Forskare vid University of Notre Dame rapporterar bevis för att generell intelligens är associerad med hur effektivt och flexibelt hjärnans nätverk koordinerar över hela konektomet, snarare än att vara lokaliserad till en enda ”smart” region. Resultaten, publicerade i Nature Communications, baseras på neuroavbildnings- och kognitiva data från 831 deltagare i Human Connectome Project samt ytterligare 145 vuxna från INSIGHT-studien.
I årtionden har neurovetenskapsmän kopplat funktioner som uppmärksamhet, perception, minne, språk och resonemang till specialiserade hjärnnätverk, ofta genom att studera dessa system isolerat. Men det tillvägagångssättet lämnar en central fråga obesvarad: hur ett enhetligt sinne uppstår från många specialiserade delar. nn”Neurovetenskapen har varit mycket framgångsrik i att förklara vad särskilda nätverk gör, men mycket mindre framgångsrik i att förklara hur ett enda, sammanhängande sinne uppstår från deras interaktion”, säger Aron K. Barbey, Andrew J. McKenna Family Professor i psykologi vid University of Notre Dame. nnEtt team ledd av doktoranden Ramsey R. Wilcox vid Notre Dame testade förutsägelser från Network Neuroscience Theory, ett ramverk som hävdar att generell intelligens (ofta kallad ”g”) återspeglar koordinerad aktivitet över hjärnans globala nätverksarkitektur snarare än utdata från någon enskild hjärnregion. nnFör att utvärdera den idén analyserade forskarna hjärnavbildnings- och kognitionsdata från 831 vuxna i Human Connectome Project. De undersökte även ett oberoende urval av 145 vuxna i INSIGHT-studien. Genom att gemensamt modellera mått på hjärnstruktur och intrinsiska funktionella mönster bedömde teamet storskaliga egenskaper hos hur hjärnan är organiserad. nnStudien rapporterade bevis som stämmer överens med fyra kärnförutsägelser i teorin: att generell intelligens (1) engagerar flera nätverk snarare än ett enda nätverk, vilket stödjer distribuerad bearbetning; (2) delvis beror på svaga, långdistansförbindelser som främjar effektiv global koordinering; (3) involverar regioner som hjälper till att dirigera interaktioner mellan nätverk och vägleder informasjonsflödet; och (4) är associerad med en small-world-nätverksarkitektur som balanserar lokal klustring med korta kommunikationsvägar över hjärnan. nn”Vi fann bevis för systemomfattande koordinering i hjärnan som både är robust och anpassningsbar”, säger Wilcox och tillägger att en sådan koordinering hjälper till att bestämma intervallet av kognitiva operationer som systemet kan stödja, snarare än att vara knutet till någon enskild uppgift. nnBarbey säger att resultaten talar för en övergång från strikt lokalistiska förklaringar av intelligens. ”Generell intelligens blir synlig när kognitionen är koordinerad”, säger han, ”när många processer måste samarbeta under systemövergripande begränsningar.” nnArtikeln listar Babak Hemmatian och Lav R. Varshney vid Stony Brook University som medförfattare. nnForskarna säger också att resultaten kan belysa bredare frågor om hjärnans utveckling, åldrande och effekterna av diffus hjärnskada – fall där storskalig koordinering över nätverk kan förändras. De föreslår vidare att arbetet kan ha relevans för forskning om artificiell intelligens genom att framhäva systemövergripande organisation, inte bara skalning av specialiserade förmågor, som en potentiell ingrediens i mer flexibel, generell prestanda. nn”Många AI-system kan utföra specifika uppgifter mycket bra, men de har fortfarande svårt att tillämpa det de vet över olika situationer”, säger Barbey.
