Тема 10 Психогенетические исследования интеллекта и когнитивные характеристики

Первые исследования наследственности умственных способностей, проведенные Ф. Галътоном.

Психометрическая модель интеллекта.

Интеллектуальные тесты. Коэффициент интеллекта (IQ). Общий интеллектуальный фактор (фактор g). Психогенетические исследования фактора g: основные итоги.

Коэффициент наследуемости интеллекта: аддитивный характер наследуемости. Возрастные изменения коэффициента наследуемости интеллекта. Генетические корреляции.

Поиск «генов интеллекта» в современной психогенетике.

Изучение факторов среды, влияющих на развитие интеллекта.

Одна из наиболее значимых и наиболее заметных, социально значимых характеристик человека – его умственные способности. Собственно, и с изучения роли наследственности и среды в интеллектуальных различиях началась история психогенетики. Помните – Френсис Гальтон! Его уникальный труд стал основополагающим и для психогенетики, и для психологии индивидуальных различий, и психодиагностики. Необходимость измерения психологических различий между людьми привела к созданию различных психологических тестов, в том числе, и тестов для измерения умственных способностей. Кстати, сами подобные тесты появились раньше, чем теории интеллекта. В 1905 г. во Франции был обнародован первый тест интеллектуальных способностей для школьников тест Бине-Симона. В этом тесте основное внимание было направлено на высшие умственные способности.

Бине[94] и Симон[95] исходили из представления о том, что развитие интеллекта происходит независимо от обучения, в результате биологического созревания.

Шкала А. Бине в редакциях 1908 и 1911 гг. была переведена на немецкий и английский языки, но отличалась тем, что в ней был расширен возрастной диапазон детей – до 13 лет, увеличено число задач и введено понятие умственного возраста.

Задания в шкалах Бине были сгруппированы по возрастам (от 3 до 13 лет). Детям до 6 лет предлагалось по четыре задания, а детям старше 6 лет – шесть заданий. Задания подбирались путем исследования большой группы детей (300 человек).

Показателем интеллекта в шкалах Бине был умственный возраст, который определялся по успешности выполнения тестовых заданий.

Вторая редакция шкалы Бине послужила основой работы по проверке и стандартизации, проведенной в Стэнфордском университете (США) коллективом сотрудников под руководством Л. М. Термена[96]. Этот вариант был предложен в 1916 г. и имел много серьезных изменений по сравнению с основным – он был назван шкалой Стэнфорд – Бине. Основных отличий было два:

Коэффициент IQ был предложен В. Штерном, считавшим существенным недостатком показателя умственного возраста то, что одна и та же разность между умственным и хронологическим возрастом для различных возрастных ступеней имеет неодинаковое значение. Штерн предложил определять частное, получаемое при делении умственного возраста на хронологический. Этот показатель, умноженный на 100, он и назвал коэффициентом интеллектуальности. Так можно классифицировать нормальных детей по степени умственного развития.

Другим нововведением стэнфордских психологов явилось использование понятия «статистической нормы». Норма стала тем критерием, по которому можно было сравнивать индивидуальные тестовые показатели и тем самым оценивать их, давать им психологическую интерпретацию.

Шкала Стэнфорд-Бине была рассчитана на детей в возрасте от 2,5 до 18 лет. Она состояла из заданий разной трудности, сгруппированных по возрастным критериям.

Итак, тест Бине – Симона много раз пересматривался и позже был неоднократно адаптирован в разных странах. Сегодня появилось множество тестов для измерения индивидуальных различий между людьми по уровню интеллекта (параллельно разрабатываются тесты академической успешности для школ, колледжей, вузов). Интеллект измеряют уже более 100 лет, но единого определения, что такое интеллект, до сих пор не существует – проявление и выражение человеческих способностей так многообразно, что чрезвычайно трудно создать единую систему, единое обозначение, единую классификацию. Концепции интеллекта содержат попытки внести ясность и организовать все многообразие интеллектуальных проявлений, но еще ни одна теория не пришла к пониманию того, что такое интеллект. Мы уже знаем, что первые попытки экспериментально исследовать интеллект опирались на психометрические тесты. И начиная с Альфреда Бине и до сегодняшнего дня психометрический подход является ведущим в исследованиях интеллекта. Именно на этот подход и ориентируется наша психогенетика. Сами тесты весьма разнообразны, но все содержат ряд задач или вопросов (субтестов), на которые должен ответить испытуемый. Некоторые, например, известные Прогрессивные матрицы Равена, являются невербальными, свободными от культуры и не имеют временных ограничений.

Прогрессивные матрицы Равена – батарея тестов на наглядное мышление по аналогии, разработанная английским психологом Дж. Равеном в 1938 г. Каждая задача состоит из двух частей: основного рисунка (какого-либо геометрического узора) с пробелом в правом нижнем углу и набора из 6 или 8 фрагментов, находящихся под основным рисунком. Из этих фрагментов требуется выбрать один, который, будучи поставленным на место пробела, точно подходил бы к рисунку в целом. Прогрессивные матрицы Равена разделяются на 5 серий, по 12 матриц в каждом. Прогрессивные матрицы Равена широко используются во многих странах как невербальные тесты умственной одаренности. По мнению сторонников концепции независимости мышления от речи, они (как и другие невербальные тесты) позволяют изучать интеллект в «чистом виде», исключая влияние языка и знаний, но подобный вывод не подтверждается современными психологическими и электрофизическими исследованиями, свидетельствующими об участии внутренней речи в решении сложных матричных задач.

Пример: ребенку предлагается серия из десяти постепенно усложняющихся задач одинакового типа: на поиск закономерностей в расположении деталей на матрице (представлена в верхней части указанных рисунков в виде большого четырехугольника) и подбор одного из восьми данных ниже рисунков в качестве недостающей вставки к этой матрице, соответствующей ее рисунку (данная часть матрицы представлена внизу в виде флажков с разными рисунками на них). Изучив структуру большой матрицы, ребенок должен указать ту из деталей (тот из восьми имеющихся внизу флажков), которая лучше всего подходит к этой матрице, т. е. соответствует ее рисунку или логике расположения его деталей по вертикали и по горизонтали. На выполнение всех десяти заданий ребенку отводится 10 минут. По истечении времени эксперимент прекращается и определяется количество правильно решенных матриц, общая сумма баллов, набранных ребенком за их решения. Каждая правильно решенная матрица оценивается в 1 балл.

Рис. 6. Образец матрицы

Существуют тесты, которые включают вопросы, требующие как вербальной, так и невербальной активности, и имеют ограничение во времени. Ответ на каждое задание теста оценивается в баллах. В результате выполнения всех субтестов по особым правилам подсчитывается суммарный балл и коэффициент интеллекта – IQ – Intelligence Quotient. В некоторых тестах можно отдельно оценить вербальный и невербальный интеллект (например, в достаточно хорошо известном тесте Векслера[97]).

В 1939 г. вышел первоначальный вариант теста под названием Wechsler-Bellevue Intelligence Scale, по имени клиники Белвью в Нью-Йорке (Bellevue Psychiatric Hospital), в которой Векслер служил главным психиатром в 1932–1967 гг. В 1949 г. им была разработана шкала интеллекта для детей – Wechsler Intelligence Scale for Children (WISC). В 1955 г. Векслер подготовил новую редакцию теста для взрослых Manual for the Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS), а в 1967 г. – шкалу интеллекта для дошкольников и младших школьников Wechsler Preschool and Primary Scale of Intelligence (WPPSI).

Тест включает 11 субтестов, составляющих вербальную и невербальную шкалы:

Вербальные субтесты:

1. Субтест общей осведомленности. Исследует запас относительно простых сведений и знаний. Предлагается 29 вопросов, оценка – 1 балл за правильное решение каждого вопроса.

2. Субтест общей понятливости. Оценивает полноту понимания смысла выражений, способность к суждению, понимание общественных норм. Испытуемый должен дать ответ о своих предполагаемых действиях в описанной ситуации. Предлагается 14 вопросов, оценка в зависимости от точности ответа – 0,1 или 2 балла.

3. Арифметический субтест. Оценивает концентрацию внимания, легкость оперирования числовым материалом. Испытуемый должен устно решить серию арифметических задач. Дается оценка не только точности ответа, но и затраченного на решение времени.

4. Субтест установления сходства. Оценивает способность к формированию понятий, классификации, упорядочиванию, абстрагированию, сравнению. Испытуемый должен установить и охарактеризовать общность между парой понятий. Оценка варьирует от 0 до 2 баллов, в зависимости от достигнутого уровня обобщения: конкретного, функционального, концептуального. В субтесте предлагается 13 пар понятий.

5. Субтест повторения цифровых рядов. Направлен на исследование оперативной памяти и внимания, состоит из двух частей: запоминания и повторения чисел в прямом и обратном порядке.

6. Словарный субтест. Направлен на изучение вербального опыта (понимания и умения определить содержание слов). Предлагается объяснить значение ряда слов. Всего в задании 42 слова: первые 10 – весьма распространенные, повседневного употребления; следующие 20 – средней сложности; третью группу составляют 12 слов высокой степени сложности. Оценка – от 0 до 2 баллов.

Невербальные субтесты:

7. Субтест шифровки цифр. Изучает степень усвоения зрительно-двигательных навыков. Задача состоит в том, чтобы написать под каждой цифрой в клеточке соответствующий ей символ (набор символов предлагается). Время выполнения лимитировано. Оценка соответствует количеству правильно зашифрованных цифр.

8. Субтест нахождения недостающих деталей. Изучает особенности зрительного восприятия, наблюдательность, способность отличить существенные детали. Испытуемому предъявляют 21 изображение, в каждом из которых необходимо отыскать какую-либо недостающую деталь или какое-то несоответствие. Правильный ответ оценивается одним баллом. Время выполнения – 20 секунд.

9. Субтест кубиков Коса. Направлен на изучение сенсомоторной координации, способности синтеза целого из частей. Испытуемому предлагают последовательно воспроизвести десять образцов рисунков из разноцветных деревянных кубиков. Время ограничивается по каждому заданию. Оценка зависит как от точности, так и от времени исполнения задания.

10. Субтест последовательности картинок. Исследует способность к организации фрагментов в логическое целое, к пониманию ситуации и предвосхищению событий. В задании предлагается восемь серий картинок. В каждой серии картинки объединены сюжетом, в соответствии с которым испытуемый должен расположить их в определенной последовательности. Оценка зависит от правильности и времени решения.

11. Субтест составления фигур. Направлен на изучение способности синтеза целого из частей. Испытуемому предлагают в определенной последовательности детали четырех фигур («человек», «профиль», «рука», «слон») без указания на то, что из этих деталей должно быть составлено. В оценке учитывается время и правильность решения.

В настоящее время используются 3 варианта теста Д. Векслера:

тест WAIS (Wechsler Adult Intelligence Scale), предназначенный для тестирования взрослых (от 16 до 64 лет);

тест WISC (Wechsler Intelligence Scale for Children) – для тестирования детей и подростков (от 6,5 до 16,5 лет);

тест WPPSI (Wechsler Preschool and Primary Scale of Intelligence) для детей от 4 до 6,5 лет.

В России адаптированы первые два варианта теста.

Первая адаптация WAIS была проведена в Психоневрологическом научно-исследовательском институте им. В. М. Бехтерева (1956 г.) в Ленинграде. Последняя по времени адаптация теста WAIS произведена психологами Санкт-Петербургского государственного университета (1991).

Тест WISC адаптирован А. Ю. Панасюком (1973) и издан Институтом гигиены детей и подростков Минздрава СССР. В варианте А. Ю. Панасюка заменены задания, не соответствующие условиям нашей страны. Изменения коснулись в первую очередь вербальной части – субтестов Понятливость, Осведомленность, Словарный и в меньшей мере субтеста Сходство. Тест был проверен на надежность сопоставлением результатов группы здоровых детей и группы олигофренов (степень дебильности или легкая умственная отсталость).

В 1992 г. Ю. Филимоненко и В. Тимофеев выпустили «Руководство к методике исследования интеллекта у детей Д. Векслера». Авторы, исправив некоторые погрешности описания Панасюка, предприняли попытку унифицировать работу экспериментатора с WAIS и WISC.

Другую русскоязычную адаптацию теста WISC предприняли под руководством Ю. З. Гильбуха сотрудники отдела психодиагностики НИИ психологии Украины (г. Киев) в 1992 г.

Как правило, не со всеми заданиями теста люди справляются одинаково успешно: один легко отвечает на вербальные субтесты и затрудняется при решении пространственных задач, другой – наоборот. Несмотря на это, оценки по различным видам заданий имеют тенденцию положительно коррелировать друг с другом. Люди, имеющие высокие оценки по какому-либо конкретному виду способностей, как правило, по другим способностям также оказываются выше среднего. На это обстоятельство обратил внимание английский психолог и статистик, ученик Ф. Гальтона, Чарльз Спирмен[98]. Для того чтобы понять, результатом чего являются корреляции, Ч. Спирмен разработал статистическую процедуру факторного анализа. Факторный анализ позволяет строить иерархию коррелирующих показателей, объединять их в более крупные группы.

Подвергнув факторному анализу различные тесты интеллекта, Ч. Спирмен пришел к выводу, что в основе корреляций между частными оценками по субтестам лежит общий фактор, который он обозначил буквой g (от слова general – общий). Этот же фактор, по мнению Ч. Спирмена, создает основу для возникновения индивидуальных различий между людьми по уровню умственных способностей. Фактор g является статистической характеристикой. Но что же реально кроется за фактором g пока окончательно установить не удалось! Сам Ч. Спирмен считал, что это некая умственная энергия, и в последние годы выдвигаются предположения, что за этим фактором стоят индивидуальные различия по скорости передачи информации в нервной системе. Учитывая базовый характер фактора g, психогенетика взяла на вооружение именно психометрический подход к исследованию интеллекта – надо было проверить, не кроется ли основа индивидуальных различий по фактору g в наследственных различиях между людьми.

Поскольку в отношении интеллекта (фактора g) сегодня уже можно считать практически доказанным влияние наследственности на формирование популяционных различий, проведение дополнительных традиционных генетико-эпидемиологических исследований [близнецов, приемных детей и других родственников] уже не имеет смысла. Гораздо больший интерес сейчас представляют экспериментальные подходы, в которых изучаются генетические корреляции и ведется поиск конкретных локусов, связанных с вариативностью фактора g. Генетические корреляции! Как уже сказано, различные тесты когнитивных способностей коррелируют между собой. Измеряя корреляции между оценками способностей, получаем фенотипические корреляции. В среднем такие корреляции между различными субтестами составляют 0,30. Фенотипические корреляции – это статистическая связь между параметрами. В основе таких корреляций может лежать зависимость обоих параметров от какого-либо общего фактора. Для субтестов интеллекта это предположительно некий фактор g.

Данные психогенетики вполне могут помочь в решении вопроса о существовании такого общего фактора – например, близнецовый метод позволяет получать так называемые кросс-корреляции. При обычном использовании близнецового метода коррелируются оценки близнецов по одному и тому же признаку (например, по решению математических задач) и получается коэффициент корреляции, указывающий на степень сходства или несходства МЗ– или ДЗ-близнецов. При подсчете кросс-корреляций выбираются два признака (например, кроме решения задач, складывание геометрического узора из кубиков). Далее корреляции подсчитываются похожим образом, но уже по типу крест-накрест. Значения первого признака (решение задач) первого близнеца объединяются для корреляционного анализа со вторым признаком (складыванием узора) второго близнеца. Таким образом, вычисляются коэффициенты кросс-корреляции отдельно в группах МЗ– и ДЗ-близнецов. Если кросс-корреляции в группе МЗ выше, чем в группе ДЗ, значит, в основе фенотипических корреляций может лежать общий генетический контроль обоих признаков. На основе кросс-корреляций вычисляются генетические корреляции. Выясняется, что генетические корреляции между отдельными когнитивными способностями гораздо выше их фенотипических корреляций и составляют порядка 0,80. Столь высокие генетические корреляции позволяют предположить существование общего генетического фактора, лежащего в основе умственных способностей.

Одним из довольно перспективных направлений современной психогенетики [интеллекта] является изучение генетического и средового происхождения ковариаций[99] между проблемами в поведении детей и их интеллектом. Генетический анализ множественных переменных позволяет выявить различный характер генетических влияний при нарушениях развития, приводящих к снижению интеллекта: так, если в случаях тяжелой умственной отсталости обнаруживается, что сибсы пораженных имеют нормальный интеллект, значит, мы дело либо в редком гене, либо в хромосомном нарушении или спонтанной мутации. Следовательно, такое заболевание не имеет отношения к нормальной вариативности интеллекта. При умеренной умственной отсталости, напротив, выявляется, что сибсы тоже имеют сниженный интеллект. Это признак того, что умеренная умственная отсталость носит семейный характер и связана с популяционной вариативностью IQ. В дальнейшем для анализа генетических механизмов разных форм умственной отсталости применяются и различные молекулярно-генетические подходы.

Сегодня четко установлено, что для общего интеллекта, по-видимому, имеет место аддитивный тип наследования и подверженность средовым влияниям. Это означает, что IQ, – сложный количественный признак, зависящий от действия множества генов с суммирующимся эффектом и множества влияний среды. Для поиска генов таких признаков используется процедура анализа сцепления для локусов количественных признаков (QTL). Эта процедура была применена в исследовании Р. Пломина[100] и др. в 2001 г.

Имеются свидетельства положительной связи между нормальной вариативностью общего интеллекта (g) с двумя генами-кандидатами. Один из них – катепсин D (CTSD), второй – холинэргический мускариновый рецептор (CHRM2). Эффекты этих генов незначительны (3 % и 1 % вариативности соответственно), как это и ожидается для локусов количественных признаков (QTL). Чтобы выявить такие эффекты, требуется преодолеть 1 % барьер, что обеспечивает 80 % вероятность верного определения QTL. Получение таких результатов требует обследования групп испытуемых порядка 800 человек на один генетический маркер. Работа по гену CTSD особенно интересна тем, что она связана с генетическими исследованиями деменции (старческого слабоумия). В этой работе интеллект тестировался у людей пожилого возраста, начиная с 50 лет, в течение 15-летнего периода, чтобы зафиксировать падение интеллекта, связанного с развитием деменции. Первоначальные оценки g, как и в других подобных исследованиях, отрицательно коррелировали с падением интеллекта с возрастом. Однако оказалось, что ген CTSD никак не связан с возрастным падением оценок, но хорошо ассоциируется с первоначальными оценками интеллекта в 50 лет. Другие лонгитюдные исследования интеллекта (Р. Пломин) показывают, что возрастная стабильность интеллекта в основном связана с генетическими причинами, тогда как его изменения – со средовыми. Дальнейшие генетические исследования нормальной вариативности общего интеллекта и деменции, по-видимому, внесут ясность в вопрос, перекрываются ли эти два признака или каждый наследуется по своему механизму.

Помимо поиска генов, связанных с интеллектом, важно и изучение влияния среды на интеллект. Напомним: все процентные показатели наследуемости интеллекта, относящиеся к единичному гену-кандидату и ко всему комплексу генов, есть лишь характеристики вклада генотипа в популяционную изменчивость. А изучение процесса взаимодействия генотипа и среды в ходе развития конкретного фенотипа у конкретного индивида – задача вполне самостоятельная. Понятно, что на развитие интеллекта в детстве влияет семейная среда. Но ясно также, и что интеллект является чрезвычайно сложной психологической характеристикой, складывающейся в процессе взаимодействия многих составляющих при участии генов и среды. Достаточно легко разделить влияния среды на интеллект на социальные и биологические:

– к социальным факторам можно причислить все, что относится к понятию культурной среды: как, где и с кем живут люди, чем они занимаются – все это оказывает влияние на умственные способности, и различия бывают настолько сильны, что с трудом поддаются описанию.

Межкультурные и межэтнические различия в оценках интеллекта можно отнести к различиям культур, и еще тем, что умственные способности представителей этих групп таковы, что своеобразие культуры есть следствие своеобразия их способностей. Смотрите: род занятий – оценки интеллекта могут быть предикторами[101] профессионального уровня человека. В свою очередь, сам род занятий (профессия) влияет на интеллект: чем сложнее работа, тем больше она требует гибкости ума, что способствует повышению интеллекта. Поколение назад IQ у жителей городов в США был почти на 6 единиц выше, чем у жителей сельской местности. В настоящее время разрыв сократился до 2 единиц… Скорее всего это является отражением изменений в среде. Нельзя сбрасывать со счетов и повышение возможностей миграции, что приводит к смешиванию генофондов сельского и городского населения. Еще один средовой фактор посещение школы, но и интеллект ребенка определяет те условия, в которых он будет учиться – если ребенок имеет признаки умственной отсталости, его школа заведомо будет отличаться от школы одаренного ребенка. Вне зависимости от исходного уровня интеллекта, посещение школы способно повлиять на его уровень. А применение развивающих методов также способно повлиять на уровень интеллекта. Точно так же, как умственные способности детей, растущих в обедненной среде, имеют тенденцию понижаться, интеллект детей, имеющих богатые возможности для развития, обычно повышается. Ну и, кончено, одним из важных факторов развития интеллекта является семейная среда. Для развития нормального уровня интеллекта необходимо, по крайней мере, чтобы среда в семье соответствовала обычным нормам – депривация[102], отсутствие заботы, плохое обращение негативно влияют на развитие ребенка. И благосостояние семьи (ее возможности), и речь родителей коррелируют с оценками интеллекта детей;

– к биологическим факторам среды, влияющим на интеллект, относятся пренатальные (связанные с внутриутробным развитием), перинатальные (связанные с периодом, начинающимся за несколько недель до родов и заканчивающимся спустя неделю после родов) и постнатальные: особенности питания, подверженность токсическим агентам, различные пренатальные и перинатальные стрессоры (например, недоношенность, родовая травма, гипоксия).

Видно, что интеллект человека является сложной системой различных способностей. В его формировании, несомненно, принимают участие пи наследственные механизмы, и благоприятные/неблагоприятные условия среды, начиная с ранних этапов развития.