yli 200 vuoden ajan, tutkijat ovat etsineet tällaista yhteyttä. Tutkimus alkoi käyttää karkeaa mittaustapaa, kuten arvioitua kallon tilavuutta tai pään ympärysmittaa, mutta tarkentui viime vuosikymmeninä, kun magneettikuvaus tarjosi erittäin tarkan laskennan aivojen tilavuudesta.

yhteys on kuitenkin pysynyt utuisena ja täynnä, ja monet tutkimukset eivät ole onnistuneet selittämään sekoittavia muuttujia, kuten pituutta ja sosioekonomista asemaa. Julkaistuihin tutkimuksiin liittyy myös ”julkaisuharha”, taipumus julkaista vain merkittävämpiä löydöksiä.

uusi tutkimus, lajissaan laajin, jota johtivat Gideon Nave Pennsylvanian yliopiston Wharton Schoolista ja Philipp Koellinger Vrije Universiteit Amsterdamista, on selvittänyt yhteyttä. Käyttämällä magneettikuvauksesta johdettua tietoa aivojen koosta kognitiivisen suorituskyvyn testitulosten yhteydessä ja yli 13 600 ihmiseltä saatujen koulutustason mittausten yhteydessä tutkijat havaitsivat, että, kuten aiemmat tutkimukset ovat antaneet ymmärtää, aivojen tilavuuden ja kognitiivisten testien suorituskyvyn välillä on positiivinen suhde. Mutta siihen löydökseen liittyy tärkeitä varoituksia.

”vaikutus on olemassa”, sanoo Nave, joka on markkinoinnin apulaisprofessori Whartonissa. ”Keskimäärin henkilö, jolla on suuremmat aivot, menestyy paremmin kognitiotesteissä kuin henkilö, jolla on pienemmät aivot. Koko on kuitenkin vain pieni osa kuvaa, mikä selittää noin 2 prosenttia testituloksen vaihtelusta. Koulutustason kannalta vaikutus oli vielä pienempi: ylimääräinen ”kuppi” (100 neliösenttimetriä) aivoja lisäisi keskivertoihmisen kouluvuosia alle viidellä kuukaudella.”Koellingerin mukaan” tämä viittaa siihen, että muut tekijät kuin tämä yksi yksittäinen tekijä, joka on saanut niin paljon huomiota vuosien varrella, muodostavat 98 prosenttia muusta kognitiivisten testien suorituskyvyn vaihtelusta.”

”vaikutus on kuitenkin sen verran vahva, että kaikkien tulevien tutkimusten, jotka yrittävät selvittää aivojen anatomian hienosyisempien mittausten ja kognitiivisen terveyden välisiä suhteita, pitäisi hallita aivojen kokonaistilavuutta. Näemme siis tutkimuksemme pienenä, mutta tärkeänä panoksena kognitiivisen terveyden erojen parempaan ymmärtämiseen.”

Naven ja Koellingerin yhteistyökumppaneita Psychological Science-lehdessä julkaistussa teoksessa olivat muun muassa Joseph Kable, Baird Term Professor, Pennin Psykologian laitos; Wi Hoon Jung, entinen Tutkijatohtori Kablen laboratoriossa; ja Richard Karlsson Linnér, postdoc Koellingerin laboratoriossa.

tutkijat pyrkivät alusta alkaen minimoimaan harhan ja sekoittavien tekijöiden vaikutuksia tutkimuksessaan. He rekisteröivät tutkimuksen ennakkoon, tarkoittaen että he julkaisivat menetelmänsä ja sitoutuivat julkaisemaan ne etukäteen, jotta he eivät voisi vain haudata tuloksia, jos löydökset näyttäisivät merkityksettömiltä. Heidän analyysejään kontrolloitiin systemaattisesti myös sukupuolen, iän, pituuden, sosioekonomisen aseman ja väestörakenteen osalta, mitattuna osallistujan genetiikan avulla. Pituus korreloi esimerkiksi korkeamman paremman kognitiivisen suorituskyvyn, mutta myös isomman aivojen koon kanssa, joten heidän tutkimuksensa yritti nollata aivojen koon osuutta itsestään.

aiemmissa tutkimuksissa oli johdonmukaisesti havaittu korrelaatio aivojen koon ja kognitiivisen suorituskyvyn välillä, mutta suhde näytti heikkenevän, kun tutkimuksiin osallistui enemmän osallistujia, joten Nave, Koellinger ja kollegat toivoivat jatkavansa kysymystä otoskoolla, joka vähensi aikaisempia ponnisteluja.

tutkimus perustui vastikään koottuun aineistoon, Britannian Biopankkiin, joka on yli puolen miljoonan ihmisen tietovarasto eri puolilla Yhdistynyttä kuningaskuntaa. Biopankki sisältää osallistujien terveys-ja geenitietoja sekä aivoskannauskuvia noin 20 000 ihmisen osajoukosta, määrä kasvaa kuukausi kuukaudelta.

”Tämä antaa meille jotain, mitä ei ole ennen ollut”, Koellinger sanoo. ”Tämä otoskoko on jättimäinen — 70 prosenttia suurempi kuin kaikki aiemmat tutkimukset tästä aiheesta yhteensä — ja sen avulla voimme testata aivojen koon ja kognitiivisen suorituskyvyn välistä korrelaatiota luotettavammin.”

kognitiivisen suorituskyvyn mittaaminen on vaikea tehtävä, ja tutkijat toteavat, että tässäkin tutkimuksessa käytetyssä arvioinnissakin on heikkouksia. Osallistujat tekivät lyhyen kyselylomakkeen, joka testaa logiikkaa ja päättelykykyä, mutta ei hankkinut tietoa, mikä antoi suhteellisen ”meluisan” mittarin yleisestä kognitiivisesta suorituskyvystä.

käyttäen mallia, joka sisälsi useita muuttujia, ryhmä katsoi, mitkä ennustivat parempaa kognitiivista suorituskykyä ja koulutustasoa. Jopa muiden tekijöiden, kuten pituuden, sosioekonomisen aseman ja geneettisen syntyperän, kontrollointi korreloi positiivisesti molempien kanssa.

havainnot ovat jokseenkin intuitiivisia. ”Se on yksinkertaistettu analogia, mutta ajattele tietokonetta”, Nave sanoo. ”Jos sinulla on enemmän transistoreja, voit laskea nopeammin ja lähettää enemmän tietoa. Se voi olla sama aivoissa. Jos sinulla on enemmän neuroneja, tämä voi antaa sinulle paremman muistin tai suorittaa useampia tehtäviä rinnakkain.

”todellisuudessa asiat voisivat kuitenkin olla paljon monimutkaisempia. Ajatellaanpa esimerkiksi sitä mahdollisuutta, että suuremmat aivot, jotka ovat hyvin periytyviä, liittyvät siihen, että on parempi isä tai äiti. Tällöin isompien aivojen ja testisuorituksen yhteys saattaa yksinkertaisesti heijastaa vanhemmuuden vaikutusta kognitioon. Emme voi selvittää asiaa ilman lisätutkimuksia.”

yksi analyysin huomattavista havainnoista liittyi miesten ja naisten välisiin eroihin. ”Aivan kuten pituudessa, miesten ja naisten välillä on melko huomattava ero aivojen tilavuudessa, mutta tämä ei muuta eroa kognitiivisessa suorituskyvyssä”, Nave sanoo.

tarkempi katsaus aivokuviin saattaa selittää tämän tuloksen. Toiset tutkimukset ovat kertoneet, että naisilla aivokuori, aivojen etuosan uloin kerros, on yleensä paksumpi kuin miehillä.

”Tämä saattaa selittää sen, että vaikka miehillä on keskimäärin suhteellisen pienemmät aivot, kognitiivisessa suorituskyvyssä ei ole tehokasta eroa miesten ja naisten välillä”, Nave sanoo. ”Ja tietenkin, monia muita asioita voisi olla meneillään.”

kirjoittajat korostavat, että aivojen tilavuuden ja ”aivottomuuden” yleinen korrelaatio oli heikko; kenenkään ei pitäisi mitata työpaikkakandidaattien päänkokoja rekrytointiprosessin aikana, Nave vitsailee. Analyysistä erottuukin se, kuinka pieni aivojen tilavuus näyttää selittävän. Sellaiset tekijät kuin vanhemmuuden tyyli, koulutus, ravinto, stressi ja muut ovat todennäköisesti merkittäviä tekijöitä, joita ei erikseen testattu tutkimuksessa.

”aiemmat arviot aivojen koon ja kognitiivisten kykyjen välisestä suhteesta olivat sen verran epävarmoja, että todellinen suhde saattoi olla käytännössä hyvin tärkeä, tai vaihtoehtoisesti ei juuri eroa nollasta”, Kable sanoo. ”Tutkimuksemme ansiosta kenttä voi olla paljon varmempi tämän vaikutuksen suuruudesta ja sen suhteellisesta merkityksestä eteenpäin.”

seurantatyössä tutkijat aikovat zoomata selvittääkseen, onko tietyillä aivojen alueilla tai niiden välisillä yhteyksillä outsize rooli kognition edistämisessä.

he ovat myös toiveikkaita, että syvällisempi ymmärrys kognitiivisen suorituskyvyn biologisista perusteista voi auttaa valottamaan ympäristötekijöitä, jotka vaikuttavat osaltaan ja joista osaan voidaan vaikuttaa yksittäisillä toimilla tai hallituksen politiikalla.

”Oletetaan, että sinulla on tarvittava biologia tullaksesi fantastiseksi golf-tai tennispelaajaksi, mutta sinulla ei koskaan ole mahdollisuutta pelata, joten et koskaan tajua potentiaaliasi”, Nave sanoo.

Lisää Koellinger: ”olemme toiveikkaita, että jos voimme ymmärtää kognitiiviseen suorituskykyyn liittyviä biologisia tekijöitä, sen avulla voimme tunnistaa ne ympäristöolosuhteet, joissa ihmiset voivat parhaiten ilmaista potentiaalinsa ja pysyä kognitiivisesti terveinä. Olemme juuri alkaneet raapia jäävuoren pintaa.”

tutkimusta tukivat ERC Consolidator Grant, Wharton Neuroscience Initiative ja Whartonin Dean Research Fund.