Grijs IQ

Er bestaat een verrassend grote samenhang tussen genen, hersenvolume en intelligentie, zo meldt Nature Neuroscience deze week.

Verschillen in intelligentie (zoals gemeten in een IQ-test) zijn sterk erfelijk bepaald. Al jaren is uit tweelingonderzoek bekend dat zo'n 60 à 80 procent van de variatie in intelligentie is terug te voeren op erfelijke factoren. De volgende vragen rijzen dan direct: hoe is intelligentie dan erfelijk? Liggen er genetisch bepaalde hersenstructuren aan ten grondslag? Of zijn het hersenprocessen? En zo ja, welke?

De laatste paar jaar verschijnen er regelmatig onderzoeken waarin een verband wordt gelegd tussen intelligentie en hersenvolume, gemeten met MRI-scans. De variatie in intelligentie zou voor zo'n 15 procent te verklaren zijn uit verschillen in hersenvolume: hoe groter hoe beter. De schedelmetingen van weleer zijn door hun extreme pretenties al vele decennia in diskrediet geraakt, maar de nieuwe technische mogelijkheden hebben het oude idee dat een groot brein mogelijk leidt tot grote intelligentie weer nieuw leven ingeblazen.

Of in dat verband tussen hersenvolume en intelligentie ook erfelijke factoren een rol spelen was tot voor kort onduidelijk. Maar deze week publiceren Finse en Amerikaanse wetenschappers onder leiding van Paul Thompson (Universiteit van Californië in Los Angeles) in Nature Neuroscience (in de online editie van 5 nov, www.nature.com/neuro) een onderzoek waarin zij een zeer hoge erfelijkheid voor de omvang van specifieke hersendelen hebben gevonden en waarin zij tegelijkertijd een verband leggen tussen diezelfde hersendelen en intelligentie. Ze onderzochten tien eeneiige en tien twee-eiige tweelingparen, op intelligentie en op hoeveelheid grijze massa (dat zijn de zenuwcellen, niet de witte zenuwverbindingen) in verschillende hersengebieden. Eeneiige tweelingen zijn genetisch identiek maar twee-eiige tweelingen verschillen voor 50 procent in genetisch materiaal, net als gewone broers en zusters. Door de uitkomsten van de twee groepen te vergelijken, is het mogelijk uit te rekenen in hoeverre eigenschappen zijn toe te schrijven aan erfelijke factoren.

Vooral in de frontale hersenschors (betrokken bij planning en emotie-onderdrukking) en de gebieden van Wernicke en Broca (betrokken bij taalvaardigheid) bleek de hoeveelheid grijze massa zeer sterk erfelijk bepaald (circa 90 procent). Zo'n hoge erfelijkheid van hersenstructuur werd vermoed. Al sinds de jaren zeventig wordt bij ratten, en sinds de jaren negentig bij makaken, voor hersenvolume een erfelijkheid van circa 70 procent gevonden. Maar voor mensen was tot voor kort nooit iets bewezen. Een paar maanden geleden publiceerde een Nederlands team overigens al vergelijkbare uitkomsten voor de erfelijkheid van verschillende hersenvolumes, maar niet uitgesplitst naar verschillende hersendelen zoals van Thompson c.s. Opmerkelijk in het onderzoek van Thompson is dat er dan ook grote delen van de hersenen blijken te zijn waar de hoeveelheid grijze massa amper erfelijk bepaald is. ``Die uitkomst vind ik eerlijk gezegd net zo interessant,' zegt Michel Hofman van het Nederlands Herseninstituut.

Het team van Thompson vond verder dat in de sterk erfelijk bepaalde hersendelen de hoeveelheid grijze massa ongeveer vijftien à twintig procent verklaart van de verschillen in intelligentiescores. Dat percentage is vergelijkbaar met eerdere volume-IQ-onderzoeken, met dit verschil dat het Fins-Amerikaans team specifieke gebieden heeft gevonden. En zo wordt in één onderzoek een hele mogelijke causale lijn van genen naar hersenvolume naar intelligentie samengebracht.

In Nature Neuroscience wordt de indruk gewekt dat hier voor het eerst de genetische grondslag van de samenhang tussen hersenvolume en intelligentie wordt beschreven. Maar dat is niet zo, meldt desgevraagd de biologisch psychologe en recent Spinozapremiewinnares Dorret Boomsma van de Vrije Universiteit. Vorig jaar verscheen namelijk al een onderzoek van Bruce Pennington (Universiteit van Denver) waarin hetzelfde ook al eens gedaan werd, en nog veel detailleerder dan in Thompsons onderzoek (Journal of Cognitive Neuroscience, januari 2000).

Pennington onderzocht intelligentie en hersenvolume bij in totaal 48 dyslectische tweelingparen en een kleinere, gezonde controlegroep van 18 tweelingparen. Ook hij vond een verband waarbij de variatie in de intelligentie voor ongeveer 15 procent kon worden verklaard uit het hersenvolume. Maar door zijn grote aantal proefpersonen kon hij ook vaststellen dat ongeveer de helft van de genetische factoren die intelligentie en hersenvolume beïnvloeden beide aspecten tegelijk beïnvloeden. Boomsma: ``Anders gezegd: 80 procent van de covariatie in deze beide eigenschappen kan worden verklaard uit genetische bemiddeling. Thompson heeft een prachtig artikel geschreven, maar zo precies als Pennington heeft hij het toch niet kunnen vaststellen.'

Thompson heeft het verband toegespitst op de grijze massa in de frontale cortex. In de New York Times zegt hij verrast te zijn dat intelligentie überhaupt samenhangt met grijze massa: ``Je verwacht niet dat zoiets simpels als de hoeveelheid zenuwcellen invloed heeft op zoiets complex als intelligentie.' Thompson vermoedt daarom dat achter de hoeveelheid zenuwcellen nog andere factoren schuilgaan, zoals de hoeveelheid verbindingen tussen zenuwcellen (de `witte massa', die in zijn onderzoek niet gemeten is). Hoe meer verbindingen hoe, complexer het netwerk, en hoe meer complexe taken het aankan zo is de gedachte.

Samenwerken

Het verband tussen intelligentie en grijze massa is misschien nog wel sterker dan Thompson nu gevonden heeft. In een commentaar in Nature Neuroscience wijzen hersenonderzoeker Stephen Kosslyn en de intelligentie-onderzoeker Robert Plomin er op dat het Fins-Amerikaanse team de samenhang van elk hersendeel apart met intelligentie berekende. In werkelijkheid zullen de verschillende hersendelen altijd samenwerken en dus samen een veel groter effect op intelligentie hebben dan nu uit de berekeningen blijk, aldus Plomin en Kosslyn. Maar dan nog, zo verklaart desgevraagd Plomin vanuit Londen: ``Het nu gevonden verband is op zich al hoog, hoger dan alle andere biologische factoren die verband houden met intelligentie.'

In hoeverre de hoeveelheid witte stof verband houdt met intelligentie is niet helemaal duidelijk. In een onderzoek uit 1993 (American Journal of Psychiatry, januari) werd wel een verband tussen IQ en grijze massa gevonden, maar niet voor witte massa. De hoeveelheid witte stof is wèl sterk erfelijk bepaald, zo constateerde Boomsma en collega's in een recent artikel (Cerebral Cortex, sept 2001, met William Baaré van de groep van prof. Kahn, Universiteit Utrecht, als hoofdauteur). In dat onderzoek werden bij in totaal 112 tweelingparen en nog 34 `gewone' broers en zusters van deze tweelingen hersenvolumes gemeten, niet alleen de grijze massa maar ook de witte massa (de zenuwverbindingen) en het totale volume van de grote hersenen. Genetische factoren bleken in hoge mate de individuele verschillen te bepalen: 90% voor het totale volume, 82% voor de hoeveelheid grijze massa (iets lager dus dan Thompson c.s.) en 88% voor de hoeveelheid witte massa. Verrassend was dat de variatie in het volume van de twee laterale ventrikels (met hersenvocht gevulde ruimtes) voornamelijk wordt bepaald door omgevingsfactoren, en niet door erfelijkheid. De omgevingsinvloed is zelfs zo sterk dat de Nederlandse onderzoekers voorstellen om het volume van deze ventrikels te gebruiken als maat voor omgevingsinvloeden.

Het anatomische onderzoek met een erfelijkheidscomponent is erg belangrijk in de wereld van het intelligentie-onderzoek. Want mede door het invloedrijke boek van Stephen Jay Gould The mismeasure of man (1981/1996) wordt het intelligentie-quotiënt tegenwoordig vaak beschouwd als weinig meer dan een test-constructie vol culturele vooroordelen, niet als een werkelijk bestaande, erfelijke eigenschap van een individu.

En àls IQ al als een stabiele individuele eigenschap wordt gezien, dan toch als een van de véle cognitieve vaardigheden. De Amerikaanse psycholoog Howard Gardner veronderstelt bijvoorbeeld een achttal intelligenties, waarvan de taalkundige en de logisch-wiskundige intelligenties het meest overeenkomen met IQ. Deze theorie van de `meervoudige intelligenties' is niettemin direct in strijd met de orthodoxe IQ-theorie omdat die er vanuit gaat dat de centrale intelligentiefactor `g' (uitgedrukt in het IQ-getal) een algemeen toepasbare, onverdeelbare intelligentie meet. Gardner gaat er overigens wel vanuit dat zijn meervoudige intelligenties wel degelijk `echte' eigenschappen zijn die ieder voor zich in de hersenbiologie zijn verankerd, met ook een duidelijke erfelijke component.

Factor g

Het onderzoek van Thompson c.s. forceert geen beslissing in deze strijd om de algemene waarde van het IQ vs de veelvoudige intelligenties, maar Plomin en Kosslyn schrijven wel in hun commentaar dat het onderzoek van Thompson er nu op wijst dat de factor `g', het traditionele symbool voor intelligentie, geen theoretische abstractie is maar een erfelijke en biologische grondslag heeft in het brein.

Het is nog maar de vraag of ze daarin gelijk hebben. Dorret Boomsma acht nog lang niet bewezen dat het volume van de grijze massa medebepaalt hoe groot iemands intelligentie is. ``Het kan ook andersom zijn. Die intelligentie zou óók het volume van de grijze massa kunnen bepalen. Over de richting van de causaliteit kun je niet beslissen op grond van correlaties.'

Het lijkt verrassend dat de intelligentie van een mens zijn hoeveelheid grijze cellen kan bepalen. Want hersencellen groeien bij mensen in principe nooit meer aan (met uitzondering van cellen in de hippocampus). Maar Boomsma wijst erop dat een mens bij de geboorte aanvankelijk een groot overschot heeft aan hersencellen. In de eerste levensjaren wordt dat flink gesnoeid. Pas met zestien, zeventien jaar is het brein volgroeid. ``Het zou best kunnen dat bij kinderen die om wat voor reden dan ook intelligent zijn het snoeien anders gebeurt dan bij kinderen die minder intelligent zijn. Die verbanden moeten allemaal nog worden opgehelderd.'

Gerectificeerd

Frank Dam bij het stuk `Grijs IQ' het rode lichaampje van de grijze man achter de zwarte tafel weggevallen. Hiernaast de volledige tekening in zwartwit. Onze excuses aan Frank Dam en de lezers.

    • Hendrik Spiering