) corteza occipitotemporal [ 20 ]

El volumen cerebral no es una explicación perfecta de la inteligencia: la relación explica una cantidad modesta de varianza en la inteligencia: del 12% al 36% de la varianza. [ 9 ] [ 10 ] La cantidad de varianza explicada por el volumen cerebral también puede depender del tipo de inteligencia medida. [ 9 ] Hasta el 36% de la varianza en la inteligencia verbal puede explicarse por el volumen cerebral, mientras que solo aproximadamente el 10% de la varianza en la inteligencia visuoespacial puede explicarse por el volumen cerebral. [ 9 ] Un estudio de 2015 del investigador Stuart J. Ritchie encontró que el tamaño del cerebro explicaba el 12% de la varianza en la inteligencia entre individuos. [ 21 ] Estas advertencias implican que hay otros factores importantes que influyen en cuán inteligente es un individuo aparte del tamaño del cerebro. [ 1 ] En un gran metaanálisis que consta de 88 estudios Pietschnig et al. (2015) estimaron que la correlación entre el volumen cerebral y la inteligencia es de aproximadamente un coeficiente de correlación de 0,24, lo que equivale a una varianza del 6%. [ 22 ] Teniendo en cuenta la calidad de la medición, el tipo de muestra y el rango de CI, la asociación meta-analítica del volumen cerebral parece ser de ~ 0,4 en adultos normales. [ 15 ] El investigador Jakob Pietschnig afirmó 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, mostramos que no está justificado interpretar el tamaño del cerebro como un proxy isomórfico de las diferencias de inteligencia humana ". [ 22 ]

Materia gris

Se ha examinado la materia gris como una posible base biológica para las diferencias en la inteligencia. De manera similar al volumen cerebral, el volumen global de materia gris se asocia positivamente con la inteligencia. [ 1 ] Más específicamente, una mayor inteligencia se ha asociado con una mayor cantidad de materia gris cortical en la corteza prefrontal y temporal posterior en adultos. [ 3 ] 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 se asocia con una amplia variedad de estructuras dentro del cerebro. [ 23 ]

Parece haber diferencias de género en la relación entre la materia gris y la inteligencia entre hombres y mujeres. [ 24 ] Los hombres parecen mostrar mayores correlaciones entre la inteligencia y 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 encuentran en los lóbulos frontales y el área de Broca . [ 24 ] Sin embargo, estas diferencias no parecen afectar la inteligencia general, lo que implica que los mismos niveles de capacidad cognitiva pueden alcanzarse de diferentes maneras. [ 24 ]

Una metodología específica utilizada para estudiar las correlaciones de la materia gris con la inteligencia en áreas del cerebro se conoce como morfometría basada en vóxeles (VBM). La VBM permite a los investigadores especificar áreas de interés con gran resolución espacial, lo que permite examinar las áreas de materia gris correlacionadas con la inteligencia con mayor resolución espacial. La VBM se ha utilizado para correlacionar positivamente la materia gris con la inteligencia en los lóbulos frontal, temporal, parietal y occipital en adultos sanos. [ 25 ] La VBM también se ha utilizado para demostrar 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. [ 26 ] 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. [ 27 ]

También se ha demostrado que la materia gris se correlaciona positivamente con la inteligencia en niños. [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] Reis y colegas [ 29 ] han encontrado que la materia gris en la corteza prefrontal contribuye de manera más robusta a la varianza en la inteligencia en niños entre 5 y 17 años, mientras que la materia gris subcortical se relaciona con la inteligencia en menor medida. Frangou y colegas [ 28 ] 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 , el giro cingulado, el cerebelo y el tálamo se correlacionaba positivamente con la inteligencia, mientras que la materia gris en el núcleo caudado se correlacionaba 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. [ 27 ]

Una advertencia fundamental en la investigación sobre la relación entre el volumen de materia gris y la inteligencia se demuestra con la hipótesis de la eficiencia neuronal . [ 6 ] [ 30 ] Los hallazgos de que los individuos más inteligentes son más eficientes en el uso de sus neuronas podrían indicar que la correlación entre la materia gris y la inteligencia refleja la eliminación selectiva de sinapsis no utilizadas y, por lo tanto, un mejor circuito cerebral. [ 31 ]

sustancia blanca

Al igual que la materia gris, se ha demostrado que la materia blanca se correlaciona positivamente con la inteligencia en humanos. [ 1 ] [ 4 ] La materia blanca se compone principalmente de axones neuronales mielinizados, responsables de transmitir señales entre neuronas. El color blanco rosáceo 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 tareas con mayor facilidad. Se han encontrado correlaciones significativas entre la inteligencia y el cuerpo calloso , ya que áreas callosas más grandes se han correlacionado positivamente con el rendimiento cognitivo. [ 1 ] Sin embargo, parece haber diferencias en la importancia de la materia blanca entre la inteligencia verbal y no verbal, ya que, si bien ambas medidas de inteligencia, verbal y no verbal, se correlacionan positivamente con el tamaño del cuerpo calloso, la correlación entre la inteligencia y el tamaño del cuerpo calloso fue mayor (0,47) para las medidas no verbales que para las medidas verbales (0,18). [ 32 ] El modelado geométrico basado en malla anatómica [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] también ha mostrado correlaciones positivas entre el grosor del cuerpo calloso y la inteligencia en adultos sanos. [ 36 ]

También se ha encontrado que la integridad de la sustancia blanca está relacionada con la inteligencia. [ 5 ] La integridad de los tractos de sustancia blanca es importante para la velocidad de procesamiento de la información y, por lo tanto, una integridad reducida de la sustancia blanca se relaciona con una menor inteligencia. [ 5 ] El efecto de la integridad de la sustancia blanca está mediado completamente por la velocidad de procesamiento de la información. [ 5 ] Estos hallazgos indican que el cerebro está estructuralmente interconectado y que las fibras axonales son de vital importancia para el procesamiento rápido de la información y, por ende, para la inteligencia general. [ 5 ]

En contradicción con los hallazgos descritos anteriormente, la VBM no encontró una relación entre el cuerpo calloso y la inteligencia en adultos sanos. [ 25 ] Esta contradicción puede interpretarse como una señal de que la relación entre el volumen de materia blanca y la inteligencia no es tan sólida como la de la materia gris y la inteligencia. [ 1 ]

Espesor cortical

También se ha encontrado que el grosor cortical se correlaciona positivamente con la inteligencia en humanos. [ 3 ] Sin embargo, la tasa de crecimiento del grosor cortical también está relacionada con la inteligencia. [ 31 ] En la primera infancia, el grosor cortical muestra una correlación negativa con la inteligencia, mientras que en la infancia tardía esta correlación se ha vuelto positiva. [ 31 ] Se encontró que los niños más inteligentes desarrollan el grosor cortical de manera más constante y durante períodos de tiempo más largos que los niños menos brillantes. [ 31 ] Los estudios han encontrado que el grosor cortical explica el 5% de la varianza de la inteligencia entre individuos. [ 21 ] 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. [ 37 ] Aunque es difícil vincular la inteligencia con la edad basándose en el grosor cortical debido a las diferentes circunstancias socioeconómicas y niveles educativos, los sujetos mayores (17-24) tendieron a tener menos varianzas en términos de inteligencia en comparación con los sujetos más jóvenes (19-17). [ 37 ]

circunvolución cortical

El plegamiento de la superficie cerebral, conocido como circunvolución cortical , se ha acentuado a lo largo de la evolución humana. Se ha sugerido que este mayor plegamiento constituye la base neurológica de algunas de las funciones cognitivas más singulares del cerebro. En consecuencia, la extensión de la circunvolución cortical podría influir en la configuración de la inteligencia individual dentro de la especie humana. [ 38 ]

Un análisis publicado en 2019 encontró que los contornos de los cerebros de 677 niños y adolescentes (edad media 12,72 años) tenían una correlación genética de casi 1 entre el CI y el área de superficie del giro supramarginal en el lado izquierdo del cerebro. [ 39 ] [ 40 ]

Eficiencia neuronal

La hipótesis de eficiencia neuronal postula que los individuos más inteligentes muestran menor activación cerebral durante tareas cognitivas, medida mediante el metabolismo de la glucosa. [ 6 ] Una pequeña muestra de participantes (N=8) mostró correlaciones negativas entre la inteligencia y las tasas metabólicas regionales absolutas que oscilaron entre -0,48 y -0,84, medidas mediante tomografías por emisión de positrones (PET), lo que indica que los individuos más brillantes procesaban la información de manera más eficaz, ya que utilizaban menos energía. [ 6 ] Según una extensa revisión de Neubauer y Fink [ 41 ], un gran número de estudios (N=27) han confirmado este hallazgo utilizando métodos como tomografías PET, [ 42 ] electroencefalografía (EEG ) [ 43 ] y resonancia magnética funcional (fMRI). [ 44 ]

Estudios de fMRI y EEG han revelado que la dificultad de la tarea es un factor importante que afecta la eficiencia neuronal. [ 41 ] Las personas más inteligentes muestran eficiencia neuronal solo cuando se enfrentan a tareas de dificultad subjetivamente fácil a moderada, mientras que no se encuentra eficiencia neuronal durante tareas difíciles. [ 45 ] De hecho, las personas más capaces parecen invertir más recursos corticales en tareas de alta dificultad. [ 41 ] Esto parece ser especialmente cierto para la corteza prefrontal, ya que las personas con mayor inteligencia mostraron una mayor activación de esta área durante tareas difíciles en comparación con las personas con menor inteligencia. [ 46 ] [ 47 ] Se ha propuesto que la razón principal del fenómeno de la eficiencia neuronal podría ser que las personas con alta inteligencia son mejores para bloquear la información interferente que las personas con baja inteligencia. [ 48 ]

Investigación adicional

Algunos científicos prefieren observar variables más cualitativas para relacionarlas con el tamaño de regiones medibles de función conocida, por ejemplo, relacionando el tamaño de la corteza visual primaria con sus funciones correspondientes, como el rendimiento visual. [ 49 ] [ 50 ]

En un estudio sobre el crecimiento craneal de 633 niños nacidos a término de la cohorte del Estudio Longitudinal de Padres e Hijos de Avon , se demostró que el crecimiento prenatal y el crecimiento durante la infancia estaban asociados con el coeficiente intelectual posterior. La conclusión del estudio fue que el volumen cerebral que un niño alcanza al año de edad ayuda a determinar la inteligencia posterior. El crecimiento del volumen cerebral después de la infancia puede no compensar un crecimiento anterior deficiente. [ 51 ]

Existe una asociación entre el coeficiente intelectual y la miopía . Una posible explicación es que uno o varios genes pleiotrópicos afectan simultáneamente el tamaño de la neocorteza ( parte del cerebro) y los ojos. [ 52 ]

teoría de la integración parietofrontal

En 2007, Behavioral and Brain Sciences publicó un artículo principal que proponía 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 por 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 cerebrales en los lóbulos frontal y parietal. [ 53 ]

Un estudio reciente de mapeo de lesiones realizado por Barbey y colegas proporciona evidencia que respalda la teoría P-FIT de la inteligencia. [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]

Las lesiones cerebrales a una edad temprana, aisladas en un lado del cerebro, generalmente resultan en una función intelectual relativamente preservada y con un CI dentro del rango normal. [ 57 ]

Primates

Tamaño del cerebro

Otra teoría sobre el tamaño del cerebro en los vertebrados sugiere que podría estar relacionado con habilidades sociales más que mecánicas. El tamaño cortical se relaciona directamente con el estilo de vida de vinculación de parejas y, entre los primates, el tamaño de la corteza cerebral varía directamente con las exigencias de vivir en una red social grande y compleja. En comparación con otros mamíferos, los primates tienen cerebros significativamente más grandes. Además, se ha observado que la mayoría de los primates son poliginándricos , es decir, mantienen muchas relaciones sociales con otros individuos. Si bien no es concluyente, algunos estudios han demostrado que esta condición de poliginandria se correlaciona con el tamaño del cerebro. [ 58 ]

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, al igual que en los humanos. [ 59 ]

Salud

Diversos factores ambientales relacionados con la salud pueden provocar un deterioro cognitivo significativo, especialmente si ocurren durante el embarazo y la infancia, cuando el cerebro está en desarrollo y la barrera hematoencefálica es menos eficaz. Los países desarrollados han implementado varias políticas de salud con respecto a los nutrientes y toxinas que influyen en la función cognitiva. Estas incluyen leyes que exigen el enriquecimiento de ciertos alimentos y leyes que establecen niveles seguros de contaminantes (por ejemplo, plomo , mercurio y organoclorados). Se han propuesto recomendaciones políticas integrales dirigidas a reducir el deterioro cognitivo en niños. [ 60 ]

Véase también

Referencias

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