Биологическое измерение IQ (Г. Айзенк)

До сих пор наш интерес был преимущественно связан со статистическими доказательствами. Сначала мы коснулись тестов IQ и заданий, их составляющих, которые коррелируют друг с другом и обеспечивают нам измерение фактора g (общих умственных способностей); затем исследований близнецов, приемных детей, семей, инбридингового ослабления и регрессии к среднему, все из которых указывают на сильный генетический компонент различий в интеллекте.

Наиболее убедительное доказательство

Несомненно, однако, что должны иметься какие-то физиологические причины для этих врожденных различий в умственных способностях. Недавние исследования в этой области, некоторые из которых еще не опубликованы, действительно начали идентифицировать эти физиологические механизмы и измерять их с немалым успехом. Они дают наиболее убедительное и современное доказательство правоты генетической модели интеллекта.

Существует два подхода к этой проблеме: первый подход — используемый Артуром Йенсеном, второй — мною и моими коллегами. Йенсена особенно интересует измерение времени реакции — скорости, с которой человек может реагировать простым движением, таким как нажатие кнопки, на простой стимул, такой как вспыхивающая лампочка. Он смог показать, что гипотетическая скорость прохождения нервного импульса, измеряемая таким путем, довольно высоко коррелирует с интеллектом в том виде, в каком он измеряется традиционными тестами IQ.

Мой собственный интерес сосредоточен больше на волнах электрической активности мозга, известных как вызванные потенциалы, которые можно измерить методом электроэнцефалографии (ЭЭГ). Вызванные потенциалы говорят нам о том, что происходит внутри мозга при прохождении информации. Они также позволяют нам строить теории о характере этого прохождения и его отношении к интеллекту. Как мы увидим, оно тесно коррелирует с интеллектом.

Подход Йенсена: тесты времени реакции

Эксперименты с временем реакции обычно имеют три формата, любой из которых может использоваться для установления отношения между временем реакции и интеллектом.

Формат 1:вспыхивающие лампочки

В первом случае испытуемому предъявляется консоль, показанная на рис. 17, на которой имеется набор из восьми лампочек и восьми кнопок. Когда вспыхивает лампочка, он должен как можно быстрее выключить ее, нажав связанную с ней кнопку. Интервал между загорающейся лампочкой и нажатием кнопки составляет время реакции.

Теория информации: вроде игры в двадцать вопросов

Одновременно могут вспыхивать одна, две, четыре или восемь лампочек. Совокупность знаний, известная как теория информации, объясняющая то, как мозг обрабатывает информацию, говорит нам, что каждый раз, когда число выбора удваивается, мы прибавляем еще один бит информации. В техническом плане один бит информации равен логарифму числа выбора. В практическом плане этот процесс очень похож на игру в двадцать вопросов, в которой на каждый вопрос дается ответ «Да» или «Нет» и вы продолжаете путем исключения.

Вы могли бы сказать, что цель в эксперименте с временем реакции — узнать, какая лампочка вспыхнет. Если имеется только одна лампочка, не приходится задавать никаких вопросов и обрабатывать ни одного бита информации. Если имеется две лампочки, достаточно одного вопроса — справа или слева? Если имеется четыре лампочки, требуется два вопроса — четная или нечетная, справа или слева? Это предполагает обработку двух битов информации. При наличии восьми лампочек нам приходится задавать три вопроса — правая или левая половина, четная или нечетная, справа или слева? Важно заметить, что по мере увеличения числа битов информации увеличивается регулярным образом и время реакции: каждый добавленный бит информации увеличивает время реакции конкретного испытуемого в определенной степени.

Формат 2: использование элемента-мишени

В другом формате экспериментов с временем реакции испытуемому предъявляется короткий ряд цифр (или букв), за которым немедленно следует одинарная цифра-мишень (или буква-мишень), на которую он должен реагировать нажатием кнопки «Да» или «Нет» в зависимости от того, входил ли этот элемент-мишень в предъявленный ряд. Время реакции увеличивается прямо пропорционально количеству предъявляемых элементов ряда, и здесь время реакции также довольно высоко коррелирует синтеллектом.

 

Формат 3: то же самое или другое?

В третьем типе эксперимента испытуемому предъявляют стимулы, которые могут быть одинаковыми или разными — физически (графически) либо семантически (по значению). Например, буквы АА физически одинаковые, тогда как Аа физически разные, но семантически одинаковые. Испытуемых просят отвечать при предъявлении стимула словами «тоже самое» или «другое». И в этом эксперименте тоже испытуемые с высоким интеллектом реагируют гораздо быстрее, нежели испытуемые с низким интеллектом.

Обратите внимание, что умственные процессы, вовлеченные в разные типы экспериментов, полностью различны. Эксперимент со вспыхивающей лампочкой никак не задействует память. Опознавательный тип эксперимента акцентирует скорость сканирования и кратковременную память, в то время как в формате «то же самое или другое», вследствие использования различий в значении, необходим доступ к долговременной памяти, где зашифровано значение. Тем не менее показатели выполнения по всем трем тестам весьма высоко коррелируют с показателями IQ.

Вариабельность, время движения и время распознавания

Другие полезные критерии — вариабельность реакции, время движения и время распознавания. Если мы будем тестировать индивида несколько раз, мы сможем измерить вариабельность его реакций; он может реагировать медленно в одних случаях и быстро в других, тогда как реакция другого индивида может всегда быть быстрой, или медленной, или средней. Время движения — это время, которое проходит с того момента, когда испытуемый начинает передвигать руку из исходного положения, до момента нажатия на кнопку. В настоящее время имеется огромное количество данных, что индивиды с более высокими показателями IQ по традиционным тестам интеллекта отличаются от индивидов с более низкими показателями IQ более коротким временем реакции, меньшей продолжительностью времени движения и меньшей вариабельностью времени реакции. Корреляции для случайных выборок популяции составили величину порядка 0,5, которая возрастает, если используется более одного индекса.

Время распознавания вызывает ассоциацию с высказыванием Джорджа Сантаяны о том, что «интеллект — это быстрота восприятия вещей такими, какие они есть». В этом типе эксперимента испытуемому нужно сказать, какая из двух линий длиннее (разница довольно заметная). Вначале время предъявления столь непродолжительно, что невозможно составить никакого точного суждения, но постепенно увеличивается до тех пор, пока это не становится возможным. Люди различаются с точки зрения продолжительности времени, которое им требуется для того, чтобы составить точное суждение. Это время называют временем распознавания, и оно весьма высоко коррелирует с интеллектом, при этом индивидам с более низкими показателями IQ требуется более продолжительное время. Здесь также трудно увидеть, как образование и культурные влияния могли бы повлиять на скорость, с которой индивид распознает такие простые объекты.

Подход Айзенка: вызванные потенциалы

При проведении тестов времени реакции мы все еще остаемся в области собственно психологии, хотя и исходим из посылки, что при этом задействуются физиологические механизмы, такие как скорость проведения нервного импульса. Более непосредственный, более физиологический способ рассмотрения поведения центральной нервной системы — изучение характера волн головного мозга, известных как вызванные потенциалы. Этот вид электрической активности мозга, традиционно фиксируемый ЭЭГ, не очень тесно связан с интеллектом. Вызванные же потенциалы связаны.

Канадский психолог Дж. Эртл воспользовался тем фактом, что внезапный стимул, такой, как вспышка света или звук, передаваемый в наушниках, вызывает активность в мозге, которая регистрируется как характерная серия волн на ЭЭГ. Вызванные потенциалы, как стали называть эти волны, измеряемы; но, к сожалению, помехи затрудняют проведение чистого измерения (на техническом языке это называют низким соотношением «сигнал/шум»), так что приходится усреднять несколько волн, чтобы получить измеряемую реакцию.

Типичный пример усредненного вызванного потенциала показан на рис. 18. На этом рисунке А означает волну, фиксируемую на ЭЭГ до подачи стимула, В указывает момент предъявления стимула, а N и Р представляют собой соответственно отрицательные компоненты (нижние пики) и положительные компоненты (верхние пики) усредненного вызванного потенциала. Большая часть вызванной активности наблюдается в первую четверть секунды (примерно) и затухает в следующую четверть или половину секунды.

Медленные волны с низкой амплитудой — показатель низкого интеллекта

Эртл обнаружил, что испытуемые с низким интеллектом продуцировали более медленные (более растянутые) волны, нежели испытуемые с высоким интеллектом. Это довольно ясно видно на рис. 19 (взятом из исследований Эртла), который показывает усредненные вызванные потенциалы испытуемых с высокими, средними и низкими показателями по тесту интеллекта Отиса. Рис. 20

показывает схожие различия в волнах 10 детей с высокими показателями IQ (слева) и 10 детей с низкими показателями IQ (справа), чей IQ измерялся с помощью шкалы интеллекта Векслера для детей (WISC). Ясно видно, что латентный период волн детей с низким интеллектом — другими словами, интервал между волнами — длиннее.

В нашей собственной лаборатории Элен Хендриксон обнаружила свидетельства в поддержку этих результатов, как и другие исследователи до нее. Однако ее корреляции оказались несколько выше, поскольку она использовала слуховые, а не визуальные стимулы (визуальные стимулы нередко вызывают искажения в ЭЭГ измерении). Она также обнаружила различия в амплитуде волн испытуемых с высоким и низким интеллектом. Испытуемые с низким интеллектом продуцировали волны с более низкой амплитудой. Комбинируя эти два типа измерения — латентный период и амплитуду, — она смогла добиться корреляций между показателями IQ и усредненными вызванными потенциалами на уровне 0,6.

В поисках теоретической базы

Несмотря на то, что все эти результаты были значимыми и интересными, отсутствовала собственно теоретическая база для использования вызванных потенциалов. Она была подведена Аланом Хендриксоном, чья физиологическая и биохимическая теория интеллекта и памяти привела к измерениям, давшим значительно более высокие корреляции с интеллектом, нежели измерения латентного периода, или амплитуды, иди обоих вместе.

Теория погрешностей нервного проведения Хендриксона

Гипотеза Хендриксона состояла в том, что при прохождении импульса (или сообщения) от одного нейрона к другому через кору, часть головного мозга, вовлеченную в принятие решений и выполнение сложных умственных операций, возможны погрешности. Чем выше вероятность погрешности, тем труднее испытуемому было бы справиться с когнитивными заданиями. Вызванный потенциал раскрыл бы количество ошибок при прохождении импульса. Не забывайте, что вызванный потенциал представляет собой в действительности усредненный вызванный потенциал нескольких прохождений импульса. Хендриксон предположил, что погрешности при передаче сообщения оказывали бы эффект сглаживания волны, так что она утратила бы многие из изгибов и изломов, которые характерны для прохождения импульса без ошибок. Словом, если бы не возникали ошибки, то чем труднее задание, тем больше изгибов и изломов имела бы волна. Волны, характерные для индивидов с высоким и низким интеллектом, подтвердили теорию Хендриксона: индивиды с низким интеллектом действительно имеют гораздо более сглаженные волны, чем индивиды с высоким интеллектом.

Транслируемые изгибы и изломы

Теория Хендриксона также предсказывает, что оценка усредненного вызванного потенциала с точки зрения его сложности (если угодно, его изломанности) дала бы более высокие корреляции с IQ, нежели традиционные волны, которые, как мы уже сказали раньше, слабо коррелируют с показателями IQ. Элен Хендриксон проверила это предсказание, заново проанализировав уже опубликованные данные и протестировав сотни взрослых и детей для получения их IQ и записей ЭЭГ. Она обнаружила, что корреляции между вызванным потенциалом и IQ выросли теперь более чем до 0,8 — другими словами, корреляции между этим психофизиологическим критерием и IQ были столь же высоки, как и корреляции между одним надежным тестом интеллекта и другим. Теперь у нас имеются прямые свидетельства важных физиологических факторов, тесно связанных с когнитивным функционированием в том виде, как оно измеряется тестами интеллекта. Была обнаружена конкретная, измеряемая биологическая основа IQ.

Новое решение старых контроверз?

Эти выводы открывают возможности для решения самых разных старых проблем и контроверз. Например, теперь, очевидно, возможно непосредственное измерение роста умственных способностей у младенцев и детей младшего возраста и снижения интеллекта в ходе старения. Очевидно, что можно измерять различия между классами и расами с учетом культурных и образовательных расхождений. Также, очевидно, возможно измерение различий между полами.

Больше неразумно постулировать теорию интеллекта, которая игнорирует его биологическую основу или исходит из того, что наблюдаемые различия в умственных способностях являются полностью или преимущественно следствием культурных, социальных и образовательных влияний.