ИИ расшифровал развитие человеческого интеллекта, анализируя связи в мозге24.12.2024 11:46

Ранее было известно, что интеллект не связан с какой-либо одной областью мозга, но является результатом работы распределенных сетей. Однако большинство исследований сосредотачивались на изучении изолированных характеристик мозга, что ограничивало понимание того, как структура и функции мозга совместно влияют на интеллект. Новая работа ученых из университета Вюрцбурга преодолевает эти ограничения благодаря использованию ИИ для анализа функциональной взаимосвязи различных участков мозга.

Исследование сосредоточилось на трех основных формах интеллекта: общем, подвижном и кристаллизовавшемся. Общий интеллект, или «g», представляет собой комплексный показатель когнитивных способностей, включающий решение проблем, логическое мышление и способность к обучению. Подвижный интеллект описывает умение решать новые задачи не опираясь на сформированный ранее опыт. Напротив, кристаллизовашийся интеллект основан на уже накопленных путем жизненного опыта или полученного образования знаниях и умениях. К таким навыкам, например, относятся словарный запас и эрудиция.

Группа исследователей под руководством Кирстен Хильгер стремилась понять, как персональные отличия в когнитивных способностях отражаются в структуре мозга. Ученые отмечают, что коммуникация между отделами мозга, или функциональная мозговая связанность, играет ведущую роль в формировании интеллекта. Если проведенные ранее работы были сосредоточены на максимизации точности прогнозов, новое исследование позволило выяснить, как именно из взаимодействия сетей мозга формируется интеллект.

Для анализа использовались данные 806 человек в возрасте от 22 до 37 лет без когнитивных нарушений. Функциональная связанность мозга анализировалась с помощью фМРТ в покое, а так же при выполнении семи когнитивных задач, требовавших вовлечения рабочей памяти, языковых способностей и эмоционального распознавания. ИИ анализировал взаимодействия между сотней определенных областей мозга, чтобы выявить ключевые связи, влияющие на интеллект.

Результаты показали, что общий интеллект предсказывается с наибольшей точностью. Это свидетельствует о том, что он связан с более устойчивыми и выраженными паттернами мозговой активности. Кристаллизовавшийся интеллект также демонстрировал высокую предсказуемость, тогда как для подвижного интеллекта прогнозы оказались менее точными.

Интересно, что такие когнитивно нагруженные задачи, как языковая обработка или работа с памятью, значительно улучшали точность прогнозов общего и пожвижного интеллекта, в то время как кристаллизовавшийся интеллект больше зависел от стабильных и постоянных сетей мозга, не привязанных к конкретным задачам. Эти данные подчеркивают динамическую природу функциональной связанности мозга в поддержке высших когнитивных процессов.

Модели, основанные на теориях вроде парето-фронтальной интеграции, подтвердили важность лобных и теменных областей мозга в когнитивной деятельности. Однако использование всей совокупности связей мозга показало, что интеллект формируется более широкими сетями, чем считалось в прошлом. Исследователи выявили около тысячи ключевых связей, распределенных по всему мозгу и активизирующих ключевые сети — сеть пассивного режима работы мозга, фронто-париетальную сеть контроля и сети внимания. Полученные данные подтвердили гипотезу о том, что интеллект является характеристикой деятельности мозга в целом.

Примечательно, что даже при искусственном исключении целых функциональных систем точность предсказаний снижалась незначительно, что свидетельствует о высокой степени избыточности нейронных кодов, связанных с интеллектом.

Однако работа имеет ряд ограничений, в него не вошли данные пожилых людей и детей. Пока что неясны функциональные роли выявленных связей. Изучение механизмов, поддерживающих память и внимание, может помочь уточнить, как именно эти связи обеспечивают отдельные аспекты интеллекта.

Интеллект является продуктом глобальных характеристик мозга, а не изолированных областей или отдельных сетей. Такой вывод создает основу для будущих исследований, направленных на понимание сложных человеческих черт, предлагая вместо простой оптимизации прогнозов сосредоточиться на их интерпретируемости и значимости.

Ранее эксперты назвали четыре фактора быстрого старения мозга.