Intelligenz: Eine Frage der Vernetzung

Intelligenz ist eng an Arbeitsstrukturen im Gehirn geknüpft: Je besser diese ausgebildet sind, desto leichter kann sich das Gehirn auf verschiedene Anforderungen einstellen. Das zeigt eine Studie der Universität Würzburg.

Man sitzt auf dem Sofa, döst gemütlich vor sich hin – plötzlich kommt der Sohn und bittet um Unterstützung bei den Mathe-Hausaufgaben. Für das Gehirn ist dieser Wechsel vom Ruhezustand in den Arbeitsmodus eine ziemliche Herausforderung. Je nachdem, um welche Art von Aufgabe es sich handelt, muss ein bestimmtes neuronales Netzwerk aktiviert werden; je nach Komplexität müssen eventuell auch verschiedene Netzwerke zusammen tätig werden. Das alles kostet Kraft und Energie.

Eine neue Studie legt nun nahe: Je höher die Intelligenz eines Menschen ist, desto leichter gelingt ihm der Wechsel zwischen Ruhezustand und verschiedenen Aufgabenzuständen. Die Grundlage dafür bilden bestimmte neuronale Netzwerke und deren Strukturen. „Die Netzwerkarchitektur im Gehirn von Personen mit höheren Intelligenzwerten ähnelt bereits im Grundzustand der Architektur, die für verschiedene kognitive Anforderungen erforderlich ist“, sagt Dr. Kirsten Hilger.

Forschung an den Grundlagen der menschlichen Intelligenz

Hilger ist Leiterin der Forschergruppe „Networks of Behavior and Cognition“ am Lehrstuhl für Psychologie I der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Die neuronalen Grundlagen der menschlichen Intelligenz bilden einen Schwerpunkt ihrer Forschung. Dabei interessiert sie sich vor allem für den Zusammenhang von funktionellen und strukturellen Gehirnnetzwerken und deren Bedeutung für inter-individuelle Intelligenzunterschiede. Gemeinsam mit ihrem Doktoranden Jonas A. Thiele und einem Team der Indiana University, Bloomington (USA), hat sie das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Projekt durchgeführt.

Hierfür hat das Team auf die Daten von Untersuchungen an mehr als 800 Erwachsenen zugegriffen, die den Forschern im Rahmen von internationalen „Data-Sharing“-Initiativen zur Verfügung gestellt wurden. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer dieser Untersuchungen befanden sich entweder im Ruhestand oder mussten verschiedene Aufgaben bearbeiten. Währenddessen wurde mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) die Aktivität ihrer Gehirnareale erfasst. Sieben Aufgabenarten galt es dabei zu bewältigen – jede von ihnen steht für einen anderen kognitiven Prozess.

Jede Anforderung zieht eine Anpassung im Gehirn nach sich

„Mit den Bildern aus dem MRT konnten wir unsere Hypothese testen, dass ein höheres Maß an allgemeiner Intelligenz mit einer geringeren Rekonfiguration der Gehirnnetzwerke einhergeht“, erklärt Hilger.

Hilger und ihr Team analysierten die Vorgänge sowohl im gesamten Gehirn als auch begrenzt auf verschiedene funktionelle Gehirnnetzwerke, von denen man weiß, dass sie mit bestimmten Gehirnfunktionen verbunden sind. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die funktionellen Netzwerke von Menschen mit einem höheren Intelligenzwert beim Wechsel zwischen verschiedenen kognitiven Zuständen eine geringere Anpassung erfordern – ihre Netzwerk-Architektur ist so gestaltet, dass der Wechsel beispielsweise vom Ruhe- in den Arbeitsmodus nur geringe Umstellungen erfordert.

Dieser Effekt trat unabhängig von der Art der zu bearbeitenden Aufgaben auf – also auch unabhängig von den verschiedenen zu bewältigenden kognitiven Anforderungen. Ihr relativer Beitrag zu dem beobachteten Effekt war nahezu identisch. Dieses Ergebnis lässt aus Sicht der Wissenschaftlerin den Schluss zu, dass Intelligenz eine Eigenschaft eines weit verteilten „Multitask-Gehirnnetzwerks“ ist oder, anders ausgedrückt: „Intelligenz ist demnach ein Phänomen des gesamten Gehirns, sich an verschiedenen Anforderungen anzupassen“, so Hilger. Je intelligenter ein Mensch ist, desto besser ist also die Netzwerkarchitektur seines Gehirns dafür geeignet, verschiedene kognitive Anforderungen zu erfüllen.