Intelligenz und Neurale Effizienz II

In unmittelbarer Anknüpfung an das FWF-Projekt "Intelligence and neural efficiency", welches die Untersuchung von physiologischen Grundlagen interindividueller Intelligenzunterschiede, insbesondere des Konzepts der "neuralen Effizienz" (intelligentere Personen seien im Vergleich zu weniger intelligenten Personen durch eine effizientere Nutzung des Kortex bzw. Gehirns charakterisierbar) zum Ziel hatte, ist im Folgeprojekt eine noch umfassendere Erforschung dieses Phänomens beabsichtigt, um in weiterer Folge mögliche Eckpfeiler einer umfassenden physiologischen Theorie menschlicher Intelligenzunterschiede postulieren zu können. Zu diesem Zweck bedarf es eines eingehenderen Verständnisses der physiologischen Grundlagen verschiedener Schlüsselkonzepte in der Intelligenzforschung: der Unterscheidung zwischen fluiden und kristallinen Aspekten der Intelligenz und zwischen verbalen vs. visuell-räumlichen Prozessen, der Rolle von Wissen oder Expertise in bestimmten Bereichen (vs. Intelligenz) und letztlich der Bedeutung zweier basaler biologischer Variablen, welche - wie z.T. im vorangegangenen Projekt gezeigt werden konnte - die Funktionsweise des Gehirns ebenso beeinflussen könnten, nämlich Geschlecht und Alter. Im beantragten Projekt soll insbesondere folgenden zentralen Fragestellungen nachgegangen werden: (1) Worin unterscheiden sich Personen unterschiedlicher fluider Intelligenz im Hinblick auf die Nutzung des Gehirns, insbesondere bei Aufgaben, welche die zentrale Basiskomponente der Intelligenz, das Arbeitsgedächtnis, beanspruchen? Finden sich darüber hinaus Unterschiede in den kortikalen Aktivierungsmustern in Abhängigkeit vom Alter der untersuchten Personen? Zeigen sich beispielsweise Anzeichen für eine Dedifferenzierung (d.h. zunehmend diffusere Aktivierungsmuster) mit zunehmendem Alter, und interagieren diese mit dem Intelligenzniveau? (2) In welchem Zusammenhang stehen die kortikalen Aktivierungsmuster mit eher kristallinen kognitiven Fähigkeiten wie Expertise und Wissen? In welchen Aspekten unterscheiden sich Experten in einer bestimmten Domäne von Novizen hinsichtlich der Nutzung des Gehirns während der Bearbeitung einer Expertise- vs. einer neuartigen Aufgabe, und wie interagieren diese Aktivierungsmuster mit dem fluiden Intelligenzniveau? (3) Können durch das Training des Arbeitsgedächtnisses, einer zentralen Basiskomponente kognitiver Fähigkeiten, Leistungsgewinne erzielt werden, und spiegeln sich diese auch physiologisch wider, etwa in der Entwicklung von neuraler Effizienz? Zeigen Trainingprogramme bestimmter Arbeitsgedächntiskomponenten (i.e. zentrale Exekutive, phonologische Schleife und visuell-räumlicher Skizzenblock), welche für die Leistung in verschiedenen kognitiven Aufgaben verantwortlich sein dürften, eher "spezifische" Effekte (behavioral und physiologisch) oder finden sich hier auch Transfereffekte?

Im FWF-Forschungsprojekt "Intelligenz und neurale Effizienz II" (P16393; Fortsetzung des Projekts P13461) wurden neurowissenschaftliche Grundlagen unterschiedlicher Facetten von Begabung und Talent untersucht. In mehreren Studien, in denen die kortikale Aktivierung (mittels EEG) während der Bearbeitung unterschiedlicher kognitiver Aufgaben gemessen wurde, sollte der Frage nachgegangen werden, wie die Gehirne unterschiedlich intelligenter Menschen "funktionieren". Frühere Befunde - auch aus dem eigenen Labor - weisen in diesem Zusammenhang darauf hin, dass höher intelligente Menschen kognitive Aufgaben offensichtlich mit einer höheren neuralen Effizienz (d.h. vergleichsweise niedrige, "ökonomische" Aktivierung des Gehirns) lösen. In einer ersten Studie des Forschungsprojekts konnten frühere Befunde zu Geschlechtsunterschieden in der Neuralen Effizienz nicht nur repliziert, sondern gleichzeitig auch erweitert werden. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass sich Frauen und Männern während der Bearbeitung von kognitiven Aufgaben deutlich in ihrer Gehirnaktivierung unterscheiden: Frauen machen Sprache sprichwörtlich "mit links" (d.h. neurale Effizienz in der sprachverarbeitenden linken Hemisphäre), Männer dagegen sind bei visuell-räumlichen Aufgaben effizient (besonders in frontalen Arealen des Gehirns). In einer zweiten Studie wurde in einer großen Stichprobe von Turnierschachspielern untersucht, ob auch langjährige Übung (bzw. ein hohes Ausmaß an domänenspezifischem Wissen) zu einer effizienteren Nutzung des Gehirns führen könnte. Befunde deuten darauf hin, dass sowohl die Intelligenz als auch die Übung (bzw. Schachexpertise) zu einer neural effizienten Aktivierung des Gehirns führen dürften. Die Erforschung neurowissenschaftlicher Grundlagen der Intelligenz wurde schließlich auch durch eine weitere wertvolle Komponente erweitert: SchülerInnen bringen oft nicht die schulische Leistung, die man aufgrund ihres geistigen Potentials (bzw. ihrer intellektuellen Fähigkeiten) erwarten könnte. Dass diese Form der "Minderleistung", in der einschlägigen Fachliteratur auch als "Underachievement" bekannte Phänomen auch das Ausmaß an neural effizienter Gehirnaktivierung beeinflussen kann, konnte in Studie 3 gezeigt werden. Ausgehend von aktuellen Befunden zur Begabungsforschung, die neben klassisch kognitiven Fähigkeiten (wie etwa der Intelligenz) vor allem auch die Kreativität als bedeutsame Quelle individueller Unterschiede in den Vordergrund stellen, wurde der Schwerpunkt in den beiden letzten Studien des Projekts auf neurophysiologische Korrelate kreativer Ideenproduktion gelegt. In Studie 4 konnte gezeigt werden, dass besonders kreative Einfälle (im Vergleich zu herkömmlichen, gewöhnlichen Einfällen) auch mit bestimmten Gehirnzuständen einhergehen und dass diese Gehirnzustände auch durch klassisch kognitive Fähigkeiten (etwa der Intelligenz) beeinflusst werden. Konzentrierten sich bisherige neurowissenschaftliche Forschungsarbeiten zur menschlichen Kreativität vordergründig auf die Erfassung des momentanen "IST-Zustandes" derselben (d.h., welche neuronalen Aktivierungsmuster gehen momentan mit einer bestimmten Merkmalsausprägung einher), so wurde in Studie 5 auch dem aktuellen Trend - Leistungsfähigkeit zu steigern bzw. zu fördern - Rechnung getragen. Es wurde ein Programm zum Training kreativer Denkfähigkeiten entwickelt und neurowissenschaftlich im Hinblick auf seine Effektivität überprüft. Durch das neu entwickelte computergestützte Trainingsprogramm konnte nicht nur ein äußerst zeit- und kostenökonomisches Training realisiert werden, es erwies sich - auch angesichts neurophysiologischer Veränderungen als Folge des Trainings - als effektiv.