• Co ma dobry, a co negatywny wpływ na przyszły intelekt człowieka?
• Poziom potencjału inteligencji dziecka ma związek z anatomią mózgu
• Badania rozwoju intelektualnego nastolatków potrwają w USA 10 lat

Praktycznie na całym świecie bada się rozwój fizyczny dzieci w ramach tzw. bilansu dziecka (w Polsce od 1976 roku). Lekarze kontrolują co jakiś czas wzrost, wagę, rozwój neurologiczny i płciowy dzieci i młodzieży. Dorastanie to jednak nie tylko czas szybkiego wzrostu fizycznego, ale i intelektualnego. Amerykanie chcą wyjść poza utarte bilansowe wskaźniki. Chcą stworzyć podstawowe standardy normalnego rozwoju mózgu dziecka.

Od marihuany po sport

Jak sprawdzić, czy dobre i złe nawyki, stosowanie psychoaktywnych substancji, używek i alkoholu przez nastolatków wpływają na rozwój ich mózgu? W 2013 roku Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH) uznały konieczność zbadania, w jaki sposób używanie środków psychoaktywnych, palenie e-papierosów czy marihuany oraz inne doświadczenia w okresie dojrzewania wpływają na rozwój intelektualny i emocjonalny. Stwierdziły na samym starcie, że potrzebne są szeroko zakrojone, długoterminowe badania, aby poznać prawdę o istnieniu korelacji.

W 2015 roku rozpoczęły badania mózgów i zachowań dzieci i młodzieży na dużą skalę w ramach projektu ABCD (Adolescent Brain Cognitive Development). I jeszcze bardziej rozszerzyły je kilkanaście miesięcy temu.

Korzystając z najnowocześniejszych technologii i zbierając dane pozalaboratoryjne naukowcy chcą określić, w jaki sposób doświadczenia z dzieciństwa, takie jak uprawianie sportów, gry wideo, media społecznościowe, niezdrowe wzorce snu czy palenie tytoniu, stany depresyjne, urazy głowy itp., oddziałują na siebie nawzajem wraz ze zmieniającą się z czasem biologią dziecka, wpływając na rozwój mózgu oraz na zachowania społeczne, zdrowie i inne dziedziny naszego dorosłego życia.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=DloCyObtt5c&feature=emb_logo

Zrozumienie związków między tymi doświadczeniami i ich wpływu na rozwijający się mózg ma dostarczyć odpowiedzi, które mogą stanowić podstawę praktyk nauczania i polityki edukacyjnej, a ostatecznie poprawić zdrowie i wpłynąć na sukcesy młodzieży w przyszłym, dorosłym życiu.

Tysiące dziesięciolatków

Projekt ABCD to obecnie ogromne przedsięwzięcie, otrzymujące rocznie 30 milionów dolarów z funduszy państwowych. Konsorcjum w 2018 roku zrekrutowało blisko 11 tysięcy uczestników w wieku 9-10 lat w 21 lokalizacjach na terenie Stanów Zjednoczonych, aby śledzić ich rozwój przez następne 10 lat.

Uczestnicy są poddawani corocznej serii testów psychologicznych, genetycznych i innych, a co pół roku badaniu mózgu techniką obrazowania rezonansem magnetycznym MRI. To powszechna technika stosowana do uzyskiwania obrazów ludzkich narządów wewnętrznych i tkanek.

Co jakiś czas dzieci, jak również ich rodzice i nauczyciele rozmawiają telefonicznie z badaczami, dzieląc się spostrzeżeniami i opowiadając o aktywnościach. Niektóre z nich, takie jak aktywność ruchowa czy czas snu, mierzone są za pomocą opasek typu Fitbits i przesyłane do bazy danych. Informacje mają pozwolić na stworzenie podstawowych standardów normalnego rozwoju mózgu. Odkrycia powinny przyczynić się do zrozumienia, jak wygląda zdrowy mózg i właściwy rozwój poznawczy, a także do wskazania głównych czynników, które wspierają lub zmieniają tę ścieżkę.

Poza Stany

Dane dla zwiększenia precyzji i wszechstronności badań są udostępniane naukowcom z całego świata: jednym z celów projektu ABCD jest stworzenie unikalnego zasobu danych dla całej społeczności naukowej poprzez zastosowanie otwartego modelu nauki. ABCD publikuje wyselekcjonowane, anonimowe dane co roku, począwszy od 2018 r.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=xhdd92dpOiw&feature=emb_logo

Organizuje też międzynarodowe zmagania naukowe. W wyzwaniu „Predykcji neurokognitywnej ABCD” (ABCD-NP-Challenge 2019) w marcu ub. roku zaprosiło badaczy do przedstawienia swojej metody przewidywania inteligencji płynnej, uwarunkowanej biologicznie i genetycznie z obrazów MRI.

Uczestnicy konkursu mieli za zadanie zbudowanie modelu predykcyjnego opartego na obrazach mózgu. Baza danych NIH zawiera w sumie ponad 11 tysięcy strukturalnych i funkcjonalnych obrazów MRI dzieci w wieku 9–10 lat, a do celów konkursowych naukowcom udostępniono dane 4,1 tys. uczestników projektu. Do rywalizacji zgłosiło się 29 zespołów z całego świata, wśród nich również reprezentacja z polskim akcentem – z danych ABCD skorzystali uczestnicy Brain Warsaw Hackathon w ramach projektu kierowanego przez Hannę Nowicką, doktorantkę z Uniwersytetu w Oksfordzie.

Rosjanie: mocny związek

Na wyzwanie odpowiedziała m.in. grupa naukowców z Rosji. Badacze ze Skoltech, Instytutu Nauki i Technologii w Sklokovie zastosowali metody zespołowe oparte na głębokich uczących się sieciach 3D, aby poradzić sobie z trudnym zadaniem przewidywania inteligencji nastolatków. Instytut w Skolkovie to prywatny uniwersytet, założony w 2011 roku we współpracy z Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Naukowcy ze Skolkovo zbudowali architekturę sieci umożliwiającą zastosowanie kilku modeli matematycznych do tych samych danych w celu zwiększenia dokładności prognoz i zastosowali nowatorską metodę analizy danych z obrazów MRI. Skupili się na przewidywaniu poziomu inteligencji płynnej, potencjału naszego intelektu, z którym się rodzimy. Charakteryzuje on zdolności biologiczne układu nerwowego i ma niewiele wspólnego z nabytą wiedzą lub umiejętnościami, a więcej z genetyką.

Wyniki badania rosyjskich naukowców pomogły znaleźć korelację między „płynną inteligencją”, czyli inteligencją niewyuczoną, zdeterminowaną genetycznie, szybkością procesów umysłowych dziecka a anatomią mózgu. Chociaż dokładność prognoz nie jest doskonała, modele wyprodukowane podczas tego konkursu pomogą rzucić światło na rozwój poznawczy, społeczny, emocjonalny i fizyczny nastolatków.

Owoce innych badań

W szeregu innych przedsięwzięć w ramach projektu ABCD naukowcy udowodnili do tej pory m.in. że nie jest prawdą przekonanie o większej elastyczności inteligencji dwujęzycznych nastolatków. Wykazali za to, że otyłość może wpływać na rozwój nastoletnich mózgów, a chłopcy uprawiający sport wykazują mniej objawów depresji, co jednak nie dotyczy dziewcząt.

Inne badanie wykazało, że życie w biedniejszych dzielnicach wiązało się z mniejszą objętością ciała migdałowatego i objętością hipokampu, co jest miarą spowolnienia przetwarzania poznawczego. W jednej pracy przeanalizowano odsetek myśli samobójczych wśród dzieci, które identyfikują się jako homoseksualne lub biseksualne; w innym artykule opisano rozpowszechnienie zaburzeń odżywiania.

W miarę trwania projektu ABCD danych będzie przybywać, a co za tym idzie możliwości modelowania, przewidywania i wykazania, jakie czynniki sprzyjają, a jakie szkodzą w rozwoju intelektualnym dzieci.

• ABCD
• Hanna Nowicka
• inteligencja
• MRI
• NIH
• Skolkovo