Waar zit mijn IQ?

Het onderdompelen van de hersenen in een maatbeker met vloeistof is de meest betrouwbare manier om het volume van de hersenen van overledenen te meten.
Niki Korteweg

Decennialang zochten wetenschappers de basis van intelligentie in de grootte van de hele hersenen. Maar de kwaliteit lijkt minstens zo belangrijk.

De mens, zo is bij hemzelf de algemene gedachte, is de meest intelligente van alle diersoorten. En die uitzonderlijke denkkracht wenden sommige onderzoekers maar al te graag aan om uit te zoeken waar in het brein die intelligentie nu precies ontspruit. Talloze studies vinden dat de grootte van de hersenen samenhangt met hoe intelligent iemand is. Dat is op zich al een hele prestatie, want het bepalen van de grootte van een onregelmatig gevormde klomp weefsel is moeilijk, vooral wanneer iemand nog leeft. En de manieren om intelligentie te bepalen zijn ook niet altijd even betrouwbaar, vooral niet wanneer iemand al dood is.

Met de komst van de MRI-scanner, waarmee plaatjes gemaakt kunnen worden van het levende brein, is het makkelijker geworden om de herseninhoud te bepalen. Vroeger moesten onderzoekers zich bij levende mensen behelpen met een meetlint om de hoofdomtrek te meten. Gemiddeld genomen vinden wetenschappers die gebruik maken van hersenscans dat zo’n 15 procent van de variatie in intelligentie bij mensen is toe te schrijven aan de grootte van hun hersenen. Dat houdt in dat de rest van het verschil in intelligentie door andere dingen wordt bepaald. En die dingen, of het effect ervan, moeten in het brein terug te vinden zijn.

Wat zouden die andere dingen kunnen zijn? Wetenschappers zoeken het tegenwoordig veel meer in eigenschappen van afzonderlijke hersenonderdelen. De hoeveelheid grijze massa (zenuwcellen) en witte massa (zenuwuitlopers) zou met intelligentie kunnen samenhangen, net als de geleidbaarheid van zenuwuitlopers. De nieuwste inzichten onthullen een relatie met het tempo waarin de buitenste laag van de hersenen, de hersenschors, zich ontwikkelt. En er zijn ook verbanden met de complexiteit van zenuwnetwerken in die hersenschors, met eigenschappen van deelgebiedjes in de hersenen, en met de dichtheid van zenuwcellen in de hersenschors. Zelfs vanuit de evolutie van de hersenen, toch van oudsher het gebied dat intelligentie met hersengrootte in verband bracht, verrijst het inzicht dat groter niet altijd automatisch beter betekent.

Shaw bracht met hersenscans in kaart hoe de hersenschors zich ontwikkelt bij opgroeiende kinderen. De dikte van de hersenschors was bij alle deelnemers tussen de vier en vijf millimeter. Daarin was geen verschil te ontdekken tussen de kinderen. Maar de schors van superslimme kinderen, met een IQ hoger dan 121, bleek zich wel duidelijk in een ander tempo te ontwikkelen dan die van normaal intelligente leeftijdgenoten. Vooral in de prefrontale schors, die pal achter het voorhoofd ligt, was het verschil in de ontwikkeling tussen de groepen duidelijk. Met dit gedeelte van de hersenen plannen we acties en voeren we uit wat we bedacht hebben.

Superslimme kinderen hadden op zevenjarige leeftijd een dunnere hersenschors dan leeftijdsgenootjes. De schors nam vier jaar lang in dikte toe, tot ze een jaar of elf waren, en daarna werd hij weer dunner. Bij kinderen met een normale intelligentie bereikte de schors al in het achtste levensjaar het hoogtepunt, en kromp daarna langzamer dan bij de slimmeriken. Rond het achttiende levensjaar was de schors bij alle deelnemers weer ongeveer even dik.

Het dunner worden van de schors in de puberteit is een normaal proces, waarin de hersenlaag zich reorganiseert en specialiseert. “Het is een teken van ‘use it or lose it’ ”, vertelt Shaw. “Dankzij studies met dieren weten we dat de hersenschors na de groei dunner wordt doordat ongebruikte zenuwcellen, en de verbindingen ertussen, weggesnoeid worden. Het idee is dat zo een efficiënter brein overblijft. Of het bij mensen ook zo werkt is nog niet bekend, maar het zou kunnen dat die reorganisatie in de hersenen uitzonderlijk snel gaat bij de hoog-intelligente kinderen”, aldus Shaw.

Shaw trok zijn conclusies uit de gegevens van 307 kinderen en pubers van zes tot negentien jaar oud. Zij maakten een IQ-test, en op grond van hun IQ verdeelde hij de kinderen over drie groepen: normaal intelligent bij een score tussen 83 en 108, hoog intelligent als de score tussen 109 en 120 lag, en superieur bij een score tussen 121 en 145. Vervolgens scande hij de breinen van alle deelnemers. De meesten van hen gingen twee of zelfs drie keer de MRI-scanner in voor hem, met een tussenpoos van twee jaar. Dat maakt de gegevens van Shaw bijzonder: de meeste onderzoeken volgen kinderen niet in de tijd, maar leggen gewoon scans van kinderen van verschillende leeftijden naast elkaar om te vergelijken.

Shaws studie laat zien dat naast hersengrootte ook nog andere herseneigenschappen samenhangen met intelligentie. Dat klopt met de bevindingen van Sandra Witelson, een hersenonderzoekster aan de Canadese Michael G. DeGroote School of Medicine aan McMaster University in Hamilton. Zij doet al dertig jaar onderzoek naar de relatie tussen menselijke eigenschappen en de vorm of samenstelling (de anatomie) van de hersenen. In februari van dit jaar publiceerde zij een onderzoek in het tijdschrift Brain, waarin ze de breinen van honderd overleden kankerpatiënten had gewogen en opgemeten. Die terminale patiënten, van wie de hersenen niet waren aangetast, hadden allemaal voor hun dood dezelfde intelligentietest gemaakt. Het formaat van hun hersenen bepaalde Witelson door die onder te dompelen in vloeistof in een grote maatbeker, en af te lezen hoeveel de vloeistofspiegel dan steeg. Dat is de meest nauwkeurige manier om het volume van een object met een ingewikkelde vorm te meten.

Met haar ambachtelijke aanpak lijkt Witelson voor eens en voor altijd uit te maken hoe het nu zit met de relatie tussen hersenomvang en intelligentie. Haar belangrijkste bevinding: die relatie is niet eenduidig. Bij de vrouwen hing hersengrootte wel sterk samen met intelligentie, maar bij mannen niet altijd – en zeker niet als die linkshandig waren.

Desgevraagd legt Witelson uit hoe zij haar bevindingen interpreteert. “Het zou kunnen dat bij mannen niet de omvang van het hele brein, maar de afmetingen of eigenschappen van verschillende deelgebieden in het brein samenhangen met intelligentie. Andere mogelijkheden zijn dat de geleidbaarheid van zenuwuitlopers verschillend is bij mannen en vrouwen, of het aantal contactpunten dat de zenuwen met elkaar maken, of de lengte van de uitlopers. De uiteindelijke resultaten, de scores op de IQ-test, zijn niet verschillend voor mannen en vrouwen, maar de manier waarop ze tot die score komen zou voor ieder verschillend kunnen zijn.”

Aanwijzingen voor een verband tussen de grootte van deelgebieden in de hersenen en intelligentie kreeg Witelson al eerder. Zij was in 1999 even wereldnieuws door haar publicatie over de hersenen van Albert Einstein, die met zijn uitzonderlijk hoge IQ de relativiteitstheorie bedacht (Lancet, 19 juni 1999). De patholoog-anatoom die bij de dood van Einstein in 1955 de eer had zijn brein te mogen uitnemen en bewaren, Thomas Harvey, had haar hiervoor benaderd omdat zij het brein kon vergelijken met de tientallen normale breinen die zij op de plank had staan. Witelson concludeerde dat Einsteins hersenen normaal van grootte waren, behalve een gebied in de parietaalkwab aan weerszijden van het brein, grofweg boven het oor. Dat gebied, waar het wiskundig inzicht zetelt, en het vermogen om visuele abstracties en driedimensionale voorstellingen te maken, was bij Einstein langer en breder dan bij normale mensen. Witelson stort zich nu op de breinen van andere overleden genieën om uit te zoeken of regionale verschillen in het brein te relateren zijn aan hun buitensporige intelligentie.

Leg je de breinen van alle zoogdieren, van muis tot mens, naast elkaar, dan is de trend: hoe groter een brein, des te slimmer de diersoort die het bezit. Maar, schrijven Roth en Dicke, walvissen en olifanten hebben een groter brein dan mensen, terwijl ze niet intelligenter zijn. Ook het formaat van de hersenen in verhouding tot het lichaam, de relatieve hersengrootte, is niet eenduidig gerelateerd aan intelligentie. Bij mensen is het gewicht van het brein ongeveer 2 procent van het totale lichaamsgewicht, maar bij muizen, die duidelijk minder intelligent zijn, is dat 10 procent.

De mate van encephalisatie wordt ook vaak in verband gebracht met intelligentie. Hiermee bedoelen onderzoekers de toename in hersengrootte die tijdens de evolutie van een soort heeft plaatsgevonden, zonder dat de lichaamsgrootte toeneemt. Van alle zoogdieren hebben mensen de hoogste encephalisatiegraad. Maar ook deze maat klopt weer niet helemaal: sommige kapucijneraapjes hebben een hogere encephalisatiegraad dan de intelligentere chimpansees en gorilla’s.

Tijdens de evolutie van de menselijke soort is de hersengrootte enorm toegenomen. Die groei was vooral uitgesproken in de hersenschors, en met name het voorste deel ervan, de prefrontale schors. De absolute en de relatieve grootte van de hersenschors, of van de prefrontale schors, lijkt daarom de beste keus om een verband met intelligentie te leggen. Maar Roth en Dicke ontdekten dat ook dit verband niet altijd aanwezig is. Olifanten en grote walvissen hebben een veel grotere schors dan mensen, ook in verhouding tot de rest van hun brein, en de prefrontale schors is bij mensapen vergelijkbaar in grootte met die van de mens, terwijl mensen wel intelligenter zijn.

Vergeleken met andere zoogdieren hebben mensen een dikke hersenschors, en de cellen erin zitten veel dichter op elkaar gepakt. Hierdoor bevat de menselijke hersenschors het hoogste aantal zenuwcellen: naar schatting 11,5 miljard. Bovendien hebben mensen en andere primaten een veel dikkere laag myeline om hun zenuwuitlopers zitten. Dankzij die isolerende laag geleiden de uitlopers beter en sneller. Al deze eigenschappen samen maken dat het mensenbrein hoogstwaarschijnlijk de grootste rekenkracht heeft, schrijven Roth en Dicke. In de prefrontale schors zou de rekenkracht wel eens het hoogst kunnen zijn. De zenuwcellen daar hebben veel meer verbindingen met elkaar, en de uitlopers zijn sterker vertakt dan bijvoorbeeld in de visuele schors.

Met ook rekenkracht als biologische basis voor intelligentie, naast hersengrootte, zou beter verklaard kunnen worden waarom dieren met kleine hersens, zoals bijvoorbeeld kraaien, een verbluffende intelligentie aan de dag leggen bij het gebruik van gereedschappen, flexibiliteit en het plannen van acties. De zich uitvoeriger ontwikkelende hersenschors van de superslimme kinderen van Shaw past ook in dat plaatje. Het zou kunnen dat die schors uiteindelijk meer zenuwcellen en snellere verbindingen heeft gevormd, en daardoor een grotere rekenkracht heeft dan die van normaal intelligente kinderen.

Misschien is het verschil in de relatie tussen hersenvolume en intelligentie tussen mannen en vrouwen ook te verklaren door een verschil in rekenkracht van de hersenschors. Onder de microscoop zien onderzoekers uiteenlopende verschillen tussen mannelijke en vrouwelijke schors, en sommigen vinden er geen. Maar Gabrielle De Courten-Myers van de Universiteit van Cincinnati in Ohio in de Verenigde Staten beschrijft in een aantal publicaties dat de hersenschors van mannen een hogere dichtheid van zenuwcellen heeft, en die van vrouwen meer zenuwuitlopers.

En tenslotte: ook Einsteins brein levert hierover stof tot nadenken. Patholoog-anatoom Thomas Harvey publiceerde in 1996 de resultaten van zijn studie aan een stukje van de prefrontale hersenschors van Einstein. Die was beduidend dunner dan de schors van vijf controlepersonen van dezelfde leeftijd. Maar de dichtheid van de zenuwcellen daarin was juist groter. Een postuum bewijs dat ook hersenmaten voor intelligentie relatief zijn.

Gepubliceerd in:
Wetenschap