Genen, hersenvolume en iq

Hoe groter het brein, hoe hoger het iq. Dat weten we al sinds het midden van de negentiende eeuw toen Sir Francis Galton, de grondlegger van de genetica, aantoonde dat intelligentie verband houdt met de omvang van de schedel. Voor dit onderzoek koppelde hij de hoedenmaat (hetgeen een afgeleide is van de schedelomvang, en dus van het hersenvolume) van studenten van zijn alma mater, de universiteit van Cambridge, aan hun examenresultaten. Het bleek dat de studenten met de hoogste cijfers de grootste schedels hadden. De conclusie van Galton luidde dan ook dat intelligentie en hersenomvang aan elkaar gerelateerd zijn. Het heeft even geduurd tot zijn resultaten met moderne middelen zijn bevestigd, maar zijn observatie blijkt juist. Alle studies die hersenvolume, nauwkeurig gemeten met behulp van hersenscans, en intelligentie, gemeten met iq-testen, aan elkaar koppelen, tonen aan dat hoe groter het brein, hoe hoger de intelligentie. Dat verband is overduidelijk, maar niet groot: hersenvolume verklaart slechts tien procent van iemands iq. Maar wanneer we preciezer de bouw van de hersenen in ogenschouw nemen, blijkt dit verband tussen hersenstructuur en intelligentie aanzienlijk groter. 

Het is de laatste paar jaren mogelijk de hersenen zeer nauwkeurig in kaart te brengen, zozeer zelfs dat de verbindingsbanen niet alleen zichtbaar worden, maar ook te kwantificeren zijn. Begrijpelijkerwijs functioneren deze verbindingen het best wanneer ze zo min mogelijk worden onderbroken, net zoals u zich sneller over een autobaan met viaducten dan over een provinciale weg met kruisingen en rotondes begeeft. In de hersenen is het niet anders: hoe minder onderbrekingen, des te beter de verbinding en hoe sneller het signaal zich zal verspreiden. De mate van ononderbrokenheid, in wetenschaps-jargon integriteit van de verbindingen genoemd, is met deze nieuwe techniek te kwantificeren. 

Inderdaad blijkt dat, zoals je zou verwachten, hoe meer verbindingen in ons brein uit ‘snelwegen’ – in verhouding tot provinciale wegen – bestaan, des te efficiënter ze werken. Maar dat niet alleen: de snelheid waarmee de verschillende hersengebieden onderling communiceren, staat in direct verband met onze intelligentie. Snellere breinen zijn slimmere breinen, zo toonde Martijn van den Heuvel van onze afdeling in Utrecht recent aan. Hij ontwikkelde een methode waarmee de snelheid en efficiëntie van de verbindingen in de hersenen kan worden gekwantificeerd en onderzocht vervolgens hoe de snel verschillende hersengebieden met elkaar communiceren. Niet alleen blijkt er een grote intermenselijke variatie te bestaan in de communicatiesnelheid in de hersenen (alsof u het niet wist), Van den Heuvel ontdekte tevens dat hoe korter en efficiënter – en dus hoe sneller – de hersenverbindingen, hoe hoger de intelligentie. Dit verband tussen hersenefficiëntie en intelligentie verklaart veel meer dan de grove maat van het globale hersenvolume. Dit laatste verklaart, als hierboven al aangegeven, 10 procent van onze intelligentie; de efficiëntie van onze 

hersenverbindingen, hoeveel snelwegen we in ons brein hebben, maakt meer dan een derde van ons iq uit. Dat is heel wat voor een enkel biologisch kenmerk. Kortom, ons iq hangt voor een groot deel af van de efficiëntie van de verbindingen in ons brein – er is tot nu toe geen factor gevonden die een even grote invloed heeft. Laten die verbindingen zelf, zowel qua structuur als functie, nu ook nog eens sterk gestuurd worden door onze genen. 

Het blijkt dat de mate van connectiviteit, zo toonden onderzoekers van ucla in 2009 aan, in hoge mate erfelijk is bepaald, namelijk voor 85 procent. Dat wil zeggen, hoeveel ‘snelwegen’ u in uw hoofd heeft, ligt vast in uw dna. Anders gezegd, de kwaliteit van het wegennet in de hersenen wordt voor verreweg het grootste deel door uw genen bepaald. Snelwegen krijgen we dus van onze ouders. Je zou verwachten dat als de kwaliteit van het weggennet in ons brein door onze genen wordt bepaald, dit ook het geval zal zijn voor de snelheid waarmee over deze wegen gereden wordt. In andere woorden: als de structuur van de verbindingen onder invloed staat van genen, zal dit ook gelden voor het functioneren ervan. Dat blijkt te kloppen. Recentelijk (het artikel verscheen in maart 2011) ontdekte professor Bullmore van de universiteit van Cambridge in Engeland dat de functionele efficiëntie, dus hoe snel en effectief de verschillende gebieden in de hersenen met elkaar communiceren, voor 60 tot 70 procent door onze genen wordt bepaald. Zowel de hardware, de snelwegen zelf, als de processnelheid, de mate van efficiency van ons brein, ligt dus voor een belangrijk deel vast. Onze ouders bepalen, via de efficiëntie van de verbindingen in ons brein, hoe slim we zullen, of in elk geval kunnen, worden. 

Want wat heb je aan hardware wanneer die niet door software wordt aangedreven? Niets. En de software komt uit de omgeving. Immers, alles wat we leren komt tot ons via onze ouders, leerkrachten, vrienden, enzovoorts. Hoe onze hersenen zich aanpassen aan die omgeving, hoe ze ermee kunnen interacteren, is even belangrijk voor ons iq als het volume of de mate van efficiëntie van dit orgaan. En ook die plasticiteit van ons brein blijkt voor een aanzienlijk deel door onze genen te worden gestuurd.