VL13 Intelligenz neurokognitive Grundlagen

Question 1

Mental Speed: Grundannahme

Answer 1

• Individuelle Unterschiede in Intelligenzleistungen bedeutsam durch Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit beeinflusst
Methodischer Zugang über sehr einfache kognitive Aufgaben (elementary cognitive tasks, ECT), die ohne Vorwissen und Strategien bearbeitet werden können und die Zerlegung in verschiedene Speed-Komponenten erlauben

Question 2

Bsp. 1: Inspektionszeit

Answer 2

wiederholte Darbietung eines Reizes mit zwei verschieden langen vertikalen Linien für wenige Millisekunden (ca. 10-200 ms), danach Maskierung des Reizes und Entscheidung, welche Linie länger war
durchschnittliche Zeitspanne in ms, die Person benötigt, um Aufgabe zu 95% korrekt zu lösen = indiv. Inspektionszeit

Question 3

Bsp. 2: Reaktions- vs. Bewegungszeit (Hick-Paradigma)

Answer 3

Vpn halten Home Button gedrückt, wenn eins der Lämpchen aufleuchtet, drücken sie so schnell wie möglich den entsprechenden Target Button
ermöglicht Zerlegung in Reaktionszeit (= Loslassen Home) und Bewegungszeit (= Drücken Target)

Question 4

Mental Speed: Ergebnisse

Answer 4

• Allgemeiner Befund
Korrelation mit Intelligenz über zahlreiche Untersuchungen und verschiedene Speed- Komponenten (inspection time/Reizdiskriminerung, response time etc.) mit Intelligenz hinweg:
z.B. Metaanalyse Grudnik & Kanzler (2001) N=4100, r = –0.30
• Implikation
Gemeinsame Varianz (d.h. Überlappung Mental Speed/Intelligenz)
–0.302 ~10%

Question 5

Mental Speed: Kritik

Answer 5

• Mental Speed überlappt mit 10% relativ gering mit Intelligenz
Aber: liegt u.a. an der häufigen Verwendung studentischer Stichproben, die ggf. eine eingeschränkte Varianz in Mental Speed u./o. Intelligenz aufweisen (sich also in diesen Merkmalen nicht so stark unterscheiden)
bei repräsentativer Stichprobe steigt Korrelation auf .50!,

Question 6

Zusammenhang von Mental Speed mit Intelligenztestleistung plausibel, da

Answer 6

ja Tests mit Zeitbegrenzung durchgeführt werden
Intelligenztests ohne ZeitbegrenzungKorrelation mit Intelligenz auch dann feststellbar
• Bei Intelligenztests mit besonders hoher Ladung auf „g“ zeigen sich ebenfalls höhere Zusammenhänge mit mental speed als bei Tests mit geringerer g-Ladung
Fazit: Nachweis, dass mental speed in besonders engen Zusammenhang mit g steht

Question 7

Mental Speed: Fazit

Answer 7

• Mittlere Korrelationen von Mental Speed mit Allgemeiner Intelligenz (g)
• Zusammenhang von Mental Speed mit Intelligenztestleistung auch, wenn Tests ohne Zeitbegrenzung durchgeführt werden
• Zusammenhang in Test mit hoher g-Ladung höher
• Insgesamt deutet dies auf eine wichtige Rolle der grundlegenden Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit für Intelligenzleistungen hin.

Question 8

Neurale Effizienz: Methoden und Befunde

Answer 8

Positronen-Emissions-Tomografie (PET)
Zerebraler Glukosemetabolismus:
• Je stärker Gehirn beansprucht wird, desto größer sein Energieverbrauch.
• Energieverlust muss durch erhöhten Glukose- Stoffwechsel ausgeglichen werden.
• PET-Untersuchung: intravenöse Gabe eine Radiopharmakons (gelangt über Blutkreislauf ins Gehirn - wird dort von Zellen absorbiert und damit wird Energieverbrauch im Gehirn sichtbar)
• Methode: PET-Scan bei N = 8 während Bearbeitung von Ravens Advanced Progressive Matrices (APM).
• Ergebnis: Korrelation zwischen APM-Werten und absoluten regionalen Metabolismus- Raten zwischen –.48 und –.84 (je nach Areal); Replikation d. PET-Befunde (Haier, 1995)
• Interpretation: „brighter brains consume less energy“ • Aufstellung der Neuralen-Effizienz-Hypothese

Question 9

Geringere kortikale Aktivität =

Answer 9

höhere Alpha-Aktivität und fokussiertere Aktivierungsmuster bei höher-intelligenten Personen während der Lösung von Intelligenzaufgaben

Question 10

Neurale Effizienz: Fazit

Answer 10

• hoch Intelligente zeigen nicht lediglich schnellere, sondern v.a. effizientere Informationsverarbeitung (d.h. sie benötigen weniger Ressourcen für die gleiche Leistung)
• neurale Effizienz erfassbar mittels psychophysiologischer/bildgebender Methoden
Zu beachten: Expertise kann auch bei geringerer Intelligenzausprägung mit effizienter(er) Informationsverarbeitung einhergehen.

Question 11

Mögliche neurobiologische Hintergründe, die die kognitive Leistungsfähigkeit /Intelligenz des Menschen beeinflussen:

Answer 11

Neural Pruning
Myelinisierung bzw.
 Hirnvolumen
Synaptische Plastizität bzw.
Ausmaß axonaler und dendritischer Verzweigungen

Question 12

Neural-Pruning-Hypothese (Huttenlocher, 1979, 1999, 2012; Haier, 1993)

Answer 12

These: Intelligenz steht im Zusammenhang mit der Anzahl der Synapsen eines Menschen.
• Anzahl der Synapsen über die Lebensspanne ist nicht konstant. Post-mortem-Analysen:
• 1.-3. Lebensjahr: Entstehung viele neuer Synapsen und synaptischen Verknüpfungen. Maximale Dichte etwa im 3. Lebensjahr
• Starke Abnahme der synaptischen Dichte bis etwa zum 12. Lebensjahr „neurale Bereinigung“ (neural pruning): redundante Synapsen werden eliminiert.
• ab Beginn der Pubertät bleibt die Synapsenzahl weitgehend konstant, bis sie im höheren Alter (ab ca. 70 Jahren) erneut leicht abnimmt.
Huttenlocherkurve nach Haier, 1993
a = Huttenlocherkurve – synaptische Dichte
b = mentale Behinderung (Metabolismus hoch) c = Hochbegabung (Metabolismus gering)
• Bei Hochintelligenten: Pruning effizienter - nur notwendige synaptische Verbindungen vorhanden
• Folge: weniger Energieverbrauch und fokussiertere Aktivierung des Kortex bei Bearbeitung kognitiver Aufgaben (= neurale Effizienz Hypothese).

Question 13

Myelinisierung-Hypothese (Miller, 1994)

Answer 13

Ausgangspunkt: Hohe Intelligenz geht einher mit kurzen RTs in elementaren kognitiven Tests, geringerem Glucose-Metabolismus, sowie geringerer und stärker lokalisierter EEG-Aktivität (insb. im alpha Frequenzband)
• Annahme: individuelle Myelinisierung des ZNS beeinflusst die individuelle Intelligenz • Stärkere Myelinisierung bei Intelligenten:
 höhere Nervenleitungsgeschwindigkeit im Gehirn
 geringere Leitungsverluste
 weniger „cross talk“ („Übersprechen“ zwischen d. Neuronen, geringere Fehlerrate)  = im Einklang mit der neuralen Effizienz-Hypothese
 bewirkt/erfordert anatomisch „größere“ Gehirne…?
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Question 14

• Myelinisierung:

Answer 14

Ausmaß, indem Nervenfasern (Axone) mit einer aus Lipiden u. Proteinen bestehenden Isolierungsschicht (Myelinscheide) umgeben sind

Question 15

• Stärkere Myelinisierung bei Intelligenten:

Answer 15

 höhere Nervenleitungsgeschwindigkeit im Gehirn
 geringere Leitungsverluste
 weniger „cross talk“ („Übersprechen“ zwischen d. Neuronen, geringere Fehlerrate)  = im Einklang mit der neuralen Effizienz-Hypothese
 bewirkt/erfordert anatomisch „größere“ Gehirne…?

Question 16

Hirnvolumen und Intelligenz

Answer 16

• Das Gehirn enthält bis zu 100 Milliarden Nervenzellen und 100000 Milliarden Synapsen (s. Rushton & Ankney, 2009)
Metaanalytische Befunde:
• Meta-Analyse (McDaniel, 2005): k=37, N=1500; r = .33
• Meta-Analyse/Review von MRT Studien (Rushton & Ankney, 2009); k = 28 Studien,
N = 1389; r = .38 bis r = .40; keine Geschlechtseffekte, keine ethnischen Unterschiede Fazit
• Vermutlich handelt es sich um ein pleiotropes Phänomen: „Gehirnvolumen und Intelligenz werden von gleichen Genen beeinflusst“ (Van Leeuwen et al., 2009)
• Haier (2005): totales Hirnvolumen klärt etwa 16% in Messwerte der allgemeinen Intelligenz (g) auf.
• Insgesamt kann der Zusammenhang zwischen Hirnvolumen und Intelligenz (g) als weitgehend belegt angesehen werden!

Question 17

Neurale Plastizitätshypothese (Garlick 2002, 2003)

Answer 17

Neurale Plastizität:
• Fähigkeit des Gehirns, sich neuen (Umwelt-) Anforderungen durch Wachstum und Neu- bildung von synaptischer und dendritischer Verknüpfungen strukturell-funktional (adaptiv) anzupassen.
These:
• Durch qualitativ höherwertige Umweltstimulation hätten sich bei intelligenteren Personen adäquatere („more fine-tuned“) Neuronennetzwerke entwickelt
potentielle Folge:
• schnellere Verarbeitung von Informationen bzw. größere mentale Geschwindigkeit (siehe kürzere RTs in elementaren kognitiven Aufgaben, ECT)
• bessere Differenzierung zwischen Inputs, dadurch selektive Aktivierung aufgaben- spezifischer Hirnareale (= siehe neurale Effizienz-Hypothese)

Fazit: Nachweis neuraler Plastizität in verschiedenen Hirnregionen des Menschen erbracht (insb. im Hippocampus (Lernen und Gedächtnis)). Für die Rolle neuraler Plastizität im Rahmen der Intelligenz ist indes weitere Forschung nötig.

Question 18

Neurale Plastizität:

Answer 18

• Fähigkeit des Gehirns, sich neuen (Umwelt-) Anforderungen durch Wachstum und Neu- bildung von synaptischer und dendritischer Verknüpfungen strukturell-funktional (adaptiv) anzupassen.

Question 19

Ag hängt mit

Answer 19

Intelligenz zusammen