Гены интеллектуального развития ребенка

Темой интеллекта люди занимаются давно. Разум – это сложный комплекс особенностей, которые в значительной степени определяют индивидуальность каждого человека. Интеллектуальные люди часто слышат, что их способности – это дар от Бога. С другой стороны, менее удачливые лица утверждают, что не имели возможности развить свой ум. Как обстоят дела на самом деле? Насколько верна теория наследственности интеллекта?
Роль генов
Доказано, что у людей есть 15 млн. парных нуклеиновых оснований ДНК, которые отличают одного человека от другого. Они очень важны.
По мнению ученых, генетика играет важную роль в формировании интеллекта – наследование происходит более, чем в 50% случаев. Этот вывод подтверждается различными исследованиями, проведенными в последние десятилетия, сосредоточенными, в основном, на близнецах. Ученые выяснили, что дети, не жившие с биологическими родителями с рождения, в плане интеллекта очень на них похожи. В этих ситуациях воздействие окружающей среды – вторичное, усыновленные дети интеллектуально не похожи на своих приемных родителей.
Но все еще речь идет о 50% случаев. Что, если за разум у других 50% людей отвечают не гены? Как тогда передается интеллект от родителей к детям? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые ищут конкретные гены, ответственные за наследственность интеллекта. Они обнаружили, что в этом процессе участвуют сотни, возможно, тысячи генов. Каждый из них вовлекается определенным, иногда минимальным способом, но, несмотря на это, он крайне важен. В ходе недавних исследований из огромной группы удалось идентифицировать гены, объясняющие еще 5% различий, проявившихся в тестировании интеллекта. Осталось еще 45%.
Продвигаясь вперед, исследователи приходят к другим интересным выводам. Например, было показано, что влияние генетического фактора на интеллект увеличивается с возрастом. В то время, как у малышей наследование проявляется примерно в 20%, в возрасте около 10 лет это количество составляет уже 40%, во взрослом возрасте – до 60%. Следовательно, наследование интеллекта от родителей происходит одновременно со способностью получать знания и опыт.
Факторы, предопределяющие уровень IQ
За наследственность интеллекта отвечает специфическая категория генов – «условные». Но они эффективны только в случае происхождения от матери, крайне редко – от отца. Эти гены предопределяют мыслительные способности, переданные в основном от матери. Они и являются ответом на вопрос, от кого передается интеллект ребенку. В ходе лабораторных тестов, проводимых специалистами из области психогенетики на мышах, было обнаружено, что у особей с большими количествами материнских генов были увеличенные головы и мозги, но они имели маленькие тела. Мыши с повышенными количествами отцовских генов отличались маленькими мозгами, но большими телами.
Специалисты выделили клетки, содержавшие только отцовские или материнские гены в 6 частях мышиного мозга, отвечающих за умственные функции. Отцовские клетки накапливались в частях, участвующих в сексуальности, агрессии, питании. Следовательно, по мужской линии наследовались именно эти качества.
Но в этой мозговой коре отсутствовали более продвинутые умственные функции (мышление, речь). Поскольку мозг мыши не аналогичен человеческому, ученые из Университета Глазго, интересуясь, передается ли интеллект по наследству, решили перейти к другому подходу, работая непосредственно с людьми.
Поэтому с 1994 года они проводили анкетирование среди почти 13000 людей (14-22 года). Специалисты учитывали их расу, социальный статус, материальное положение. Результаты показали, что у этих людей был такой же IQ, как и у их матерей. Следовательно, интеллект передается по женской линии.
Но также было показано, что генетика – это не единственный фактор, влияющий на уровень разума. Наследственность составляет только 40-60%, остальной процент принадлежит среде проживания, развития человека. Но и здесь важна роль матери.
Интеллект развивается главным образом у детей, имеющих прочную связь с матерями.
Ученые из Вашингтонского университета пришли к выводу, что тесная психологическая связь между ребенком (сыном или дочерью) и матерью – это важный фактор для роста определенных мозговых частей. Это открытие было задокументировано в рамках 7-летнего исследования, в котором участвовали несколько матерей с детьми.
Мальчики и девочки, получающие эмоциональную поддержку, имели на 10% больший гиппокамп, чем малыши, чьи матери были более отдаленными в психологическом плане.
Внимательные матери также стремятся помочь своим детям решить проблемы, дать им возможность полностью реализовать свой потенциал. Конечно, нет причин, по которым эти способности не могут передавать отцы. Разум могут развивать «отцовские» свойства, такие как интуиция, эмоции.
Происхождение интеллекта
Смелая мысль о том, что разум наследуется по женской линии, берет свое начало в текущих исследованиях, направленных на изучение темы от кого ребенок наследует интеллект. Как пишет журнал «New Scientist», группа немецких биологов впервые обнаружила, что средний интеллект у мужчин и женщин примерно одинаковый, но для первых характерен более широкий диапазон уровней IQ, среди них больше умственно отсталых, но, в то же время, больше гениев.
Другим примечательным фактом является то, что от матерей чаще, чем от отцов, дети унаследуют психические отклонения. 30 лет назад американский биолог Роберт Лерке (Robert Lehrke) пришел к выводу, что многие «гены интеллекта» сосредоточены именно на женской половой хромосоме X.
Это мнение поддержали исследователи Университета Ульма У. Зехнер и Х. Хеймистер, опубликовав результаты своих работ в журнале «Trends in Genetics». Согласно ним, древние женщины, выбирая отцов для своих детей, активировали эволюционный процесс, приведший к фундаментальному развитию мышления, росту человеческого мозга. Только благодаря ним люди отдалились от других себе подобных из животного мира.
IQ меняется на протяжении жизни
Но следует сказать, что IQ не остается неизменным на протяжении всей жизни человека. Показатель интеллекта варьируется в зависимости от среды, в которой он живет, воспитания, образования. Благодаря этим эффектам, человеческий IQ может колебаться как в плюсовом, так и в минусовом направлении. Однако эти колебания изменяют значения IQ в порядке единиц, а не десяток. Т.е. речь не идет о существенных изменениях.
Если ребенок рождается с более низким IQ, мыслительные свойства можно частично приобрести путем хорошего воспитания, образования.
Наследование IQ не означает гарантию интеллектуальных детей
Тот факт, что интеллект и IQ в основном наследственные, не является законом, гарантирующим рождение ребенка с интеллектом выше среднего у умных родителей. Да, у него будут лучшие предпосылки, чем у ребенка, рожденного у 2-х умственно отсталых людей. Но показатель IQ также зависит от других факторов и генов, которые дети могут брать от родителей. Таким образом, высокий интеллект обоих родителей не гарантирует значительный уровень разума у детей.
Аналогично, если у обоих родителей уровень IQ средний или низкий, это не значит, что они не могут произвести на свет современного Эйнштейна. Наследование интеллекта – сложный процесс, недостаточно изученный на сегодняшний день. Поэтому невозможно заранее сказать, будет ребенок иметь уровень интеллекта выше или ниже среднего.
Не переоценивается ли наследственность интеллекта?
Математика доказывает, что существует как минимум 2 вида бесконечности: актуальная и потенциальная. Потенциальная бесконечность – больше, чем актуальная». Интеллект любого человека может ассоциироваться с меньшей, актуальной бесконечностью: он ограничен, но в то же время потенциально бесконечен. Глупых людей не существует.
Некоторые теории утверждают, что интеллект в значительной степени (около 50-80%) врожденный, унаследованный. Что это значит? На практике, мало что. Наследование не появляется в вакууме, но в окружающей среде, в контексте образования. Человек, «врожденно глупый» в одной среде, может быть «врожденно умным» в другой.
Как это возможно? Представьте себе красивую розу в саду. Являются ли красивые цветы результатом генетики или окружающей среды? Если оба фактора действуют отдельно, это можно легко протестировать. Посадите рядом с розами кактус, который весной сгниет, максимум, доживет до осени и замерзнет. Одинаковая среда с другим результатом предполагает влияние генетического фактора, подумаете вы.
Но это не так. Повторив эксперимент не в своем саду, а в субтропическом климате, вы получите совершенно противоположный результат: красивый цветущий кактус и засохшие розы. Следовательно, гены и окружающая среда (воспитание) влияют не по отдельности, а в сочетании.
Хорошая забота о растении способна лишь частично улучшить ситуацию в неприемлемой среде. Точно так же бесконечные курсы IQ не сделают из глупца гения без определения причины препятствия, торможения. В контексте нашей цивилизации этот фактор заключается не в нехватке воды, питательных веществ, тепла, но в разрушительных внутренних процессах – в теле, мозгу, стиле мышления каждого человека.
Один из наиболее важных факторов – стресс и связанная с ним физическая активация, подходящая для борьбы или побега, но непригодная для интеллектуального действия. Стресс вызывает ряд физиологических процессов, которые, среди прочего, уменьшают кровоток в мозге, стимулируют активацию нервных центров, предназначенных для мгновенных реакций; преобладают рефлексивные реакции, импульсивность, эмоции. В то же время, префронтальные части коры головного мозга, необходимые для типичных человеческих способностей, приглушаются.
Роль стресса в повседневной жизни хорошо иллюстрируется поливагальной теорией Поржеса – теорией 3-х разных реакций на стресс, связанных с деятельностью блуждающего нерва (nervus vagus). В спокойном состоянии блуждающий нерв посылает сигналы в мозг, что все в порядке; человек хорошо воспринимает свое окружение, чувствует себя комфортно, все в его теле работает надлежащим образом.
В случае повышения стресса выше определенного уровня человек «переключается» на эволюционно старший режим, реагирует симпатической активностью. Тело в течение нескольких сотен лет цивилизации не осознало, что большинство нынешних стрессоров и угроз требует совершенно иной реакции, чем те, которых человек достиг на протяжении миллионов лет эволюции. При стрессе замедляется пищеварение, ускоряется дыхание и сердцебиение, увеличивается потоотделение – человек всеми доступными средствами готовится к физической активности, необходимой для борьбы или побега.
Обнаружение того, что ни борьба, ни побег не помогут, человек падает на исторически самую старую стадию, обездвиживается. При отсутствии возможности убежать или победить, последнее, что остается – сдаться, надеяться, что угроза пройдет. В этом или предыдущем состоянии разум не находится на высоте, интеллектуальные и социальные возможности ограничены.
Существенная часть человеческой глупости в определенный момент не связана с абстрактным «недостатком IQ», но с ограниченной способностью использовать свое мышление. Важнейшую роль в этом играет восприимчивость к стрессу. Получается довольно банальный результат: успокойтесь – и поумнеете.
Выводы
Итак, что взять из имеющихся знаний о том, как передается интеллект по наследству? В развитии интеллекта играют роль как генетические, так и экологические факторы, но мнения специалистов в отношении их процентного соотношения сильно различаются. Как правило, каждый человек имеет врожденную тенденцию двигаться к определенному значению IQ, а окружающая среда влияет на степень, в которой он к этому уровню приближается.
Сегодня большинство ученых согласны с тем, что факторы развития интеллекта – это сочетание генов, образования и окружения. Следовательно, IQ зависит от генов, унаследованных от родителей, качества и безопасности окружения. Влияние на интеллект имеет также качество пищи (достаточное количество питательных веществ, витаминов). Было доказано, что присутствие некоторых вредных веществ в почве и в воздухе в месте проживания детей влияет на уровень IQ.
Научные исследования подтвердили, что показатель наследования интеллекта у взрослых составляет около 70-80%. Это означает, что более высокие предпосылки для высокого IQ имеют дети умных людей.
IQ – полигенный, поэтому любая попытка идентифицировать отдельные гены, обуславливающие разум, вводит в заблуждение. Исследования этого вопроса находятся только на начальной стадии. Результаты могут быть спорными, они (какими бы ни были) способны коренным образом изменить наше представление о нас самих.
Источник
Человечество знает о биологической основе своих умственных способностей очень немногое, – оно даже не может последовательно согласовать, какой способ лучше всего проходит для их проверки. Но некоторые вещи кажутся очевидными. Первая заключается в том, что высокие результаты по ряду стандартизированных тестов, предназначенных для измерения уровня интеллекта, как правило, коррелируют с результатами, которые мы связываем с интеллектом, например, с достижениями в школе или университете. Вторая – в том, что эти высокие результаты, скорее всего, по большей части заслуга генетики.
Предыдущие исследования показали, что влияние любого отдельного гена на интеллект не так уж велико: изучая сравнительно небольшие группы людей, ученые не смогли обнаружить маленькую групппу генов, которые в теории могли бы повлиять на интеллект.Однако 22 мая 2017 года команда европейских и американских ученых объявила о достижении значительного прогресса в изучении умственных способностей. Учёные идентифицировали 52 гена, связанных с интеллектом, почти у 80 тысяч человек.
В своей совокупности эти гены опять-таки весьма незначительно влияют на интеллектуальные способности, но исследователи ожидают открытия еще тысячи других. Не следует также забывать, что интеллект формируется еще и под воздействием окружающей среды.
Команда воспользовалась открытыми данными из 13 различных исследований. И хотя участникам экспериментов предлагались разные тесты, исследователи сосредоточились на измерениях общего интеллекта. Гено́м этих людей был отсканирован для поиска различий в одной базовой паре, что позволило авторам найти корреляцию между участками генома и результатами тестов.
Было проведено два отдельных анализа. В ходе первого авторы исследования просто рассматривали отдельно каждую разницу в основаниях генома. Всего получилось 336 оснований, которые были сгруппированы в 22 различных генах. Во втором анализе авторы отслеживали различия в основаниях, которые были сгруппированы в одном гене. Поскольку для каждого гена больше маркеров, то это, как правило, более точный способ поиска нужного эффекта. Команда подсчитала, что гены, выявленные в ходе первого анализа, повышают или уменьшают уровень интеллекта менее чем на 5%.
Эксперты считают, что полученные результаты позволят начать новые эксперименты над биологической основой рассуждения или решения проблем. Потенциально они могут помочь исследователям определить, какие вмешательства будут наиболее эффективны для детей, которые начинают учиться.
Психологи уже более века изучают человеческий интеллект, задавая людям вопросы. Такой, казалось бы, нехитрый способ исследования со временем превратился в батареи тестов, каждый из которых исследует определенную сторону интеллекта, вроде словесных рассуждений или запоминания.
В ходе типичного теста испытуемый должен представить вращающийся объект, выбрать одну фигуру, которая дополнит другую, и как можно быстрее нажимать кнопку, когда появляется определенный тип слова. В результате каждый человек может получить разные оценки для каждой способности. Обычно оценка одних способностей сопоставима с баллами по другим, и наоборот. Психологи иногда называют этот эффект общим интеллектом.
До сих пор не ясно, какая часть мозга ответственна за интеллект. Нейробиологи сравнили мозг людей с результатами тестов на интеллект, и сделали несколько предположений. Размер мозга объясняет небольшие отклонения, например, есть много людей, чей мозг немного меньше обычного, которые набирают больше очков, чем люди с нормальным или большим мозгом. В других исследованиях указывается, что интеллект связан с тем, насколько эффективно мозг может отправлять сигналы из одной области в другую.
Даниэль Постума (Danielle Posthuma), генетик Амстердамского свободного университета и ведущий автор последнего исследования, впервые заинтересовалась исследованием интеллекта в 1990-х годах. Она хотела найти гены, которые влияют на интеллект, и для этой цели начала изучать гомозиготных близнецов, которые разделяли одну и ту же ДНК. Ей удалось выяснить, что идентичные близнецы проходили тесты с более схожим результатом, чем гетерозиготные.
Сотни других исследователей приводили к тому же выводу, подтверждая явное влияние генетики на интеллект. Но это не означает, что интеллектуальные способности определяются только лишь на генетическом уровне. Окружающая среда также оказывает определенные эффекты, механизм действия которых современная наука неплохо понимает. Например, свинец в питьевой воде может снизить результаты тестов, а в местах, где пища не содержит достаточно йода, пищевые добавки могут повысить баллы у детей.
Достижения в технологии секвенирования ДНК повысили вероятность успешного поиска отдельных генов, лежащих в основе различий в результатах тестов на интеллект. Некоторые «кандидаты» были идентифицированы в небольших группах населения, но их влияние не проявилось в исследованиях больших групп. Поэтому ученые обратились к тому, что сейчас называется исследованием ассоциации с геномом: они упорядочивают фрагменты генетического материала, разбросанного по ДНК многих несвязанных людей, а затем ищут людей с высокой оценкой по тесту на интеллект с одними и теми же генетическими маркерами.
В 2014 году доктор Постума стала частью крупномасштабного исследования более 150 тысяч человек, которое выявило 108 генов, связанных с шизофренией. С интеллектом все оказалось гораздо сложнее, и на то есть несколько причин.
Стандартные аналитические тесты занимают много времени, что затрудняет сбор результатов от огромного количества людей. Ученые могут попробовать комбинировать небольшие исследования, но часто им приходится совмещать разные тесты, потенциально маскируя эффекты генов. В результате первое поколение исследований генома в области интеллекта не нашло никаких генов. Позднее исследователям удалось выявить многообещающие результаты, но когда они обратились к другим группам людей, эффект генов снова исчез.
В последние несколько лет более крупные исследования, основанные на новых статистических методах, наконец, дали убедительные доказательства того, что определенные гены действительно участвуют в формировании человеческого интеллекта. Доктор Постума и другие эксперты решили объединить данные из 13 предыдущих исследований, сформировав обширную базу данных по генетическим маркерам и результатам тестов на интеллект.
Результаты не заставили себя ждать: помимо уже известных 12 генов, были обнаружены 40 новых, прочно связанных с интеллектом. Вместе они составляют небольшой процент вариации в тестах на интеллект – каждый вариант повышает или понижает IQ на сравнительно небольшое количество баллов.
Кристофер Ф.Шабри (Christopher F. Chabris), соавтор нового исследования, уверен, что многие из недостающих генов можно обнаружить благодаря еще более крупным исследованиям, включающим сотни тысяч, или даже миллионы людей.
В своем исследовании доктор Постума и ее коллеги ограничили свое исследование людьми европейского происхождения, поскольку это повысило шансы найти общие варианты генов, связанных с интеллектом. Другие исследования генов показали, что варианты в одной популяции не могут предсказать, что будет происходить с другими популяциями. В разных группах разные варианты могут оказывать влияние на те или иные факторы, среди которых может оказаться и интеллект.
«Если вы попытаетесь предсказать рост человека с помощью генов, которые мы определили у европейцев, в африканцах, то вы придете к выводу, что все африканцы на пять дюймов ниже европейцев, что неверно», – отмечает доктор Постума. Исследования, подобные недавно опубликованному, не означают, что интеллект формируется нашими генами. В качестве аналогии исследователи приводят близорукость, которая сильно зависит от генетики. Но мы можем изменить окружающую среду с помощью очков, которые улучшат зрение людей.
Разработки в области генетики интеллекта ученые планируют использовать для поиска более эффективных способов помощи детям в интеллектуальном развитии. Знание генетических вариаций людей поможет им оценить, какие стратегии воспитания будут наиболее эффективны. Доктор Постума со своей стороны хочет разобраться в найденных 52 генах, поскольку существуют интригующие совпадения между их влиянием на интеллект и другими чертами. Генетические варианты, которые повышают интеллект, также часто появляются у людей, которые никогда не курили. Некоторые из них также часто встречаются у людей, которые курили, но успешно бросили.
Что же на самом делают гены и как они влияют на интеллект, ученые пока не могут сказать. Известно лишь, что четыре из них отвечают за развитие клеток, а три других делают много интересных вещей внутри нейронов. Чтобы понять, что делает эти гены такими особенными, ученым придется экспериментировать с клетками головного мозга. Одна из возможностей заключается в том, чтобы взять клетки у людей с вариантами, которые предсказывают высокий и низкий уровень интеллекта.
Постума и ее коллеги могут заставить их перерасти в нейроны, а затем превратиться в «миниатюрные мозги» – кластеры нейронов, которые обмениваются сигналами в лабораторных условиях. Тогда исследователи смогли бы увидеть, ведут ли их генетические различия к различиям в поведении. «Мы не можем сделать это за одну ночь, но я надеюсь, что смогу сделать это в будущем», – заметила Постума.
doi:10.1038/ng.3869
Источник