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Os cientistas trabalharam por décadas para entender como a estrutura do cérebro e a conectividade funcional impulsionam a inteligência. Uma nova análise oferece a imagem mais clara de como várias regiões do cérebro e redes neurais contribuem para a capacidade de resolução de problemas de uma pessoa em uma variedade de contextos, uma característica conhecida como inteligência geral, relatam os pesquisadores.
Eles detalham suas descobertas no diário Mapeamento do Cérebro Humano.
O estudo usou “modelagem preditiva baseada em conectoma” para comparar cinco teorias sobre como o cérebro dá origem à inteligência, disse Aron Barbey, professor de psicologia, bioengenharia e neurociência na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, que liderou o novo trabalho com o primeiro autor Evan Anderson, agora pesquisador da Ball Aerospace and Technologies Corp. trabalhando no Laboratório de Pesquisa da Força Aérea.
“Para entender as notáveis habilidades cognitivas subjacentes à inteligência, os neurocientistas observam suas bases biológicas no cérebro”, disse Barbey. “As teorias modernas tentam explicar como nossa capacidade de resolução de problemas é habilitada pela arquitetura de processamento de informações do cérebro.”
Uma compreensão biológica dessas habilidades cognitivas requer “caracterizar como as diferenças individuais em inteligência e capacidade de resolução de problemas se relacionam com a arquitetura subjacente e os mecanismos neurais das redes cerebrais”, disse Anderson.
Historicamente, as teorias da inteligência se concentravam em regiões cerebrais localizadas, como o córtex pré-frontal, que desempenha um papel fundamental nos processos cognitivos, como planejamento, resolução de problemas e tomada de decisões. Teorias mais recentes enfatizam redes cerebrais específicas, enquanto outras examinam como diferentes redes se sobrepõem e interagem umas com as outras, disse Barbey. Ele e Anderson testaram essas teorias estabelecidas contra sua própria “teoria da neurociência de rede”, que postula que a inteligência emerge da arquitetura global do cérebro, incluindo conexões fortes e fracas.
“Conexões fortes envolvem centros altamente conectados de processamento de informações que são estabelecidos quando aprendemos sobre o mundo e nos tornamos hábeis em resolver problemas familiares”, disse Anderson. “Conexões fracas têm menos ligações neurais, mas permitem flexibilidade e solução adaptativa de problemas”. Juntas, essas conexões “fornecem a arquitetura de rede necessária para resolver os diversos problemas que encontramos na vida”.
Para testar suas ideias, a equipe recrutou um grupo demograficamente diversificado de 297 alunos de graduação, primeiro pedindo a cada participante que se submetesse a uma bateria abrangente de testes destinados a medir habilidades de resolução de problemas e adaptabilidade em vários contextos. Esses e diversos testes são rotineiramente usados para medir a inteligência geral, disse Barbey.
Em seguida, os pesquisadores coletaram ressonâncias magnéticas funcionais em estado de repouso de cada participante.
“Uma das propriedades realmente interessantes do cérebro humano é como ele incorpora uma rica constelação de redes que estão ativas mesmo quando estamos em repouso”, disse Barbey. “Essas redes criam a infraestrutura biológica da mente e são consideradas propriedades intrínsecas do cérebro”.
Isso inclui a rede frontoparietal, que permite o controle cognitivo e a tomada de decisão direcionada a objetivos; a rede de atenção dorsal, que auxilia na percepção visual e espacial; e a rede de saliência, que direciona a atenção para os estímulos mais relevantes. Estudos anteriores mostraram que a atividade dessas e de outras redes quando uma pessoa está acordada, mas não está envolvida em uma tarefa ou prestando atenção a eventos externos “prevê com segurança nossas habilidades e habilidades cognitivas”, disse Barbey.
Com os testes cognitivos e os dados de fMRI, os pesquisadores foram capazes de avaliar quais teorias previam melhor o desempenho dos participantes nos testes de inteligência.
“Podemos investigar sistematicamente o quão bem uma teoria prevê a inteligência geral com base na conectividade de regiões cerebrais ou redes que a teoria implica”, disse Anderson. “Essa abordagem nos permitiu comparar diretamente as evidências das previsões da neurociência feitas pelas teorias atuais”.
Os pesquisadores descobriram que levar em consideração as características de todo o cérebro produzia as previsões mais precisas da aptidão e adaptabilidade de resolução de problemas de uma pessoa. Isso se manteve verdadeiro mesmo considerando o número de regiões cerebrais incluídas na análise.
As outras teorias também foram preditivas de inteligência, disseram os pesquisadores, mas a teoria da neurociência de rede superou aquelas limitadas a regiões ou redes cerebrais localizadas em vários aspectos.
As descobertas revelam que o “processamento global de informações” no cérebro é fundamental para o quão bem um indivíduo supera os desafios cognitivos, disse Barbey.
“Em vez de se originar de uma região ou rede específica, a inteligência parece emergir da arquitetura global do cérebro e refletir a eficiência e a flexibilidade da função de rede em todo o sistema”, disse ele.
Barbey também é membro do corpo docente do Beckman Institute for Advanced Science and Technology, do Carl R. Woese Institute for Genomic Biology e professor de fonoaudiologia e membro do programa de neurociência da U. de I.
Os financiadores incluem o Escritório do Diretor de Inteligência Nacional; a Actividade de Projectos de Investigação Avançada em Inteligência; e o Departamento de Defesa, Atividade de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa.
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