Содержание

Способности

Способностями называют индивидуально-психологические особенности, которыми обладает личность. Эти особенности способны обеспечить успех в деятельности, быстроту и легкость овладения деятельностью. 

Способности не являются одним и тем же, что и умения, знания или навыки, которые свойственны человеку, при этом способности способствуют их быстрому приобретению, фиксации и эффективному практическому применению.

Природные и специфические виды способностей


Способности могут быть природными и специфическими. 

Природные способности или естественные, обусловлены биологически. Они связаны с врожденными задатками, их формирование происходит на базе этих задатков, при этом важным условием служит наличие жизненного опыта через механизмы научения типа условно-рефлекторных связей. 

Специфические способности человека имеют общественно-историческое происхождение и обеспечивают жизнь и социальное развитие.

Особенности специфических способностей человека

В свою очередь специфические способности человека подразделяются на общие и специальные. 

Общие специфические способности могут быть определены успехами человека в самых различных видах деятельности и общения (уровень интеллекта, уровень развития памяти и речи, умственные способности).

Специальные специфические способности характеризуют успехи в конкретных видах деятельности и общения. В таких видах деятельности необходимы особого рода задатки и их развитие (способности литературно-лингвистические, математические, художественно-творческие, технические, спортивные).

Другие виды способностей

Можно выделить дополнительно другие виды человеческих способностей. 

Общие способности подразумевают наличие способностей к распознаванию закономерностей, сюда входит и общий уровень интеллекта.

Модально общие способности включают вербальный интеллект, пространственный интеллект, технико-практический интеллект, нумерический интеллект, он позволяет производить вычисления.

Специальные способности. С их помощью осуществляется более легкое и успешное овладение определенными специальными видами деятельности: артистические, технические, музыкальные, педагогические.

Частные способности отвечают за уровень развития психических познавательных функций. К психическим познавательным функциям относятся память, внимание, восприятие, мышление, воображение.

Теоретические способности определяют склонность человека к абстрактно-логическому мышлению.

Практические способности лежат в основе склонности к конкретно-практическим действиям. 

Сочетанием теоретических и практических способностей обладают одаренные и разносторонние люди. 

Учебные способности оказывают влияние на успешную реализацию педагогического воздействия, уровень усвоения человеком знаний, умений, навыков. Учебные способности также способствуют формированию качеств личности.

Творческие способности связаны с успешностью создания произведений материальной и духовной культуры, новых идей, открытий, изобретений. 

Проявление творческих способностей в высшей степени называется гениальностью. Проявление творческих способностей в конкретной деятельности называется талантом.  

Коммуникативные способности и предметно-деятельностные способности обладают связью с взаимодействием людей и природы, техники, знаковой информации, художественными образами.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание  

Способности и задатки

Общая одаренность человека выражается в способности к различным видам деятельности и общения. Это значит, что человек имеет единство общих способностей. Оно обуславливает диапазон интеллектуальных возможностей, уровень и своеобразие деятельности и общения личности.

Таким образом можно заключить, что способностями являются индивидуально психологические особенности человека. Они проявляются в деятельности, и считаются критерием успешности выполнения деятельности. 

Хотя способности не сводятся к умениям или знаниям, от них зависят многие критерии успешного овладения умениями, знаниями и навыками. 

Согласно исследованиям, способности являются пожизненными образованиями. Процесс индивидуальной жизни обуславливает развитие пожизненных образований, а среда и воспитание формируют их. 

Советский психолог и основатель школы дифференциальной психологии Б. М. Теплов произвел глубокий анализ проблемы способностей. Он развивал концепцию, в которой говорилось о анатомо-физиологических и функциональных особенностях человека. 

Они могут считаться врожденными в том случае, если создают определенные предпосылки для развития способностей. Эти способности называются задатками.

Задатками называют некоторые врожденные генетически анатомо-физиологические особенности нервной системы. Задатки образуют индивидуально-природные предпосылки к формированию и развитию способностей.

Способности отличаются динамичностью образования. В процессе они могут формироваться и развиваться определенным образом организованной деятельности и общения. Способности развиваются постепенно. 

Задатки характеризуются многозначностью. Они являются всего лишь предпосылками развития способностей. 

Те способности, которые развиваются на основе задатков, могут быть обусловлены ими, но никак не предопределяться.

Задатки сами по себе не направлены. Хотя они способны влиять на процесс формирования и развития способностей, но не решающим образом. 

Сформированные способности в свою очередь остаются навсегда, их образование происходит в процессе деятельности и воспитания. Разные пути формирования способностей обуславливаются задатками. 

Некоторые задатки человек так и не реализовывает, они не превращаются в реальные способности и достижения человека.

Реализация перехода задатков в способности происходит при усилии человека или же благодаря каким-либо обстоятельствам. Человек может даже и не подозревать о наличии в себе каких-либо задатков.

Каждая способность обладает структурой. В структуре есть ведущие и вспомогательные свойства. 

Например, ведущие свойства, которые характерны для людей с литературными способностями, включают особенности творческого воображения и мышления, яркие образы памяти, развитие эстетических чувств, чувство языка. 

Для ведущих математических способностей характерно умение обобщать. Люди с математическими способностями имеют гибкие мыслительные процессы, они могут легко переходить от прямого к обратному ходу мысли. 

Уровни способностей

Способности делятся на несколько уровней: репродуктивный и творческий. 

На репродуктивном уровне реализуется высокое умение усваивать готовое знание, человек на этом этапе овладевает сложившимися образцами деятельности и общения.

На творческом уровне создается что-то новое, оригинальное. При этом важно отметить, что оба уровня обладают элементами друг друга. 

Человек может обладать разными способностями, при этом одна из них проявляется наиболее значительно. С другой стороны, разные люди имеют одни и те же способности, но они различаются между собой по уровню развития. 

Некоторые зарубежные психологи как Р. Кет-тел, Г. Айзенк, А. Бине, Ч. Спирмен предприняли попытки в начале XX в. измерить способности. 

Для этого они использовали тесты. Но самой точной мерой определения способностей это выявление динамики успехов в процессе деятельности.

Успешность выполненной деятельности может быть определена не конкретной и отдельной способностью, а только сочетанием способностей, своеобразным у каждого человека. 

Успешное овладение той или иной деятельности может быть достигнуто различными путями. Например, при недостаточном развитии одной из способностей может компенсироваться усилением развития другой способности. 

Рис. 1. Границы наших задатков (по Лангмейеру)

Благодаря особой генетической предрасположенности и специфике строения мозга человек может обладать высокой одаренностью и гениальностью. 

Советский генетик В. П. Эфроимсон утверждал, что данная генетическая предрасположенность встречается у одного человека из тысячи, при этом она достигает необходимого уровня лишь у одного человека из миллиона, а действительно гением может стать лишь один из десяти миллионов.

Также отмечено, что люди с высокой одаренностью имеют также и высокую вероятность развития различных болезней.

Продолжительность жизни таких людей значительно короче, чем у людей с обычными способностями, одаренные люди чаще подвержены депрессии и имеют более высокий риск душевных заболеваний (в семь раз выше нормы).

Дети «индиго»

80-е года XX в. ознаменовались рождением необычных детей. Необыкновенно одаренные дети получили название дети «индиго». Это название имело связь с цветом их ауры. Цвет индиго это темно-синий цвет с фиолетовым оттенком. Такие дети обладали необычными задатками, способностями к телепатии, ясновидению. 

Такие дети отличаются тем, что работа их мозга разделена неравномерно. В нем заметна высокая активность работы правого полушария, в сравнении с большинством взрослых людей, у которых доминирует работа левого полушария мозга. Левое полушарие мозга отвечает за логику, речь, абстрактное мышление. 

Из-за такой специфики работы мозга дети «индиго» отличаются высокой интуицией, творческими талантами, способностью получать информацию из всемирного информационного поля.

Ребенок-индиго с детства чувствует свое предназначение, не сомневается в своей значимости, ведет себя очень независимо, проявляет разнообразные таланты.

 

Индивидуальные особенности человека — урок. Обществознание, 8 класс.

Как ты понимаешь, человек — один из наиболее сложноорганизованных организмов, а стало быть, биологически весьма долго эволюционирует. Эволюция человека насчитывает не один миллион лет, хотя сама планета, конечно, гораздо более древняя.

Как социальное существо человек эволюционирует значительно быстрее, можно даже сказать — революционирует. Во многом это связано с тем, что человек быстро обучаем и в силу разума способен создавать нечто принципиально новое, могущее коренным образом изменить какую-либо привычную ситуацию. Ну и, конечно, весьма существенную роль в развитии человека играют мышление и коммуникативная деятельность.

Все мы являемся носителями определённых предзаданных анатомо-физиологических особенностей строения мозга и нервной системы. Это и есть база для дальнейшего развития способностей, иначе говоря — задатки.

Задатки — это особенности строения мозга и нервной системы, данные нам от рождения.

Сами задатки, как ты понимаешь, ещё не способности, но именно они лежат в основе формирования способностей. Для того чтобы способность проявилась, необходим труд и зачастую немалый. Но без задатков способность всё же не возникнет.

 

Обрати внимание!

Задатки — биологическая основа способностей.

Можно сказать, что индивид наследует не сами способности, а способность иметь способности.

Если вовремя разглядеть задатки человека — а они начинают проявляться в деятельности человека ещё в детском возрасте — и начать их развивать, то вполне вероятно, что из этих задатков вырастут способности.

Способность — это индивидуальное качество человека, позволяющее ему успешно заниматься каким-либо видом деятельности.

Задатки очень многозначны, и неверно думать, что из одних и тех же задатков обязательно разовьются одинаковые способности. Значительное влияние на развитие способностей будут оказывать условия жизни, особенности характера человека, процесс его воспитания и, разумеется, желание самого человека трудиться.

 

Итак, развивающиеся способности могут принимать различные формы и трансформироваться, например, из одарённости в талант или даже в гениальность. В жизни мы часто пользуемся этими словами, подчас считая их почти синонимами, сейчас же нужно уяснить разницу между ними.

Одарённость — потенциально высокий уровень способностей у индивида.

Одарённость можно заметить прежде всего по высокому уровню мотивации, заинтересованности человека в какой-либо деятельности. Если же в этой деятельности человек достигает больших успехов, то его уровень одарённости, очевидно, высок. В этом случае мы можем говорить уже о таланте.

Талант — это особое проявление ярких способностей в какой-либо деятельности, высокий уровень одарённости какими-либо способностями.

Талантливый человек в своей области достигает того же, что и другие, но быстрее, качественнее, лучше…

Пример:

пятеро ребят на занятиях в кружке рисования получили задание нарисовать вазу за два часа. При этом трое занимаются в кружке уже два года, один — только год, а последний из ребят впервые пришёл всего лишь пару месяцев назад. И вот, у последнего из них рисунок вазы готов уже через полчаса, причём ваза нарисована практически идеально. У предпоследнего ваза тоже замечательно вышла, но он потратил на рисунок час. Остальные уложились в эти два часа и тоже нарисовали вазу вполне прилично. Безусловно талантливым, как ты видишь, оказался последний: качество работы лучше и времени затрачено меньше. Одарён — предпоследний: чуть дольше, но тоже хорошо. Остальные же обладают способностями к рисованию, но вот до одарённости и, уж тем более, таланта пока не дотянули.

Самой высшей ступенью развития таланта является гениальность. Гений отличается прежде всего тем, что создаёт что-то, ранее не существовавшее, принципиально новое и не имеющее аналогов. Собственно, именно этим отчасти и объясняется то, что гении зачастую признаются только после смерти — общество должно «дорасти» до их творений.

Гениальность — высшая степень развития способностей личности и её творческого потенциала, позволяющая создать принципиально новое произведение.

Nothing found for %25D1%2587%25D0%25B5%25D0%25Bb%25D0%25Be%25D0%25B2%25D0%25B5%25D0%25Ba %25D1%2582%25D0%25B5%25D0%25Be%25D1%2580%25D0%25B8%25D1%258F Chelovek I Qivotnoe Sposobnosti

Весна идет! Весне — дорогу!

Бывает, что-то не клеится, плохо выходит, и в то же время чувствуешь что-то хорошее. Вспомнишь о хорошем и поймешь: это весна.
Михаил Пришвин

 

Вера Александровна Мельникова 02.03.2022

Зима, зима…

 «Когда сильный мороз, люди становятся теплее друг к другу».
(М.М. Жванецкий).

Вера Александровна Мельникова 22.01.2022

31 декабря 2021 года.

«Завтра — первая страница из 365 страниц книги. Напишите её хорошо!».

Брэд Пейсли.

Вера Александровна Мельникова 31.12.2021

Здравствуй, Зима!!!

Снегопад — единственная погода, которую я люблю. Он меня почти не раздражает, в отличие от всего остального. Я часами могу сидеть у окна и смотреть, как идет снег. Вот оно, чудо. Человеческими руками такого не создать. (Эрленд Лу).

Вера Александровна Мельникова 01.12.2021

Ноябрь… Скоро зима.

Уж небо осенью дышало,

Уж реже солнышко блистало,
Короче становился день,
Лесов таинственная сень
С печальным шумом обнажалась.
Ложился на поля туман,
Гусей крикливых караван
Тянулся к югу: приближалась
Довольно скучная пора;
Стоял ноябрь уж у двора.
А.С. Пушкин.

Вера Александровна Мельникова 11.11.2021

Октябрь…

В октябре, когда листья уже пожолкли, пожухли, сникли, — бывают синеглазые дни; запрокинуть голову в такой день, чтоб не видеть земли — и можно поверить: ещё радость, ещё лето.
Евгений Замятин

 

Вера Александровна Мельникова 15.10.2021

Здравствуй, Осень-красавица!

Я люблю раннюю осень. В это время кажется: все еще будет хорошо.
Татьяна Доронина.

 

Вера Александровна Мельникова 01.09.2021

📖 Общая одарённость и специальные способности, Глава XVIII. Способности. Основы общей психологии. Рубинштейн С. Л. Страница 144. Читать онлайн

Встречаясь в жизни с различными людьми, наблюдая за ними в работе, сопоставляя их достижения, сравнивая темпы их духовного роста, мы постоянно убеждаемся в том, что люди более или менее значительно отличаются друг от друга по своим способностям.

Термин «способность» употребляют в житейском обиходе очень широко; в психологической литературе им немало злоупотребляли. Так называемая «психология способностей» сильно дискредитировала это понятие. Наподобие мольеровского учёного врача, который «объяснял» усыпляющее действие опиума тем, что опиум имеет «способность» усыплять, эта психология объясняла любое психическое явление тем, что приписывала человеку соответствующую «способность». Способности, таким образом, в учёном арсенале этой психологии служили нередко для того, чтобы избавиться от необходимости вскрыть закономерности протекания психических процессов. Поэтому современная научная психология выросла в значительной мере в борьбе против психологии способностей. «Функции» тоже нередко трактовались как такие способности; это в свою очередь означало, что способности трактовались как органические функции и в связи с этим рассматривались как некие первичные, природные, преимущественно врождённые особенности. Ввиду этого, прежде чем вводить понятие «способности» в систему психологической науки, необходимо точнее очертить его истинное содержание.

Всякая способность является способностью к чему-нибудь, к какой-то деятельности. Наличие у человека определённой способности означает пригодность его к определённой деятельности. Всякая более или менее специфическая деятельность требует от личности более или менее специфических данных. Мы говорим об этих данных как о способности человека. Способность должна включать в себя различные психические свойства и данные, необходимые в силу характера этой деятельности и требований, которые от неё исходят.

Способности имеют органические, наследственно закреплённые предпосылки для их развития в виде задатков. Люди от рождения бывают наделены различными задатками, хотя различия эти не так велики, как это утверждают те, которые различия в способностях ошибочно целиком сводят к различию врождённых задатков. Различия между людьми в задатках заключаются прежде всего в прирождённых особенностях их нервно-мозгового аппарата — в анатомо-физиологических, функциональных его особенностях. Исходные природные различия между людьми являются различиями не в готовых способностях, а именно в задатках. Между задатками и способностями ещё очень большая дистанция; между одними и другими — весь путь развития личности. Задатки очень многозначны; они могут развиваться в различных направлениях. Задатки — лишь предпосылки развития способностей. Развиваясь на основе задатков, способности являются всё же функцией не задатков самих по себе, а развития, в которое задатки входят как исходный момент, как предпосылка. Включаясь в развитие индивида, они сами развиваются, т. е. преобразуются и изменяются.

Для доказательства наследования способностей обычно указывают на существование семейств, в которых несколько поколений проявляли однородную по своей направленности одарённость. Так, в семье Иоганна Себастьяна Баха в пяти поколениях его предков, братьев и потомков насчитывается не менее 18 значительных музыкальных дарований, из них 11 приходится на его родственников по нисходящей линии, причём в семье было всего 10 мужчин, не обнаруживших музыкальных дарований. Можно также указать на семью Ч. Дарвина, исключительно богатую целым рядом даровитых людей, на Миллей и др. Однако, когда из подобных данных непосредственно заключают о наследственности способностей, относя их исключительно за счёт наследственных особенностей организма, то допускают явную ошибку, ее учитывая одного обстоятельства: в семье с большим количеством музыкальных дарований музыкальный отец не только передаёт своим детям определённые гены, но и оказывает влияние на развитие детей.

Наследственность включается, конечно, в качестве одного из условий в развитие человека, но его способности являются не прямой, непосредственной функцией его наследственности. Во-первых, наследственное и приобретённое в конкретных особенностях личности образуют неразложимое единство; уже в силу этого нельзя относить какие-либо конкретные психические свойства личности за счёт одной лишь наследственности, взятой самой по себе. Во-вторых, наследственны могут быть не сами психические способности в их конкретном психологическом содержании, а лишь органические предпосылки их развития. Органические предпосылки развития способностей человека обусловливают, но не предопределяют одарённости человека и возможностей его развития.

Мы говорим о врождённости задатков, наряду с этим говорят о наследственности способностей. Необходимо уточнить и разграничить эти понятия. Под врождённым естественно понимать то, что уже имеется к моменту рождения; под наследственным то, что посредством определённых органических механизмов передаётся индивиду от его предков. Эти понятия не тожественные ни по форме, ни по существу. Первое понятие описательное: оно констатирует факт; второе — объяснительное: оно вскрывает его источник. Они не совпадают и по содержанию; то, что оказывается врождённым, т. е. наличным к моменту рождения, вовсе не должно быть продуктом одной лишь изолированно взятой наследственности; оно обусловлено и предшествующим ходом эмбрионального развития. С другой стороны, наследственно обусловленное вовсе не должно выступать уже оформившимся к моменту рождения; так, например, несомненно наследственно обусловленные изменения, связанные с половым созреванием, выступают, однако, лишь в более или менее отдалённый от рождения период.

Таким образом, врождённое не сводится к наследственному и наследственное не сводится к врождённому.

Психология bookap

Значение врождённых задатков для разных способностей различно. Значение их относительно рельефно выступает в таких способностях, как, например, музыкальные, существенной предпосылкой которых является достаточно тонкий слух, т. е. качество зависящее от свойств периферического (слухового) и центрального нервного аппарата. Особенности строения нервно-мозгового аппарата — это прирождённые задатки. Но это именно задатки для развития музыкальных способностей, предпосылки их развития, а не сами эти музыкальные способности. Музыкальные способности в подлинном смысле слова — это свойства и данные, необходимые для занятия музыкальной деятельностью, т. е. исполнения музыки, сочинения музыки (композиции) или полноценного художественного восприятия её. Музыкальные способности в этом единственно правомерном смысле слова являются не врождёнными свойствами организма, а результатом развития личности; врождённые задатки и являются лишь необходимыми предпосылками; они зависят от всего пути развития личности. Конкретно (если продолжать развитие мысли на примере музыкальных способностей) развитие музыкальных способностей композитора может зависеть от того, найдёт ли он творческие замыслы, сюжеты, адекватные его техническим средствам, и технические средства, адекватные его замыслам, и т. п.

Не подлежит сомнению, что люди очень значительно разнятся не только по своим врождённым задаткам, но и по своим способностям — как по их степени, так и по их характеру. Эти различия в способностях — продукт не врождённых задатков самих по себе, а всего хода развития личности, в который врождённые задатки включаются как исходная предпосылка.

Способность развивается на основе различных психофизических функций и психических процессов. Она — сложное синтетическое образование, которое включает в себя целый ряд данных, без которых человек не был бы способен к какой-либо конкретной деятельности, и свойств, которые лишь в процессе определённым образом организованной деятельности вырабатываются.

Психология bookap

При развитии способностей в процессе деятельности существенную роль играет своеобразная диалектика между способностями и умениями. Способности и умения, совершенно очевидно, не тожественны, но они всё же теснейшим образом друг с другом связаны; притом связь эта взаимная. С одной стороны, освоение умений, знаний и т. д. предполагает наличие известных способностей, а с другой — само формирование способности к определённой деятельности предполагает освоение связанных с ней умений, знаний и т. д. Эти умения, знания и т. д. остаются чем-то совершенно внешним для способностей человека, лишь пока они не освоены. По мере того как они осваиваются, т. е. превращаются в личное достояние, они перестают быть только знаниями, умениями, полученными извне, а способствуют развитию способностей. Так, по мере того как человек на материале определённой системы знания по-настоящему осваивает приёмы обобщения, умозаключения и т. д., у него не только накопляются определённые умения, но и формируются определённые способности. Обучение, как подлинно образовательный процесс, тем именно и отличается от простой тренировки, что в нём через умения и знания формируются способности.

Способность закрепляется в личности как более или менее прочное её достояние, но она исходит из требований деятельности и, будучи способностью к деятельности, она в деятельности и формируется. Когда мы изучали, например, воображение, мы вскрыли, как направленность личности, сознание которой отображает действительность, порождает характерную для воображения тенденцию к преобразованию отображаемого. Это была не органическая функция, как, например, чувствительность, и не способность, а определённая закономерность протекания психических процессов. Но в условиях определённой творческой деятельности — писателя, художника, музыканта — осуществление этих процессов преобразования включает целый ряд дополнительных предпосылок и данных; вбирая их в себя, человек в процессе деятельности формирует в себе специфические способности.

Если речь идёт, например, о музыкальном творчестве, то деятельность воображения предполагает, с одной стороны, наличие достаточно ярких, богатых, тонко нюансированных ощущений и представлений; с другой — эта деятельность требует для своего осуществления специальной техники, которая формируется и развивается на основе исторического развития музыки. Развитие творческого воображения музыканта как конкретной способности может (как мы видели на примере Н. А. Римского-Корсакова) оказаться скованным недостаточной или неадекватной ему техникой, и лишь овладение художником новыми техническими средствами создаёт возможность дальнейшего развития творческих музыкальных способностей. Таким образом, никак не совпадая, конечно, со способностями, умения, техника данной деятельности, навыки, знания, с ней связанные, являются, однако, существенным условием развития соответствующих способностей — так же как наличие соответствующих способностей является условием для овладения этими умениями и пр. Способности формируются по мере того как человек, осваивая их, овладевает необходимыми для деятельности умениями.

Психология bookap

Конкретная музыкальная способность к композиции — это целый комплекс различных данных, которые в самом процессе деятельности, взаимодействуя друг с другом, образуют единое специфическое целое. Так же по существу обстоит дело с каждой способностью.

Способности квалифицируют личность как субъекта деятельности: будучи принадлежностью личности, способность, конечно, сохраняется за личностью как потенция и в тот момент, когда она не действует. В итоге способность — это сложная синтетическая особенность личности, которая определяет её пригодность к деятельности. Будучи пригодной для деятельности, способность в деятельности и формируется. Более или менее специфические данные, которые требуются для определённой деятельности, лишь в деятельности и через посредство её могут сформироваться на базе тех или иных задатков.

Деятельность человека — это, говоря конкретно, трудовая деятельность, посредством которой человек в процессе исторического развития, изменяя природу, создаёт материальную и духовную культуру. Все специальные способности человека это, в конце концов, различные проявления, стороны общей его способности к освоению достижений человеческой культуры и её дальнейшему продвижению. Способности человека — это проявления, стороны его способности к обучению и к труду.

Означая способность к труду и обучению, способности человека в обучении и труде формируются. Совершенно ошибочной является та общераспространённая точка зрения, будто способности человека, как нечто готовое и законченное до своего выявления, в деятельности человека и её продуктах лишь выявляются вовне, оставаясь и после своего выявления и независимо от него тем же, чем они были до того. В действительности между способностями человека и продуктами его деятельности, его труда, этими материализованными сгустками человеческих способностей, существует глубочайшая взаимосвязь и теснейшее взаимодействие. Реализуясь в тех или иных достижениях, способности человека не только проявляются, а также формируются и развиваются. Способности человека развиваются и отрабатываются на том, что он делает. То, что человек сделал, не является только проявлением его будто бы заранее фиксированных способностей, а их реализацией и развитием.

Человеческие способности, характеризующие человека в отличие от всех других живых существ, составляют природу человека, но сама природа человека — продукт истории. Природа человека формируется и изменяется в процессе исторического развития в результате трудовой деятельности человека. Способности человека — продукт истории; они формировались в процессе исторического развития: интеллектуальные способности человека формировались, по мере того как, изменяя природу, человек познавал её; художественные — изобразительные, музыкальные и т. п. способности к искусству формировались и развивались у человека, по мере того как в ходе исторического развития создавались и развивались различные виды искусства.

На различных этапах исторического развития способности приобретают конкретно иное содержание. По мере того как человечество создавало новые области и достижения культуры, материализованные в продуктах общественной практики, порождались или развивались новые способности, и прежние способности получали новое конкретное содержание. Развитие музыки, возникновение нового музыкального строя или перспективного изображения были развитием нового художественного восприятия, новых — музыкальных или изобразительных — способностей.

С расширением человеческой трудовой деятельности и появлением всё новых видов её у человека формировались и новые способности. Человеческие способности и их структура зависят от исторически развивающихся форм разделения труда. Возрастающие разделение и специализация труда привели к специализации человеческих способностей. «Различие природных дарований у индивидов, — пишет К. Маркс, — есть не столько причина, сколько следствие разделения труда».209


209 Маркс и Энгельс, Соч., т. III, 1929, стр. 666.


Выявляя зависимость структуры человеческих способностей от исторически изменяющихся форм разделения труда, К. Маркс в блестящем и тонком анализе вскрывает изменение психики человека при переходе от ремесла к мануфактуре, от мануфактуры к крупной промышленности, от её начальных к более поздним, зрелым капиталистическим формам (см. «Капитал», т. I, гл. 12 и 13). Развитие мануфактуры и разделение труда приводит к крайней специализации способностей, к формированию «частичного рабочего, простого носителя известной частичной общественной функции» («Капитал», т. I, стр. 406, изд. 1936 г.). Дальнейшее развитие механизации промышленности, при которой различные виды физического труда теряют характер специальности, создаёт технические предпосылки для развития индивида, который уже не прикован исключительно к одной частной функции, для которого и различные общественные функции являются сменяющими друг друга формами деятельности. В условиях капиталистического общества этот новый сдвиг в технических условиях труда используется, однако, для того, чтобы ещё больше деквалифицировать рабочего, вырыть ещё бОльшую пропасть между физическим трудом, теперь уже не требующим никаких специальных знаний, и умственным трудом, посвящённым науке, отделившейся от производства, от практической деятельности работника. Лишь в условиях социалистического общества сдвиги в технике труда, связанные с ростом производительных сил, могут быть использованы и фактически используются для преодоления противоположности физического и умственного труда и для всестороннего развития всех способностей личности.

Общая одарённость и специальные способности.

В ходе исторического развития у человечества вырабатываются различные специализированные способности. Все они являются разнообразными проявлениями способности человека к самостоятельной трудовой деятельности и к освоению в процессе обучения того, что было создано человечеством в его историческом развитии. В результате дифференцируются специальные способности к различным видам деятельности и общая способность, которая по существу является вообще способностью к обучению и труду.

Психология bookap

Общую способность часто обозначают термином «одарённость». Под одарённостью в таком случае, в отличие от специальных способностей или дарований, разумеют общую даровитость; в зарубежной литературе её обычно отожествляют с интеллектом.

Нужно, однако, сказать, что если под общей одарённостью разуметь взятую в её единстве совокупность всех данных человека, от которых зависит продуктивность его деятельности, то в неё включается не только его интеллект, но в единстве и взаимопроникновении с интеллектом и все другие свойства и особенности личности, в частности эмоциональной сферы, темперамента — эмоциональная впечатлительность, тонус, темпы деятельности и т. д.

Вопрос об общей и специальной одарённости оказался очень дискуссионным. Одни, как Э. Торндайк, склонны свести одарённость к сумме специальных способностей, вовсе собственно отрицая общую одарённость, другие, как Ч. Спирмен (Spearman), В. Штерн и А. Пьерон, признают общую одарённость, но сплошь и рядом противопоставляют её специальным способностям. Некоторые из числа этих последних, как Ч. Спирмен, трактуют её, как специальную функцию центральной нервной системы, превращая таким образом одарённость в биологически закреплённое константное свойство.

Дифференциация и специализация способностей в действительности зашла так далеко, что для ряда учёных утраченной оказалась их общая основа и внутреннее единство. При этом в процессе этой всеобщей специализации способности к различным специальным видам деятельности — технической, изобразительной, музыкальной и т. д. — стали представляться совершенно не связанными друг с другом. Далее, господство аналитических функциональных тенденций привело к тому, что ряд учёных пришёл к отрицанию единства познавательных способностей и стал сводить интеллект к совокупности отдельных механизмов и функций. Понятия такого порядка, как интеллект, раскрываются лишь в плане конкретных действенных взаимоотношений индивида с окружающей действительностью. Психология, которая знает только точку зрения механизмов и органических функций, собственно неизбежно должна прийти к расщеплению таких понятий и в них выражающейся более конкретной и синтетической психологической характеристики личности. Эти «аналитические» теории одарённости в силу свойственных им механистических тенденций грешат тем, что для них при решении вопроса об одарённости утрачивается реальное единство человеческой личности, в частности её интеллектуального облика.

С другой стороны, в тех теориях общей одарённости, в которых последняя берётся вне отношения к конкретным видам деятельности и конкретным способностям, утрачиваются конкретные черты интеллектуального облика реального живого человека. Каждый человек, о котором вообще можно с полным правом сказать, что он умён, умён по-своему; ум его по-разному проявляется в различных сферах деятельности или областях применения. Специальные способности определяются в отношении к отдельным специальным областям деятельности. Внутри тех или иных специальных способностей проявляется общая одарённость индивида, соотнесённая с более общими условиями ведущих форм человеческой деятельности.

В конечном счёте равно несостоятельны как попытка свести одарённость к простой механической сумме специальных способностей, так и попытка свести общую одарённость к внешнему противопоставлению специальным способностям.

Психология bookap

Лишь единство общих и специальных свойств, взятых в их взаимопроникновении, очерчивает истинный облик одарённости человека. Несмотря на многообразие своих проявлений, она сохраняет внутреннее единство. Доказательством этому служат многочисленные случаи, которыми особенно богата наша действительность, когда человек, выявивший себя в одной области, при переходе на другую работу и на ней проявляет не меньшие способности. При этом общая одарённость является не только предпосылкой, но и результатом всестороннего развития личности. Так же как образование специальных способностей является не только предпосылкой, но и следствием разделения труда в историческом плане и специализированного образования в плане индивидуального развития, так и развитие общей одарённости существенно определяется всесторонним в подлинном смысле слова политехническим обучением и всесторонним развитием личности.

Способности человека реально даны всегда в некотором единстве общих и специальных (особенных и единичных) свойств. Нельзя внешне противопоставлять их друг другу. Между ними имеется и различие и единство. Это положение относится как к взаимоотношению общих и специальных умственных способностей, так и к взаимоотношению общей одарённости и специальных способностей. Наличие определённой специальной способности, особого, достаточно ярко выявившегося таланта накладывает определённый отпечаток на общую одарённость человека, а наличие общей одарённости в ещё большей мере сказывается на характере каждой специальной способности. Общая одарённость и специальные способности в этом смысле как бы взаимопроникают друг друга; они два компонента единого целого. Но общая одарённость и. специальные способности, т. е. общие и специальные компоненты одарённости, однако, далеко не всегда совпадают. Факты свидетельствуют о том, что бывает общая одарённость без ярко выраженных, оформившихся специальных способностей, и бывают также специальные способности, которым не отвечает соответственная общая одарённость. Взаимоотношение общей одарённости и специальных способностей для разных способностей различно. Чем бОльшую роль в той или иной специальной способности играют специальные задатки (например связанные с врождёнными свойствами соответствующего нервного аппарата) и специальная техника, тем меньшим может оказаться соответствие или даже тем больше диспропорция между специальными способностями и общей одарённостью. Чем менее специфически «технический» характер носит та или иная специальная способность, тем больше её соответствие, связь и взаимопроникновение с общей одарённостью. Нередко приходится встречать музыкантов с значительными способностями виртуозов-исполнителей и очень невысоким умственным уровнем. Но нельзя быть большим музыкантом, художником, не обладая общей даровитостью. Чем более высокого порядка та или иная специальная способность, тем теснее её взаимосвязь с общей одарённостью.

Развитие реальной конкретной личности совершается в конкретных условиях; в соответствии с конкретным ходом развития личности совершенно специфично и индивидуализированно, в каждом конкретном случае по-иному, развивается и её одарённость. Одарённость одного человека так же отлична от одарённости другого, как различна и их жизнь. Способности складываются в процессе развития; в процессе развития происходит специализация одарённости, в одном случае меньшая, в другом бОльшая; у одних — более, у других — менее равномерная, в зависимости от хода развития личности, в частности от направления и характера обучения — более односторонне специализированного или более всестороннего, политехнического, более или менее совершенного. В результате у одного человека можно констатировать общую даровитость, которая проявляется по разным направлениям, при отсутствии специализированного в одном направлении таланта; у другого развитие, благодаря условиям, в которых оно происходило, направлению и характеру обучения и т. д., пошло по определённому, специализированному руслу и привело к тому, что его способности в одном каком-нибудь направлении оформились как уже определившийся специальный талант. Более раннее и успешное развитие одной способности, опередившее развитие остальных, создаёт всё новые дополнительные предпосылки — путём привлечения интереса к данной области, особенно успешного продвижения и т. п. — для дальнейшего развития данной способности, которая более или менее значительно и ярко выступает у данного человека. У третьего, наряду с одним особенно ярко выявившимся и уже оформившимся талантом, отчётливо наметился второй; развитие идёт преимущественно по двум основным руслам.

Отношение между общей одарённостью и специальными способностями не является, таким образом, каким-то статическим отношением двух внешних сущностей, а изменяющимся результатом развития. В процессе развития возникает не только тот или иной уровень, но и та или иная — более или менее значительная, более или менее равномерная — дифференциация или специализация способностей. Конкретное отношение между общей и специальной одарённостью или общими и специальными компонентами одарённости человека, их различие и единство складываются в процессе развития и в процессе развития изменяются. Развитие специальных способностей, специфический профиль одарённости каждого человека является не чем иным, как выражением индивидуального пути его развития.

Само развитие специальных способностей является сложным процессом. Каждая специальная способность имеет свой специфический путь развития, в ходе которого она дифференцируется, формируется и отрабатывается. Для каждой из них конкретно, по-иному, специфично ставится и вопрос с роли природных предпосылок; для музыкального дарования, например, в котором существенную роль играют качества слуха, природные предпосылки имеют иное значение, чем для теоретических способностей в области науки.

Психология bookap

Специфичность пути развития специальных способностей сказывается и на времени их выявления. Можно эмпирически установить определённую хронологическую последовательность выявления творческих способностей. Рано проявляются дарования в искусстве, прежде всего в музыке. Поэтому очень существенное значение имеет та большая забота, которая у нас сейчас уделяется выявлению и развитию юных художественных дарований, в частности дарований музыкальных. Примерами очень раннего проявления музыкального творчества могут служить трёхлетний В. А. Моцарт, четырёхлетний Ф. Й. Гайдн, пятилетний Я. Л. Ф. Мендельсон, С. С. Прокофьев, выступивший композитором в 8 лет, Ф. Шуберт — в 11 лет, К. М. Вебер — в 12, Л. Керубини — в 13 лет. Но, за совсем редкими исключениями, самостоятельное творчество, имеющее объективное значение, проявляется лишь к 12-13 годам. В пластических искусствах призвание и способность к творчеству проявляются несколько позже — в среднем около 14 лет. У С. Рафаэля и Ж.-Б. Греза они проявились в 8 лет, у А. Ван-Дейка и Джотто — в 10 лет, у Б. Микель-Анджело — в 13 лет, у А. Дюрера — в 15 лет. В области поэзии склонность к стихосложению проявляется очень рано, но поэтическое творчество, имеющее художественную ценность, обнаруживается, несколько позже.

Вне области искусства, где личное творчество выступает раньше, чем в науке, наиболее ранним является техническое изобретательство. Поэтому вполне обоснованным и очень важным является то внимание, которое у нас уделяется юным изобретателям. Ж. В. Понселе, будучи 9 лет, разобрал часы, которые он купил, чтобы изучить их устройство, и потом собрал их как следует. Френель в том же возрасте посредством настоящих опытов нашёл, при какой длине и каком калибре снаряд из игрушечных пушек летит всегда дальше. В научной области творчество вообще проявляется значительно позже, обычно лишь после 20 лет. Раньше всех других дарований выявляются математические. Почти все учёные, проявившие себя до 20 лет, были математиками. Примерами раннего проявления математических дарований могут служить Б. Паскаль, Г. В. Лейбниц, И. Ньютон, Ж. Л. Лагранж, К. Ф. Гаусс, Э. Галуа и др.

Двигательные способности — определение, краткая характеристика и классификация

Сила, скорость, выносливость, гибкость — как это все можно назвать одним словом? Ответ прост: двигательные способности человека. Какие-то из них — врожденный потенциал, какие-то нуждаются в системном и целенаправленном развитии. Мы разберем двигательные способности по видам, представим их характеристику. Затронем также и внутреннюю их классификацию.

Определение понятия

Двигательные (физические) способности — это сочетание психофизических и морфологических человеческих свойств, которые будут отвечать требованиям какой-либо мышечной активности, обеспечивать эффективность ее воплощения в жизнь.

Надо сказать, что у разных людей — индивидуальные физические способности с рождения. Их последующее развитие или отсутствие оного еще больше увеличивает разницу между нами. Кроме того, кто-то может сконцентрироваться на совершенствовании себя в силовых способностях, кто-то — в плане выносливости, кому-то хочется быть гибким. Все это делает различия более существенными.

Отдельные двигательные физические способности — это и те качества, которыми мы можем охарактеризовать того или иного человека. Выносливый, быстрый, сильный, гибкий, ловкий и проч.

С нашим понятием честно связано другое — физические качества человека. Это врожденные анатомические, физиологические, психологические качества каждого из нас. Они напрямую влияют на развитие двигательных способностей человека. Кроме того, совершенствование последних зависит от следующего:

  • характера, силы воли;
  • жизненных целей;
  • окружающей среды, круга общения;
  • легкости освоения новых умений и навыков;
  • переносимости нагрузок и проч.

Виды способностей

Какие двигательные способности человека существуют? Основные — это следующие:

  • Силовые.
  • Координационные.
  • Скоростные.
  • Гибкость.
  • Выносливость.

Давайте разберем каждую из представленных категорий детально.

Способности силовые

Что это за двигательные способности человека? Их комплекс основывается на понятии «сила мышц». Так называется усилие, которое требуется человеку для совершения какого-либо движения, перемещения своего тела или же сохранения его положения в пространстве.

Мышечная сила в плане физических человеческих возможностей — способность преодолевать внешнее противодействие, препятствовать ему за счет собственных напряжений мускулатуры. Зависит она от следующего:

  • Мышечная масса.
  • Качество мышечной координации.
  • Сократительные свойства мускулатуры — соотношения красных и белых волокон ткани.
  • Центрально-нервные факторы.
  • Психологически-личностные предпосылки.

Как мышцы могут, собственно, демонстрировать свои силовые способности? Тут несколько вариантов:

  • Увеличение собственной длины.
  • Уменьшение собственной длины.
  • Без изменения собственной длины.
  • С изменением и длины, и мышечного напряжения.

Динамическая работа мышц — два первых случая, статическая работа — третий, статодинамическая — последний пример.

Разновидности силовых способностей

На основе всего сказанного данные двигательные способности человека разделяются на дополнительные категории:

  • Скоростно-силовые. Быстрые движения уступающей или преодолевающей формы, быстрое переключение от преодолевающей к уступающей работе, и наоборот. То есть действия, где наравне со скоростью важна и быстрота движения. Одной из разновидностей данных способностей будет «взрывная сила» — проявление больших величин силы в минимальное время.
  • Собственно-силовые. Внутри будет две разновидности. Первая — удержание в течение определенного периода предельных отягощений с максимальным напряжением мускулатуры. Вторая — перемещение объектов с большим весом.

Понятие «сила человека» также разделяется на две группы:

  • Абсолютная — максимальная сила, что будет проявлена человеком в каком-либо движении вне зависимости от веса его тела.
  • Относительная — величина силы, которая будет приходиться на 1 кг массы.

Скоростные способности

Скоростные двигательные способности — совокупность функциональных свойств, обеспечивающих выполнение физических действий за минимальное для текущих условий время.

Данные способности проявляются в двух формах — элементарной и комплексной.

К элементарным относится следующее:

  • Быстрая реакция человека на сигнал.
  • Выполнение локальных одиночных движений с максимальной для индивида быстротой.
  • Резкость — способность к быстрому началу какого-либо действия.
  • Способность выполнять определенные движения в максимально скоростном темпе.

Данные элементарные виды чаще всего сочетаются с иными двигательными способностями. Их сочетание (комплекс, иными словами) будет образовывать собой следующую группу. В комплексную категорию входит:

  • Скоростные стартовые способности. Это умение быстро набирать скорость на старте действия до максимальной индивидуально возможной.
  • Дистанционные скоростные способности. Выход на максимальный уровень дистанционной скорости.
  • Быстрое переключение с одного движения, действия на качественно другое.

Скоростные способности: основные факторы влияния

Как на формирование двигательных способностей, так и на их проявление, развитие в данном случае будет влиять следующее:

  • Подвижность нервных процессов. Что это значит? Быстрота перехода нервных процессов из состояния покоя в состояние возбуждения и обратно.
  • Соотношение волокон мышечной ткани, их эластичности, растяжимости.
  • Эффективность координации — межмышечной и внутримышечной.
  • Развитие волевых качеств, силы, координации, гибкости.
  • Уровень совершенства техники движений.

Что такое координация?

Самое общее определение — превращение действий своих органов в управляемую систему. На этом пути человек сталкивается со множеством трудностей — распределением собственного внимания между движениями суставов, частей тела, необходимостью их (движений) согласования, преодолением большого количества степеней свободы, присущих телу, упругой податливостью мускулатуры.

Для двигательной активности необходимо три типа координации:

  • Нервная. Согласование нервных процессов, которые через мышечное напряжение способны управлять движениями.
  • Мышечная. Согласование работы мышц, передающих от нервной системы и других адресантов команды управления на части тела.
  • Двигательная. Согласование сочетаний движений частей тела во времени и пространстве, что должно соответствовать выполняемой двигательной задаче.

Важно и понятие «координированность». Так называется гармоничное сочетание выполняемых движений и поставленной задачи, условий деятельности и состояния организма.

Координационные способности

Что же тогда будет считаться двигательно-координационными способностями? Это комплекс свойств индивида, который проявляется при решении различной координационной сложности двигательных задач. Они отвечают за успешность ее выполнения. Основа двигательной способности здесь — понимание поставленной задачи, быстрый поиск путей ее воплощения.

Какими конкретными видами они представлены? Прежде всего, выделяется следующее:

  • Дифференцирование различных параметров действия — силовых, временных, пространственных и проч.
  • Ориентация в пространстве.
  • Равновесие.
  • Соединение и перестраивание движений.
  • Быстрое приспособление к изменяющейся ситуации, необычно поставленной задаче.
  • Выполнение заданий в определенно заданном ритме.
  • Управление продолжительностью своей двигательной реакции.
  • Предвосхищение разнообразных признаков движений, условий их выполнения, изменения окружающей обстановки и проч.
  • Рациональное расслабление мускулатуры.

Отметим, что в жизни данные способности проявляются более не в чистом виде, а в различных сочетаниях друг с другом.

Что такое ловкость

Ловкость выступает объединяющей составляющей всех перечисленных координационных способностей. Она необходима для выполнения двигательных задач в необычных, быстро и неожиданно изменяющихся условиях, при осложнении обстановки. Ловкость позволяет быстро выйти из трудной ситуации, проявить приспосабливаемость, маневренность, перенаправленность действий. Это готовность индивида к непредсказуемым и внезапным, не зависящим от него воздействиям.

Ловкость не является сугубо физическим качеством. Большая роль в совершенствовании двигательной способности за центральной нервной системой. Многие ученые причиной ловкости называют мудрость. В данном случае это определенный опыт поведения в самых различных ситуациях.

Ловкость — психофизическое качество, которое невозможно измерить количественно. Важно отметить и ее неповторимость — у каждого человека сфера развития данной способности будет индивидуальной.

Выносливость

Простое и емкое определение — способность противостоять во время выполнения мышечной задачи естественному физическому утомлению.

Главных критериев тут два:

  • Время, в течение которого осуществляется заданная мышечная работа.
  • Постоянство верного выполнения заданных действий.

Как двигательная способность, выносливость разделяется на два вида:

  • Общая. Способность выполнять длительное время работу умеренной интенсивности. Считается, что на данную выносливость более всего влияет настоящая окружающая среда.
  • Специальная. Это уже вид выносливости, соотносящийся с задачей, которую выполняет человек, — скоростной, координационной, силовой. Зависит от комплекса факторов — потенциала мышечно-нервного аппарата, рациональной техники владения собственным телом, быстроты растраты мышечной энергии и проч.

Общая выносливость служит предпосылкой специальной. Однако различные виды этой способности ничтожно зависимы друг от друга. Так, человек с хорошо развитой силовой выносливостью не всегда показывает отличные результаты по выносливости координационной.

Гибкость

Гибкостью называются определенные свойства морфологического аппарата, что обуславливают подвижность определенных частей человеческого тела относительно друг друга, отвечают за способность выполнять движения с большой амплитудой.

Внутри себя способность делится на две категории:

  • Активная. Способность достигать больших амплитуд движений за счет сокращения мускулатурных групп, проходящих через определенный сустав.
  • Пассивная. Наибольшая амплитуда движений, которая достигается за счет приложения внешних сил к движущейся части тела — снаряда, отягощения, усилий спортпартнера и проч.

Гибкость также может быть общей (подвижностью всех суставов тела) и специальной (предельной подвижностью конкретных суставов, соответствующих требованиям к определенной деятельности).

Вот мы разобрали все виды двигательных способностей человека. Как вы видите, они не независимы, а тесно переплетены между собой.

§ 4. СПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА | 9 класс учебник «Человек и Общество»

§ 4. СПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА


 Способности. Характеристика таланта. Память. Интеллект.

Что такое способности? Индивидуальные параметры личности являются субъективными предпосылками плодотворного выполнения ею определенного вида деятельности.

Способности — индивидуально-психологические особен­ности личности, являющиеся условием успешного выпол­нения той или иной продуктивной деятельности и прояв­ляющиеся в том, насколько индивид быстро и основательно, легко и прочно осваивает способы ее организации и осуще­ствления.

Долгое время в истории философии считалось, что способности являются специфической силой, изначально свойственной индивиду и передающейся по наследству. В настоящее время также немало сторонников этой позиции. В научной литературе иногда встречаются такие предположения, основанные на достижениях современной генетики. Но способности нельзя отождествлять с накопленными индивидом знаниями, умениями и навыками.

Большинство ученых врожденные свойства человека, его анатомо-физиологические особенности относят к предпосылкам развития его способностей, формирование которых происходит в сложной системе взаимоотношений индивида с другими людьми, в процессе выполнения им различных видов деятельности. Существуют комплексные структуры способностей, состоящие из различных компонентов и проявляющиеся при выполнении конкрет­ного вида деятельности. Это связано с широко распро­страненным явлением компенсации: в основе одинаковых достижений при выполнении какой-либо деятельности могут лежать различные способности, в то же время одна и та же способность может быть условием успеш­ности несхожих видов деятельности. Этим объясняется различие в личностных и физиологических харак­теристиках людей, показывающих высокий уровень развития способностей в определенном виде деятельности.

Большое практическое значение, в частности для профессиональной ориентации, имеет диагностика сложившихся способностей (возможность их становления) при профессиональном отборе и в спорте. Наиболее распространенной формой оценки степени выраженности способностей являются тесты, которые могут дать также и количественные оценки.

В педагогических и психологических исследованиях видное место занимают проблемы формирования способностей к конкретным видам деятельности. В них отражены возможности развития способностей через создание личностной установки на овладение предметом деятельности. Особое значение имеет научная отработка программ действия по освоению данного вйда деятельности.

Созданы, например, методики по развитию музыкаль­ного слуха у лиц, не имеющих его. По этой методике дети, раньше не понимавшие музыку и пение, научились мастерски играть на музыкальных инструментах. Можно и человека, никогда в жизни не прикасавшегося к кисти, сделать неплохим художником. Это доказывает, что в каждом человеке скрыта энергия, в том числе и богатые ресурсы творческих способностей.

Характеристика таланта. Качественный уровень развития способностей выражается понятиями талант и гениальность. Талантом называют такую совокупность способностей. которая позволяет получить продукт дея­тельности, отличающийся новизной, высоким совершенством общественной значимостью.

* v шествует множество типов и видов таланта. Все »ни необходимы человечеству. Это может быть | оголютный слух или зрение, комбинаторство, молние­носная реакция или способность к художественному творчеству. Главная цель при этом — как можно раньше разбудить талант в человеке, включить его в соот­ветствующую сферу деятельности.

Многие ученые придерживаются мнения, что талант передается по наследству. По их формулировке, некая волшебная сила не исчезает, а передается из поколения в поколение.

Пример

В генеалогическом древе Иоганна Себастьяна Баха пятьдесят шесть музыкантов, из которых двадцать — мастера самого высокого уровня.

Но есть и примеры, опровергающие это утверждение. Многие гении вышли из простых людей, в роду которых не было выдающихся личностей.

Интеллектуальные ресурсы человека. Канадский патофизиолог Г. Селье в своей книге об организации научных работ пришел к заключению, что энергия мышления мозга человека сравнима с физической энергией атомного ядра. То есть возможности человека, с теоретической точки зрения, нескончаемы и безграничны.

Известно, что некоторые люди во время стрессовых ситуаций совершают удивительные поступки. Однажды в Чехословакии рабочий смог удержать плечом груз, падавший с крана. Также не выдумка, что есть люди, способные мгновенно вычислить корень 21-й степени из 21-значного числа; определить, что первое января сто восьмидесятого года — это пятница; сказать, в какой день следующей осени, в какой области Западной Европы какая будет погода. Человек может угадать будущее или за тысячи километров почувствовать состояние близкого ему человека в чрезвычайной ситуации. И все это не «идеалистическая мистификация», а явления, доказанные и подтвержденные экспериментами. Сейчас нет однозначного мнения среди ученых и о так называемой телепатии. Мы знаем только, что это загадочное явление позволяет осуществлять коммуникацию между людьми.

По предположениям физиологов, мозг человека состоит из 15 млрд, нервных клеток — нейронов. Но человек использует лишь малую часть возможностей своего мозга. По некоторым сведениям, обычный человек в своей деятельности использует всего 4% всех нервных клеток мозга, а остальные 96% находятся в резерве. Психологи отмечают, что даже самые великие ученые используют всего 7—8% своих потенциальных возможностей. При наличии хорошего образования и воспитания человек со средними способностями сможет освоить информацию тридцати томов энциклопедии и овладеть пятью-шестью различными языками.

Можно с уверенностью сказать, что с помощью кибернетики, объединившей ряд наук, можно будет поднять наш уровень мышления. В настоящее время с использованием кибернетических конструкций созданы модели логических операций и ряда умственных действий. Английский математик и философ Бертран Рассел считает, что человека можно научить творчеству, как любому виду деятельности.

Память человека и ее возможности. Память — процес­сы организации и сохранения прошлого опыта, делающие возможным его повторное использование в деятельности или возвращение в сферу сознания.

Память связывает прошлое субъекта с его настоящим и будущим и является важнейшей познавательной функцией, лежащей в основе развития и обучения.

Память делится на подсистемы — долговременную, кратковременную и гипотетическую — сенсорную (лат. sensus — «чувство, ощущение”).

Юлий Цезарь, Александр Македонский, персидский царь Кир знали в лицо и по именам каждого воина своей армии, доходившей численностью до 30 тыс. человек. Фемистокл знал 20 000 жителей греческой столицы в лицо и по имени. А Сенека мог повторить в исходном порядке один раз услышанные 2000 несвязанных слов. Математик Леонард Эйлер знал наизусть шесть степеней всех чисел до ста. Академик С.А. Чаплыгин и шахматист Гарри Каспаров запоминали номер телефона, случайно набранный пять лет назад.

В быстром течении жизни человек запоминает все, что оставляет в его сознании какой-либо след, все, что заставляет задуматься, — неординарные события в жизни, слова, звуки, цвета заката какого-либо вечера. По расчетам Джона фон Неймана, крупного американского математика и кибернетика современности, человеческий мозг может запомнить около 1020 единиц информации. Для сравнения 1Ш это примерно равно информации миллионов томов книг Московской центральной библио­теки, считающейся одной из самых крупных в мире. Если обратить внимание на способность к запоминанию у людей, искусства, то можно найти множество удивительных примеров.

Среди казахских сказителей были люди, способные читать один за одним множество поэм. Это явление также свойственно и киргизским певцам — манасши. Дина Нурпеисова в детстве могла, услышав один раз кюй в исполнении Курмангазы, в точности воспроизвести его. Моцарт мог воспроизвести однажды услышанную сложную и длинную пьесу. Такими способностями к запоминанию удивлял своих современников и русский композитор и пианист С. Рахманинов. Бетховен написал много своих произведений, уже будучи абсолютно глухим.

Интеллект (лат. intellectus — «познание, понимание, рассудок”) — способность человека к мышлению, рациональ­ному познанию. В основном это понятие связьюается с умственным развитием личности. Природа интеллекта отлична от таких способностей души, как чувство, воля, интуиция, воображение и т.п.

В современной психологии понятие интеллект употребляется главным образом в теории индивидуально — топологических особенностей развития личности. Существует понятие определения уровня интеллектуальности человека. Это коэффициент интеллектуальности (англ. Intellectual quotent — сокращенно IQ) — показатель умственного развития, уровня имеющихся знаний и осведомленности, получаемый на основе различных тестовых методик. По мнению большинства психологов, IQ оценивает главным образом личный уровень знаний индивида.

Вопрос и задание

1.              Изменилось ли ваше мнение о собственных способностях после ознакомления с материалами этого параграфа? 2. Расскажите об отличиях между понятиями способность, талант и интеллект.

Для обсуждения

Может ли школа раскрыть все способности ребенка? Если нет, то что, по-вашему, нужно изменить?

Психологические способности человека в XXI веке

29.09.2012 Ярослав Борщов

Человек обладает особой тончайшей материей – психикой, которая определяет различные психологические способности и внутренние резервы нашего организма.

Но что кроется за такими способностями?

Любые психологические способности являются индивидуальными психическими особенностями, проявляющимися в человеческой деятельности на основе задатков, от которых зависит процесс осуществления, а также степень успешности деятельности.

Под общими способностями понимается совокупность потенциальных (врожденных, наследственных) характеристик человека, которых определяют его готовность к деятельности.

Какие психологические способности встречаются у людей?

Обучаемость — общая человеческая способность к усвоению нового материала, получению новых знаний, приобретению навыков — способов деятельности; она также отображает темп и качество усвоения знаний, приобретения умений и навыков.

Креативность – гибкость, нестандартность мышления, способность порождать большое число оригинальных идей, использовать необычные способы интеллектуальной деятельности в самых разнообразных условиях жизненных условиях.

Разделяют также теоретические (умение воспринимать информацию, рассуждать, делать умозаключения) и практические (умение усваивать навыки и воплощать их в действии) способности.

Естественными, заложенными в нас природой, способностями являются те способности, которые есть у всех людей с момента рождения. Это память, восприятие, элементарное мышление, общение.

Учебные способности человека проявляются при успешном овладении нами различными знаниями, навыками, умениями, а также в формировании личностных качеств; творческие способности реализуется – при создании новых, никем до этого не созданных предметов духовной, материальной культуры.

Коммуникативные способности человека – способности к общению, взаимодействию с другими людьми.

Таким образом, психологические способности человека – это совокупность различных особенностей и возможностей человека, которые позволяют нам нормально жить, развиваться, заниматься активной деятельностью, совершенствоваться и сосуществовать с другими людьми в одной семье, коллективе, обществе.

Не будь у нас таких способностей, мы бы просто не знали, что значит быть разумным человеком и полагались бы только на одни животные инстинкты.

Эти статьи блога Вам должны быть интересны:

Индивидуальные различия в обучающем потенциале людей

  • Омрод, Дж. Э. Человеческое обучение (Pearson, 2012).

  • Космидес Л. и Туби Дж. Эволюционная психология: новые взгляды на познание и мотивацию. год. Преподобный Психолог. 64 , 201–229 (2013).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Спелке, Э.S. в Language in Mind: Advances in the Investigation of Language and Thought (редакторы Gentner, D. & Goldin-Meadow, S.) (MIT Press, 2003).

  • Томаселло, М. Естественная история человеческого мышления (Harvard University Press, 2014).

  • Паабо, С. Многообразие происхождения человеческого генофонда. Нац. Преподобный Жене. 16 , 313–314 (2015).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Аткинсон Р.и Шиффрин, Р. в Психология обучения и мотивации: достижения в исследованиях и теории (под ред. Спенса, К. и Спенса, Дж.) Vol. 2 (Академическая пресса, 1968).

  • Баддели, А. Рабочая память: взгляд назад и взгляд вперед. Нац. Преподобный Нейроски. 4 , 829–839 (2003).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Барруйе, П., Портрат С. и Камос В. О законе, относящемся к обработке и хранению в оперативной памяти. Психология. Ред. 118 , 175–192 (2011).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Кинч, В. Понимание: парадигма познания (Cambridge University Press, 1998).

  • Anderson, J. R. et al. Комплексная теория разума. Психология.Ред. 111 (4), 1036–1060 (2004).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Голдуотер М., Шалк Л. Реляционные категории как мост между когнитивными и образовательными исследованиями. Психология. Бык. 729–757 (2016).

  • Шальк, Л., Заальбах, Х. и Стерн, Э. Подходы к передаче формальных принципов: какой путь выбрать? ПЛОС ОДИН 11 (2), e0148787, doi:10.1371/journal.pone.0148787 (2016).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Chase, WG, Ericsson, KA в The Psychology of Learning and Motivation (ed. Bower, GH) Vol. 16, 1–58 (Академическая пресса, Нью-Йорк, 1982).

  • Рейф, Ф. Применение когнитивных наук в образовании: мышление и обучение в научных и других сложных областях (MIT Press, 2008).

  • Браун А.& De Loache, J. in Siegler Children’s Thinking: What developments (L. Erlbaum Associates, 1978).

  • Кэри, С. Происхождение понятий: резюме. Поведение. Мозг. науч. 34 , 113–167 (2011).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Keil, F.C. & Newman, G. в Handbook of Research on Conceptual Change (ed.Восниаду, С.) 83–101 (Эрлбаум, 2008).

  • Стерн, Э. в Педагогика – преподавание для обучения (ред. Томлинсон, П.Д., Докрелл, Дж., Винн, П.) 153–169 (Британское психологическое общество, 2005).

  • Шнайдер, М. и Стерн, Э. Отношения развития между концептуальным и процедурным знанием: мультиметодный подход. Дев. Психол. 46 (1), 178–192 (2010).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Аткинсон Р.К. и Ренкл, А. Интерактивная среда обучения, основанная на примерах: использование интерактивных элементов для поощрения эффективной обработки проработанных примеров. Учеб. Психол. Ред. 19 , 375–386 (2007).

    Артикул Google ученый

  • Шварц, С., Чейз, Д. Л., Оппеццо, К. С., М., А. и Чин, Д. Б. Практика против изобретения с контрастными случаями: влияние рассказа первым на обучение и передачу. J. Образование. Психол. 103 (4), 759–775 (2011).

    Артикул Google ученый

  • Циглер, Э. и Стерн, Э. Отсроченные преимущества изучения элементарных алгебраических преобразований посредством контрастных сравнений. Учиться. Инстр. 33 , 131–146 (2014).

    Артикул Google ученый

  • Зепеда, К.Д., Ричи, Дж. Э., Роневич, П. и Нокс-Малах, Т. Дж. Прямое обучение метапознанию приносит пользу подросткам в изучении науки, передаче и мотивации: исследование in vivo. J. Образование. Психол. 107 , 954–970 (2015).

    Артикул Google ученый

  • Андерсон Л.В., Кратволь Д.Р., и др. . (редакторы) Таксономия обучения, преподавания и оценки: пересмотр таксономии образовательных целей Блума (Allyn & Bacon, 2001).

  • Кармилофф-Смит, А. За пределами модульности: перспектива развития когнитивной науки (MIT, 1992).

  • Спелке, Э. С. и Кинзлер, К. Д. Основные знания. Дев. науч. 10 , 89–96 (2007).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Фергюсон Б. и Ваксман С. Р. Что за [звуковой сигнал]? Шестимесячные дети связывают новые коммуникативные сигналы со смыслом. Познание 146 , 185–189 (2016).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Ваксман, С. Р. и Госвами, У. в Раннее развитие детей и более поздние достижения (редакторы Пауэн, С. и Борнстейн, М.) (Cambridge University Press, 2012).

  • Пинкер, С. Материал мысли: язык как окно в человеческую природу (Viking, 2007).

  • Голинкофф, Р. М., Ма, В., Сонг, Л. и Хирш-Пасек, К. Двадцать пять лет использования интермодальной парадигмы предпочтительного взгляда для изучения овладения языком: чему мы научились? Перспец. Психол. науч. 8 , 316–339 ​​(2013).

    Артикул Google ученый

  • МакКринк, К. и Винн, К. Сложение и вычитание больших чисел у 9-месячных младенцев. Психология.науч. 15 , 776–81 (2004).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Лемер, К., Дехане, С., Спелке, Э. и Коэн, Л. Приблизительные количества и точные числовые слова: диссоциируемые системы. Нейропсихология 41 , 1942–1958 (2003).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Сарнецка Б.У. и Кэри, С. Как счет представляет число: что дети должны выучить и когда они это выучат. Познание 108 (3), 662–674 (2008).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Ифра Г. Универсальная история чисел (Wiley, 1999).

  • Александр, А. Исследовательская математика: риторика открытий и появление бесконечно малых методов. Конфигурации 9 (1), 1–36 (2001).

    Артикул Google ученый

  • Ли, С. А., Соврано, В. А. и Спелке, Э. С. Навигация как источник геометрических знаний: использование маленькими детьми длины, угла, расстояния и направления в задаче переориентации. Познание 123 , 144–161 (2012).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Диллон, М.Р. и Спелке, Э. С. Геометрия керна в перспективе. Дев. науч. 18 , 894–908 (2015).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Пауэлл, Б. Б. Письмо: Теория и история технологии цивилизации (Блэквелл, 2009).

  • Зиглер, Дж. К. и Госвами, У. Грамотность на разных языках: похожие проблемы, разные решения. Дев. науч. 9 (5), 429–36 (2006).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Agrillo, C. Доказательства наличия двух систем счисления, которые схожи у людей и гуппи. ПЛОС ОДИН 7 (2), e31923 (2012).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Коэн, А. и др. . Когда подросток становится взрослым? Оценка когнитивного контроля в эмоциональном и неэмоциональном контекстах. Психология. науч. Предварительная онлайн-публикация 27 , 549–562 (2016).

  • Зелазо, П. Д. Развитие сознательного контроля в детстве. Тенденции Cogn. науч. 8 , 12–17 (2004).

    Артикул пабмед Google ученый

  • ДеЛош, Дж.S., & Ganea, PA в Learning and the Infant Mind (eds Woodward, A. & Needhman, A.) (Oxford University Press, 2009).

  • Бине А. и Саймон Т. Развитие интеллекта у детей. Балтимор, Уильямс и Уилкинс. (Перепечатано в 1973 г., Нью-Йорк: Arno Press; 1983 г., Салем, Нью-Хэмпшир: Ayer Company). Том 1973 г. включает репринты многих статей Бине о тестировании (1916 г.).

  • Стерн В. Психологические методы проверки интеллекта (Warwick & York.№ 13 1914 г.).

  • Йеркес, Р. М., Бриджес, Дж. В., и Хардвик, Р. С. Балльная шкала для измерения умственных способностей (Warwick & York, 1915).

  • Burt, C. Справочник по испытаниям. Для использования в школах (PS King & Son, Лондон, 1923 г.).

  • Спирмен, К. Общий интеллект, объективно определенный и измеренный. утра. Дж. Психол. 15 , 201–293 (1904).

    Артикул Google ученый

  • Дженсен, А.R. Фактор g: наука об умственных способностях . (Прегер, 1998).

  • Скучный, Э. Г. Интеллект как тесты для проверки Ит. Новая Республика 36 , 35–37 (1923).

    Google ученый

  • Готтфредсон, Л. С. Почему g имеет значение: сложность повседневной жизни. Интеллект 24 (1), С. 79–132 (1997).

    Артикул Google ученый

  • Рот Б. и др. Интеллект и школьные оценки: метаанализ. Интеллект 53 , 118–137 (2015).

    Артикул Google ученый

  • Стренце, Т. Интеллект и социально-экономический успех: метааналитический обзор продольных исследований. Интеллект 35 , С. 401–426 (2007).

    Артикул Google ученый

  • Шмидт, Ф.Л. и Хантер Дж. Общие умственные способности в сфере труда: профессиональные достижения и производительность труда. Дж. Перс. соц. Психол. 86 , 162–173 (2004).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Дири, И. Дж., Уайтман, М. К., Старр, Дж., Уолли, Л. Дж. и Фокс, Х. К. Влияние детского интеллекта на дальнейшую жизнь: продолжение шотландских психических исследований 1932 и 1947 годов. Дж. Перс. соц. Психол. 86 (1), 130–147 (2004).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Дири, И. Дж. Влияние детского интеллекта на более позднюю жизнь: продолжение шотландских интеллектуальных исследований 1932 и 1947 годов. J. Pers. соц. Психол. 86 (1), 130–147 (2004).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Кэрролл, Дж.B. Когнитивные способности человека: обзор факторно-аналитических исследований . (Издательство Кембриджского университета, 1993).

  • McGrew, K. От редакции: Теория CHC и проект когнитивных способностей человека: стоя на плечах гигантов исследований психометрического интеллекта. Интеллект 37 , 1–10 (2009).

    Артикул Google ученый

  • Варфоломей, Д., Аллерханд, М. и Дири, И. Измерение умственных способностей: сравнение модели Бондса Томсона и g-модели Спирмена. Интеллект 41 , 222–233 (2013).

    Артикул Google ученый

  • Пломин Р., ДеФрис Дж. К., Кнопик В. С., Найдерхайзер Дж. М. Behavioral Genetics , 6-е изд., (Worth Publishers, 2013).

  • Пломин Р. и Дири И. Генетика и различия в интеллекте: пять особых выводов. Мол. Психиатрия 20 , 98–108 (2015).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Woltereck, R. Weitere Experimentelle Untersuchungen über Artveränderung, speziell über das Wesen количественное определение Artunterschiede bei Daphniden]. Verhandlungen der Deutschen Zoologischen Gesellschaft 19 , 110–73 (1909).

    Google ученый

  • Ридли, М. Природа через воспитание: гены, опыт и то, что делает нас людьми . (Издательство HarperCollins, 2003 г.).

  • Кеттелл, Р. Б. Тест интеллекта без культуры. J. Образование. Психол. 31 , 161–179 (1940).

    Артикул Google ученый

  • Cliffordson, C. & Gustafsson, J.E. Влияние возраста и обучения на интеллектуальные способности: оценки, полученные на основе анализа непрерывных колебаний возраста и продолжительности обучения. Интеллект 36 , 143–152 (2008).

    Артикул Google ученый

  • Schneider, W., Niklas, F. & Schmiedeler, S. Интеллектуальное развитие от раннего детства до раннего взросления: влияние ранних различий IQ на стабильность и изменение с течением времени. Учиться. Индивид. Отличаться. 32 , 156–162 (2014).

    Артикул Google ученый

  • Беккер, М., Людтке, О., Траутвайн, У., Келлер, О. и Баумерт, Дж. Дифференциальное влияние школьного отслеживания на психометрический интеллект: делают ли академические школы учеников умнее? J. Образование. Психол. 104 , 682–699 (2012).

    Артикул Google ученый

  • Turkheimer, E., Haley, A., Waldron, M., D’Onofrio, B. & Gottesman, I. Социально-экономический статус изменяет наследуемость IQ у маленьких детей. Психология. науч. 14 , 623–628 (2003).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Такер-Дроб, Э. М. и Бейтс, Т. С. Большие межнациональные различия во взаимодействии генов и социально-экономического статуса в отношении интеллекта. Психология. науч. 27 , 138–149 (2016).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Такер-Дроб, Э.М. и Брайли, Д.А. Преемственность генетических и средовых влияний на познание на протяжении всей жизни: метаанализ лонгитюдных исследований близнецов и усыновления. Психология. Бык. 140 , 949–979 (2014).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Гараас, Т. и Помплун, М. Время осмотра и визуально-перцептивная обработка. Видение Рез. 48 , 523–537 (2008).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Колом, Р., Абад, Ф. Дж., Кирога, М. А., Ших, П. К. и Флорес-Мендоса, К. Рабочая память и интеллект тесно связаны между собой, но почему? Интеллект 36 , 584–606 (2008).

    Артикул Google ученый

  • Обэрауэр, К., Сю, Х.-М., Вильгельм, О.& Wittmann, WW Какие функции рабочей памяти предсказывают интеллект? Интеллект 36 , 641–652 (2008).

    Артикул Google ученый

  • Харрисон З., Шипстед Р. и Энгл Р. Почему объем рабочей памяти связан с задачами матричного мышления? Мем. Когнит. 43 , 389–396 (2015).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Юнг Р.Э. и Хайер, Р. Дж. Теория теменно-лобной интеграции (P-FIT) интеллекта: сходящиеся данные нейровизуализации. Поведение. наук о мозге. 30 , 135–187 (2007).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Нойбауэр, А. К. и Финк, А. Интеллект и нейронная эффективность. Неврологи. Биоповедение. Ред. 33 , 1004–1023 (2009).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Нуссбаумер, Д., Грабнер, Р. и Стерн, Э. Нейронная эффективность в задачах на рабочую память: влияние потребности в задаче. Интеллект 50 , С. 196–208 (2015).

    Артикул Google ученый

  • Борнстейн, М. Х., Хан, К. и Вольке, Д. Системы и каскады в когнитивном развитии и успеваемости. Детская разработка. 84 , 154–162 (2013).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Пауэн, С. Развитие в раннем детстве и последующие результаты . (Издательство Кембриджского университета, 2012 г.).

  • Брэннон, Э. М. и Ван де Валле, Г. А. Развитие порядковых числовых навыков у детей младшего возраста. Когнит. Психол. 43 (1), 53–81 (2001).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Голинкофф, Р. М. и Хирш-Пасек, К. Детский мастер слова: от ассоциативного до социального изощренного. Курс. Направления Псих. науч. 15 , 30–33 (2006).

    Артикул Google ученый

  • Хамбрик, Д. З. и Мейнц, Э. Дж. Ограничения предсказательной силы опыта и знаний в конкретной области в квалифицированной работе. Курс. Направления Псих. науч. 20 , 275–279 (2011).

    Артикул Google ученый

  • Грабнер Р., Стерн Э. и Нойбауэр А. Индивидуальные различия в шахматном мастерстве: психометрическое исследование. Акта. Психологический 124 , 398–420 (2007).

    Артикул Google ученый

  • Любинский Д.и Бенбоу, К.П. Исследование не по годам развитой математики молодежи после 35 лет: выявление предпосылок для развития знаний в области математических наук. перспективы на. Психология. науч. 1 , 316–343 (2006).

    Google ученый

  • Эрикссон, К. А., Крампе, Р. Т. и Теш-Рёмер, К. Роль преднамеренной практики в достижении профессиональных результатов. Психология. Ред. 100 , 363–406 (1993).

    Артикул Google ученый

  • Hambrick, D.Z. и др. Целенаправленная практика: это все, что нужно, чтобы стать экспертом? Интеллект 45 , 34–45 (2014).

    Артикул Google ученый

  • Любински, Д. и Бенбоу, К. Изучение не по годам развитой математики молодежи после 35 лет: выявление предпосылок для развития знаний в области математических наук. чел. Психол. науч. 1 , 316–345 (2006).

    Артикул Google ученый

  • Акерман, П. Л. и Рольфхус, Э. Л. Локус интеллекта взрослых: знания, способности и черты, не связанные со способностями. Психология. Старение. 14 , 314–330 (1999).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Рольфхус, Э.Л. и Акерман П.Л. Оценка индивидуальных различий в знаниях: структуры и черты знаний. J. Образование. Психол. 91 , 511–526 (1999).

    Артикул Google ученый

  • Kuncel, N. R. & Hezlett, S. A. Стандартизированные тесты предсказывают успехи аспирантов. Наука 315 , 1080–1081 (2007 г.).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Фрей, М.C. & Detterman, DK Учебная оценка или г? взаимосвязь между SAT и общими когнитивными способностями. Психология. науч. 15 (6), 373–398 (2004).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Границы | Нейронные и генетические основы человеческих способностей

    Введение

    Понимание различий в чертах человеческих способностей, таких как познание, эмоции или поведенческие тенденции, представляет большой интерес в области нейропсихологии.Использование таких черт способностей может облегчить нейропсихиатрическую диагностику и лечение, а также позволить прогнозировать индивидуальные риски. Это может помочь понять причины различных состояний, таких как хроническая боль (Alais et al., 2010; Vachon-Presseau et al., 2016), нарушения развития нервной системы (Barch et al., 2019), аутизм (Happé and Frith, 1996). реабилитация после инсульта (Carlozzi et al., 2017; Johnson et al., 2017), болезнь Альцгеймера (Snyder et al., 2011) и другие нейропсихиатрические состояния (Hayden et al., 2018). В то время как черты личности широко изучались (Gerlach et al., 2018), человеческие способности, включая поведенческие и неврологические функции, все еще недостаточно изучены.

    Человеческие способности по сравнению с личностью менее четко определены. Тем не менее, набор инструментов Национального института здравоохранения (NIH), который обеспечивает единую оценку неврологической и поведенческой функции, дает количественную оценку их полного спектра. Он сочетает в себе различные наборы показателей, в том числе шкалы для эмоциональных, когнитивных, двигательных и сенсорных функций, чтобы обеспечить полный спектр индивидуальной оценки, что делает этот набор данных естественным кандидатом для картирования человеческих способностей.Было показано, что измеряемые параметры реакции являются чувствительными и эффективными при обнаружении тонких различий между участниками, а основные характеристики способностей, описываемые отдельными задачами, такие как когнитивные и двигательные навыки, хорошо изучены (Gershon et al., 2013). . Его актуальность в медицинских исследованиях хорошо известна, демонстрируя полезность, например, при клиническом инсульте (Carlozzi et al., 2017), классификации инвалидности (Hessl et al., 2016) и восстановлении после травмы головного мозга (Tulsky et al., 2017). .Кроме того, ожидается, что человеческая способность предсказывать результаты в реальном мире, такие как социально-экономический статус, уровень образования и проблемы со здоровьем, точно так же, как это делают черты личности (Eisenberg et al., 2019).

    Помимо предоставления полной базы человеческих способностей, мы исследовали их биологическое происхождение. Мы использовали набор данных для крупномасштабного анализа независимых компонентов (ICA) Human Connectome Project HCP для молодых взрослых (Van Essen et al., 2012), чтобы определить, представлены ли эти черты способностей свойствами мозга, такими как морфология и функциональная связность.

    Кроме того, мы оценили, играет ли наследуемость роль в определении черт способностей, с целью оценить, насколько вариации конкретной черты способности обусловлены факторами окружающей среды по сравнению с генетическими различиями. Мы предположили, что черты способностей со значительными корреляциями в биологии мозга также будут демонстрировать значительную наследуемость, поскольку оба они указывают на общую биологическую основу.

    Методы

    В этом разделе мы покажем, как мы построили статистические модели, лежащие в основе анализа, и какие решения были приняты на каждом этапе процесса.Станет ясно, что каждый шаг мотивирован данными; все параметризации естественны для этих наборов данных.

    Данные

    В нашем первоначальном анализе мы использовали нормативный набор данных NIH Toolbox (Gershon, 2016), который содержит данные о здоровых субъектах на протяжении всей их жизни. Возраст 17 лет и младше проверяется по-разному, поэтому мы сосредоточились на возрасте 18 лет и старше. Кроме того, мы сделали выводы, используя данные из базы данных Human Connectome Project (HCP) 1200 молодых людей (в возрасте 18–35 лет) (Van Essen et al., 2012). В данных HCP мы использовали как оценки NIH Toolbox, так и структурированные данные семьи, что позволило идентифицировать близнецов, братьев и сестер, а также сводных братьев и сестер. Это позволило нам провести параллели с исходными нормативными данными NIH Toolbox и связать их с результатами наследуемости. Кроме того, также из выпуска данных HCP 1200 мы извлекли данные структурной и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ).

    Во-первых, данные были отфильтрованы, и в оба набора данных были включены только оцениваемые переменные NIH Toolbox.Статистический анализ проводился без учета возраста и пола (данные NIH Toolbox используют пол вместо биологического пола), в дополнение к другим демографическим переменным. Позже они были использованы для анализа характера предметных кластеров. Набор окончательных переменных приведен в дополнительной таблице 4 и используется как в нормативном наборе данных NIH Toolbox, так и в данных HCP для молодых взрослых. Включена 31 переменная в областях познания, моторики, сенсорики и эмоций.

    Во избежание чрезмерного вменения были включены только участники в возрасте 18 лет и старше, которые сообщили более 70% рассматриваемых переменных.В наборе данных HCP были исключены все участники с проблемами контроля качества в фМРТ. Осталось 778 человек в возрасте от 18 до 35 лет (дополнительный рисунок 1). Показатели силы хвата и ловкости в наборе инструментов напрямую выводятся из необработанных оценок. Мы используем их как в наборе данных NIH Toolbox, так и в наборе данных HCP.

    После фильтрации индивидуальные оценки для наборов данных были масштабированы. Окончательные нормативные данные NIH Toolbox были стандартизированы для среднего нуля и стандартного отклонения, равного единице.Данные HCP были масштабированы по этим значениям NIH Toolbox, чтобы обеспечить совместимость между двумя наборами данных: мы определили среднее значение и стандартное отклонение для каждой переменной нормативных данных NIH Toolbox и использовали z-оценку соответствующих данных HCP Toolbox, используя их.

    Факторный анализ

    Сначала мы уменьшили размерность данных. Это позволяет выявить лежащие в основе обобщенные переменные и может быть использовано для уменьшения шума (Revelle, 2009). Мы протестировали как основные компоненты (PCA), так и методы факторного анализа (FA) и сравнили их по их вероятностям.В моделях факторного анализа часть модели, описывающая ошибку, обрабатывается более гибко, в отличие от основных компонентов (Hastie et al., 2009) (дополнительный рисунок 2A). Основные компоненты моделируют ошибку с помощью ковариационной матрицы ∝ σ 2 𝕀, где 𝕀 — идентичность, а факторный анализ смягчает ее до ∝diag(σ12, σ22,…, σN2).

    Параллельный анализ (Horn, 1965) использовали для получения оптимального количества компонентов. Этот подход сравнивает собственные значения ковариационных матриц: одну для нормативных данных NIH Toolbox и одну на основе белого шума.Факторы, соответствующие собственным значениям, меньшим, чем коэффициенты ковариации шума, были отброшены (дополнительная фигура 2B). Здесь мы выбираем четыре фактора для описания нормативного набора данных NIH Toolbox. Этот выбор находится на консервативной стороне того, сколько функций следует включить. Разложения факторного анализа уникальны только до поворота (Hastie et al., 2009), поэтому есть некоторая свобода в выборе точного состава скрытых переменных. Чтобы свести к минимуму перекрытие между ними, мы выбрали варимаксное вращение (Kaiser, 1958).Это максимизирует дисперсию квадратов нагрузок по столбцам, что приводит к наиболее блочно-диагональной форме матрицы нагрузок. Другими словами, коэффициенты переменных, которые вносят вклад в несколько скрытых факторов, минимизируются. Мы используем готовую реализацию ротации факторов в python (mvds314, 2017). Эти повороты не влияют на группировку субъектов. Для данных HCP была проведена идентичная факторная декомпозиция. На дополнительном рисунке 2B показано, что такое же количество факторов влияет на набор данных HCP.

    Кластеризация

    Кластерный анализ используется для демонстрации эквивалентности между чертами способностей в нормативном наборе инструментов NIH и наборе данных HCP. Мы кластеризуем данные, используя смешанные модели Гаусса (GMM). Преимущество их использования по сравнению с более непосредственными алгоритмами, такими как кластеризация k-средних, заключается в их обобщаемости: любую точку в факторном пространстве можно однозначно и легко сопоставить с кластером. Эквивалентно, каждой точке в координатном пространстве назначается вероятность попадания в любой кластер.Численно ряд распределений Гаусса соответствует плотности точек данных в четырехмерном факторном пространстве. С K гауссовыми компонентами его математическая форма имеет вид p(x)=∑k=1KπkN(x|µk, Σk), и каждая гауссовская плотность N(x|µk, Σk) сосредоточена вокруг своего среднего значения µ k с ковариация Σ k и взвешивается π k , что позволяет использовать кластеры разного размера.

    Мы используем scikit-learn, чтобы подогнать эту модель к данным (Pedregosa et al., 2011). Для этого подхода выбираются сферические ковариационные матрицы, чтобы свести сложность модели к минимуму.

    Количество кластеров необходимо определять отдельно. Мы используем байесовский информационный критерий (BIC) (Schwarz, 1978) и индекс Рэнда (Rand, 1971), чтобы получить это значение. BIC обменивает вероятность на сложность модели и дает количественный результат для оптимального значения. Индекс Рэнда, с другой стороны, является более прямой мерой производительности кластеризации и сравнивает различные разделы набора данных относительно того, были ли пары предметов в каждом кластеризованы вместе или нет.Скорректированный индекс Рэнда, равный 1, указывает на идеальное перекрытие между разделами кластера, тогда как значение 0 указывает на то, что ни одна пара в одном разделе не была сгруппирована вместе в другом разделе. Подробности нашей реализации можно найти у Von Luxburg (2010).

    Весь анализ был выполнен с учетом индивидуальных ответов только на задачи NIH Toolbox. Мы специально исключили из анкет исходную информацию, такую ​​как возраст, пол и этническая принадлежность. Факторный анализ уже обобщает переменные, а кластеризация разделяет субъектов.Мы сравнили общее представление этих ковариат по четырем кластерам. Для возраста и пола мы наносим долю каждого в кластере. Та же модель GMM была применена к набору данных HCP. Попарно t -тесты были выполнены между самым большим выбросом и остальными кластерами. Кластер с наибольшим отклонением от среднего по каждой переменной определяется как этот выброс. Результаты показаны в дополнительных таблицах 1, 2. Состав кластера и количество кластеров как степеней свободы были протестированы с использованием различных методов кластеризации (k-средних, иерархических), чтобы подтвердить, что они не зависят от фактического используемого алгоритма.

    Морфология мозга и связь

    HCP предоставляет данные о морфологии мозга и связях. Мы проверили взаимосвязь между ними и чертами способностей, найденными в нормативных данных NIH Toolbox. Мы регрессировали свойства мозга по четырем скрытым чертам способностей.

    В качестве переменных мы включили как морфологические данные, так и данные о связности. Данные HCP FreeSurfer (Fischl, 2012) содержат около 200 переменных, а HCP предоставляет данные о связности от ~15 2 до ~300 2 функций — матрицы корреляции независимых компонентов (IC) для каждого участника.Цифры в квадрате указывают на то, что данные состоят из связей, а не IC. Технически с ИС n можно получить n(n-1)2=O(n2) уникальных характеристик. Предусмотрено несколько уровней обработки данных о связности, из которых мы использовали наиболее обработанные «проанализированные» данные, в которых пространственные искажения были сведены к минимуму, а данные были выровнены по модальностям и по субъектам с использованием соответствующей регистрации на основе объема и поверхности. методы (Glasser et al., 2013; WU-Minn, 2017).Сначала мы получаем лучший набор данных, используемый для прогнозного моделирования, из всех следующих комбинаций: (1) любое количество независимых компонентов предоставленных данных (15, 25, 50, 100, 200, 300). (2) Два вида матриц связности, рассчитанные из них: netmats1 и netmats2. (3) связность по сравнению с узловыми степенями и (4) включение возрастных и гендерных переменных. Наиболее прогностическим набором данных является тот, который дает наиболее близкую L1-регуляризованную регрессию в своей 30%-й выборке. Параметр L1 оптимизирован внутри выборки (IS).

    Netmats1 означает использование полной нормализованной временной корреляции между временными рядами каждого узла и всеми остальными. Это относительно простой подход, но он имеет ряд практических и интерпретационных недостатков (Smith, 2012). Netmats2 использует частичные временные корреляции между временными рядами узлов. Это направлено на то, чтобы оценить силу прямой связи лучше, чем при полной корреляции. Чтобы немного улучшить оценки частных коэффициентов корреляции, применяется небольшая регуляризация L2 (установка ρ = 0.01 в опции сетевых матов Ridge Regression в FSLNets) (Smith et al., 2014; WU-Minn, 2017). Для узловых степеней мы рассчитали градусы для плотностей от 1% до 10% с шагом 1%.

    После выбора наилучших входных данных мы регрессируем эти предикторы по характеристикам способностей, чтобы получить прогностическую модель. Чтобы оценить обобщаемость наших результатов и надежность моделей, исходная выборка из 90 004 n 90 005 = 778 участников HCP была снова разделена на две подвыборки: обучающая (IS, 70%) и тестовая (OOS, 30%). независимо от приведенного выше расщепления.Для обучения модели и оптимизации ее гиперпараметра регуляризации в наборе обучающих данных была выполнена вложенная перекрестная проверка (5-кратная перекрестная проверка). Мы смоделировали данные, используя линейную регрессию, регуляризованную по L1. Регуляризация L1 помогает экономить модель за счет выбора функций и обобщаемости, сохраняя параметры небольшими. Оптимальный параметр регуляризации позволяет избежать чрезмерного или недостаточного соответствия модели. Все предикторы включаются в регрессию одновременно, сколько из них используется, зависит от размера параметра регуляризации.Это оставляет одну оптимальную модель для каждой из приведенных выше комбинаций данных. Мы рассчитали качество соответствия r 2 на тестовом наборе данных. Из этой процедуры мы выбрали нашу эталонную модель с самым высоким OOS r 2 .

    Эта модель используется для оценки общих r 2 результатов и статистической значимости. Однако, чтобы сообщить о свойствах мозга, имеющих отношение к нашему обсуждению, мы увеличили параметр регуляризации примерно в два раза с нуля.05 до 0,095. Увеличение этого значения до 0,1 существенно ограничивает количество переменных, поэтому мы сохранили это значение на уровне 0,095. Соответствие OOS r 2 снижается всего на 5% (с r 2 = 0,317 ± 0,017 до r 2 = 0,301 ± 0,3021 ± 0,017). оптимального количества признаков (~40 вместо ~400). Учитывая эти данные, мы основывали нашу интерпретацию признаков на этих более регулярных моделях.

    Чтобы избежать чрезмерной подгонки к разделениям обучающих тестов и другим случайным событиям, таким как выбор перекрестной проверки, которые сильно влияют на результаты, ансамбль моделей получается путем запуска этой процедуры выбора модели 100 раз.Это влечет за собой разделение данных на обучающую и тестовую выборки и оценку результатов с использованием многократной перекрестной проверки. Разделение на поезд-тест оказало существенное влияние на результаты, но многократное разделение всех данных усредняет эти эффекты.

    Обратите внимание на то, что получение точно настроенных результатов по конкретным разделениям поезд-тест является распространенным источником систематической ошибки подтверждения (Klayman and Ha, 1987; Klayman, 1995). С нашим ансамблевым подходом мы избегаем этой ловушки за счет необходимости иметь дело с множеством моделей.Этот недостаток, однако, позволяет нам получить надежный набор признаков: мы описали только те переменные, которые содержатся более чем в 80% ансамбля модели.

    Данные о подключении HCP включают пронумерованные IC. Чтобы идентифицировать большие сети мозга из этих IC, мы использовали процедуру сопоставления шаблонов с использованием шаблонов канонических сетей (Shirer et al., 2012; Altmann et al., 2015). Каждая IC была сопоставлена ​​со всеми каноническими сетевыми шаблонами, и наибольшая корреляция определяла сопоставление (см. Дополнительный рисунок 6).Отдельные шаблоны ICA были созданы с использованием вокселей, отличных от 0, и с показателем z выше 99 процентилей. Для визуализации мы использовали программу просмотра BrainNet (Xia et al., 2013).

    Для дальнейшей характеристики и интерпретации этих результатов мы использовали Neurosynth (Yarkoni et al., 2011; Gorgolewski et al., 2015) для декодирования функциональной активности мозга, связанной с каждой из этих отдельных сетевых карт ICA.

    Neurosynth — это крупномасштабная база данных функциональной нейровизуализации, которая может сопоставить любое изображение связи мозга с базой данных метаанализа.Neurosynth использует обратный вывод всего мозга, чтобы связать определенные термины с картами мозга. Эта функция («декодер») позволила нам извлекать слова и свойства, часто связанные с областями мозга, покрываемыми ИС HCP. Мы создали облака слов из наиболее коррелированных слов, отфильтровав дескрипторы морфологии мозга (дополнительная фигура 7). Отдельные IC описывают разные темы, и, как и ожидалось, IC, классифицированные как равные канонические сети, имеют схожие темы.

    Наследственность

    Данные HCP 1200 также содержат информацию о семейной структуре субъектов.Эта информация использовалась для идентификации субъектов в 4 категориях: монозиготные (MZ) близнецы, дизиготные (DZ) близнецы, полные братья и сестры (не близнецы) и сводные братья и сестры. Используя эту информацию, мы рассчитали среднее евклидово расстояние между парами точек данных в данных HCP в пространстве признаков способностей для MZ, DZ, полных братьев и сестер, наполовину братьев и сестер и неродственных участников (рис. 4A).

    Чтобы оценить наследуемость признаков способностей, мы следовали модели ACE (Everitt, 2005): для вычисления компонентов наследуемости мы сравнивали коэффициенты регрессии данных внутри MZ с данными внутри DZ, используя формулу Фальконера (Falconer, 1960).Наш набор данных невелик, поэтому мы использовали этот более простой подход, а не моделирование структурными уравнениями, которое используется в других источниках литературы (Lynch and Walsh, 1998; Hill and Mackay, 2004; Visscher et al., 2008; Boker et al., 2011). .

    Следуя модели ACE, можно было оценить относительный вклад аддитивной генетической изменчивости (A), общей средовой изменчивости (C) и идиосинкразической средовой изменчивости (E) для каждой черты способности. Формула Фальконера предполагает, что близнецы MZ имеют 100 % общих генетических компонентов и компонентов окружающей среды, поэтому rMZ2 = A+C, тогда как близнецы DZ имеют 50 % общих генетических компонентов и 100 % общих компонентов окружающей среды: rDZ2 = 12A+C.У нас также есть A + C + E = 1. Здесь r 2 — коэффициенты корреляции для линейных регрессий любой переменной, охватываемой пространством пар близнецов.

    Обратите внимание, что эти допущения являются довольно ограничительными по сравнению с подходами к моделированию структурными уравнениями. Например, здесь не моделируются взаимодействия между генетикой и окружающей средой (Purcell, 2002; Caspi and Moffitt, 2006).

    Эти три предположения можно использовать для расчета вклада трех компонентов из двух коэффициентов регрессии для пар MZ и DZ.В литературе этот генетический компонент известен как наследуемость в широком смысле H 2 . Мы рассчитали эту меру для компонентов из уменьшения размерности в дополнение к исходным переменным. О наследственности сообщается только для переменных и черт способностей, где регрессии для пар близнецов MZ и DZ были статистически значимыми ( p <0,05) (таблица 1).

    Таблица 1 . Оценки наследуемости черт способностей.

    Результаты с поправкой на пол были получены путем линейной регрессии каждой переменной по бинарной гендерной категории и вычитания этого результата. Используя такие остатки регрессии, мы можем пересчитать наследуемость, не разделяя выборку на самцов и самок.

    Результаты

    Фильтрация данных и дизайн исследования

    Мы использовали данные нормативного исследования NIH (4852 человека и 172 переменных) (Gershon, 2016) и выпуска HCP S1200 (1206 человек и 261 переменная) (Van Essen et al., 2012). Фильтрация данных была выполнена до начала анализа данных: была сохранена только 31 оценка NIH Toolbox, представленная в обоих наборах данных (рис. 1 и дополнительная рис. 1), в то время как некоторые оставшиеся переменные позже использовались в качестве ковариатов. Мы включили только взрослых субъектов (18–85 лет, исключая 3495), которые завершили все оценки NIH Toolbox, с не более чем 30% отсутствующих данных, за исключением 74 участников. Субъекты с проблемами контроля качества фМРТ ( n = 157) из-за заметных проблем с анатомией мозга, обработкой или данными (WU-Minn, 2017) были исключены.После фильтрации данных 1369 субъектов были сохранены в нормативных данных NIH и 778 субъектов в наборе данных HCP. Отсутствующие данные были заменены средними значениями, поскольку общее количество отсутствующих данных было низким (2,7%), а консорциум NIH Toolbox рекомендует использовать средние значения (Slotkin et al., 2012).

    Рисунок 1 . Структура бумаги. (1) Данные набора инструментов NIH из нормативного исследования и HCP были отфильтрованы, в первоначальный анализ были включены только данные о способностях. (2) Было выполнено уменьшение размерности 31 переменной, в результате чего были выявлены четыре характеристики способностей.(3) Набор данных HCP используется для связывания особенностей мозга с чертами способностей и (4) для определения наследуемости индивидуальных черт способностей и сетей мозга.

    Черты способностей

    Здесь мы использовали батарею оценок NIH Toolbox, чтобы охватить базовое пространство человеческих способностей. Чтобы извлечь основные черты способностей, мы выполнили уменьшение размерности факторного анализа. Это определило черты способностей как комбинации исходных задач с набором инструментов; мы не включали какие-либо демографические характеристики на этом этапе анализа.Впоследствии четыре основные черты способностей объяснили все 31 переменную NIH Toolbox вплоть до внутреннего шума (дополнительная фигура 2B), что объясняет 87,6% общей дисперсии. Черты способностей интерпретировались на основе их факторов нагрузки как: (1) двигательная выносливость, (2) эмоциональная обработка, (3) исполнительная и когнитивная функция и (4) социальное взаимодействие (рис. 2). Обратите внимание, что наши загрузки признаков повернуты относительно канонических доменов набора инструментов познания, эмоций, сенсорных и моторных функций.

    Рисунок 2 . Уменьшение размерности раскрывает черты способностей. Факторные нагрузки с точки зрения отдельных переменных инструментария NIH. Факторный анализ, проведенный на 31 индивидуальной переменной набора инструментов NIH, выявил 4 черты способности варимакс с чередованием: (1) двигательная выносливость, (2) эмоциональная обработка, (3) исполнительная и когнитивная функция и (4) социальное взаимодействие. Нагрузки меньше 0,3 не показаны на рисунке. Сокращения сопоставлены с переменными инструментария NIH в дополнительной таблице 4.Переменные ловкости умножаются на отрицательную единицу, потому что исходное значение представляет собой время до завершения теста, поэтому большие значения указывают на худшую производительность. Однако все остальные переменные следуют соглашению о том, что большие значения представляют лучшую производительность теста.

    Чтобы дополнительно оценить эти свойства, мы исследовали, влияют ли свойства мозга (морфология и связь), предоставленные набором данных HCP, на характеристики способностей, описанные здесь.

    Связывание данных HCP

    Данные

    HCP были использованы для определения свойств мозга и степени наследуемости четырех черт способностей.Чтобы показать, что оба набора данных — нормативы NIH и HCP — регулируются одними и теми же базовыми признаками, для них был проведен кластерный анализ. Последний определяет группы субъектов с общей факторной нагрузкой. Ковариации, такие как возраст, пол, социально-экономический статус и образование, затем сравниваются между кластерами. Эквивалентность в нем показывает, насколько значимы четыре черты способностей, поскольку они обобщают наборы данных с разной демографией.

    Модели кластеризации обучаются только на четырех характеристиках способностей из нормативных данных, поскольку черты также вытекают исключительно из этих данных.На использованные статистические модели данные HCP вообще не повлияли, и они отражают только закономерности, встречающиеся в нормативных данных NIH. После кластеризации данных HCP с помощью этой модели можно сравнивать ковариаты.

    И Байесовский информационный критерий (BIC), и скорректированный индекс Рэнда (ARI) отдают предпочтение 4 кластерам участников в нормативных данных (дополнительная фигура 3A). BIC сравнивает точность статистических моделей с их сложностью. ARI оценивает согласование подмножеств разделов, созданных моделью кластеризации.Надежность была подтверждена путем применения одного и того же метода кластеризации к различным подмножествам данных и, соответственно, расчета показателей BIC и ARI.

    Кластеры обобщаются для обоих наборов данных: хотя набор данных HCP содержит данные о более молодых субъектах (от 18 до 35 лет) (дополнительная фигура 5A), соответствие между этими кластерами в отношении возраста и пола тесное. Распределение этих переменных одинаково во всех кластерах и отражает лежащий в их основе характер их состава.Например, кластер 1 представлен в основном мужчинами, кластеры 2 и 3 в большей степени представлены женщинами в обоих наборах данных, тогда как кластер 4 сильно коррелирует с увеличением возраста (дополнительная фигура 5B) и поэтому недостаточно представлен в данных HCP.

    кластера HCP также сравниваются с подмножеством нормативных субъектов NIH из той же возрастной группы. Это показывает, что более низкая доля субъектов в кластере 4 и чрезмерная представленность кластера 1 в наборе данных HCP на самом деле являются функцией возраста и пола: молодые люди в нормативных данных NIH следуют тем же моделям, что и в HCP, но общее количество перераспределяются между кластерами 1 и 4.Это отклонение вызвано гендерным соотношением в этих наборах данных: данные HCP представляют гораздо более низкое гендерное представительство — 1,24 женщины на мужчину по сравнению с нормативным набором данных NIH (1,78). Соотношения субъектов в наборе данных HCP аналогичны в их первых двух возрастных ячейках данных NIH (дополнительная фигура 5B показывает это подробно). С учетом половых и возрастных различий мы показали, что признаки способностей обобщаются. Обратите внимание на сильную зависимость от пола и возраста в кластерах 1 и 4: пол и возраст были исключены из анализа исходных данных, тем не менее эти нескорректированные данные показывают их сильную кластеризацию.

    Кроме того, четыре черты способностей объясняют аналогичную величину дисперсии данных (81% в наборе данных HCP против 87% в нормативных данных NIH), и оба набора данных отдают предпочтение четырем основным чертам способностей (см. Дополнительный рисунок 2). Следовательно, эти черты способностей обнаруживают адекватную конвергентную и дискриминантную валидность.

    Морфология мозга и связь

    До сих пор мы сосредоточились на описании человеческих способностей, первопричины этих различий остаются неуловимыми. В какой степени свойства мозга могут предсказывать результаты этих способностей? Используя морфологические данные, такие как объем и толщина ткани, в сочетании со средней силой функциональной связи между крупномасштабными сетями, мы оценили взаимосвязь между этими биологическими свойствами и способностями человека.Для начала мы регрессировали свойства мозга по четырем чертам способностей.

    Связи мозговой сети были взяты из ICA, предоставленного HCP (Van Essen et al., 2012). 15 2 -300 2 Предоставляется функций, соответствующих 15–300 независимым компонентам. Данные HCP FreeSurfer (Fischl, 2012) содержат около 200 морфологических переменных.

    Функциональные связи с 50 независимыми компонентами показали лучшие результаты в регрессии свойств мозга по сравнению с чертами.Для функций связи мозга предпочтение отдается более строго регуляризованному набору данных сетевых матриц функциональных связей HCP (netmats2). Netmats2 предназначен для оценки силы прямой связи лучше, чем netmats1 (см. раздел «Методы: морфология мозга и связь»). Модель, одобренная данными, включает гендерные, морфологические переменные и переменные связности, в общей сложности около 400 признаков. Однако, поскольку нас в первую очередь интересовала интерпретация модели, мы уменьшили сложность этой модели, удвоив ее коэффициент регуляризации по сравнению с оптимальным значением (подробности в разделе «Методы: морфология мозга и связность»).Это оставляет нам 40 функций без серьезного снижения качества соответствия.

    Интересно, что окончательные результаты модели вне выборки (OOS) в большей степени зависят от расщеплений обучающих тестов, чем от точного выбора независимых переменных. Разница между netmats1 и 2, например, невелика. Чтобы решить эту проблему, мы выполнили весь этот метод подбора 100 раз, чтобы получить статистически значимые результаты. Например, доверительные интервалы вокруг приведенных ниже результатов получаются таким образом.Все приведенные цифры являются средними для этого ансамбля из 100 моделей.

    Независимые компоненты способности 1 (двигательная выносливость) и 3 (исполнительная и когнитивная функции) содержат 73 и 91% переменных связности соответственно, а также включают пол в качестве предиктора. Остальную часть модельного ансамбля составляют морфологические признаки. Мы подогнали все четыре характеристики способностей, для которых OOS r 2 = 0,302 ± 0,017 (с поправкой r 2 = 0.222 ± 0,023). Индивидуально признак 1 имеет среднее значение согласия r 2 = 0,78 и p -значение, близкое к 0, а признак 3 имеет r 2 = 0,27 и p = 0,003. P — значения рассчитываются путем регрессии предсказанных и реальных значений характеристик способностей.

    Черты способностей 2 и 4 не являются статистически значимыми со средними значениями OOS p 0,1 и 0,4 соответственно. Это черты способностей, в которых преобладают переменные эмоционального и социального взаимодействия, и, по-видимому, они менее сильно отражаются в морфологии мозга или функциональных связях.

    Лучшая статистическая модель включает в себя пол как характеристику. При сравнении результатов модели с учетом пола и без него r 2 падает на 50%. В частности, в предсказаниях черты способности 1 преобладает пол, что неудивительно, потому что это описывает моторную выносливость, которая сильно зависит от пола.

    Нас интересовала точная анатомия, обеспечивающая эти отношения. На рис. 3 показаны наиболее важные функции мозга, задействованные в нашей окончательной модели.Этот график не содержит каких-либо морфологических признаков, поскольку они соответствуют точным разбиениям на поезд-тест и не выбираются надежно.

    Рисунок 3 . Крупномасштабное сетевое подключение определяет способность 1 (двигательная выносливость) и 3 (исполнительная и когнитивная функции). Крупномасштабные сетевые связи были определены путем усреднения более регуляризованных моделей и отображения среднего коэффициента для признаков, преобладающих в каждой модели. Распространенность определяется наличием у 80% моделей.Отображаются только две важные черты способностей. Черта способности 2 и 4 показывают незначительные прогнозы вне выборки. Было выполнено сопоставление шаблонов с использованием шаблонов канонической сети (Shirer et al., 2012; Altmann et al., 2015). Для визуализации карты ICA, полученные от консорциума HCP (размерность = 50), были установлены на уровне 1% z баллов для ненулевых вокселей, а мозг отображался с помощью средства просмотра BrainNet (Xia et al., 2013). Обратите внимание, что все независимые переменные имеют z-оценку, поэтому значения параметров можно сравнивать.Столбцы представляют средние коэффициенты модели, а не значения связности. (A) Признак способности 1 (Моторная выносливость) Коэффициенты модели связности. Например, большая связь между IC 7 и 10 указывает на более высокие значения признака 1. (B) Черта способности 3 (Исполнительная и когнитивная функция) Коэффициенты модели связности мозга.

    Напротив, статистически значимые ассоциации связывают характеристики способностей 1 (двигательная выносливость) и 3 (исполнительная и когнитивная функции) с корреляциями в ряде сетей, включая исполнительный контроль, режим по умолчанию, выделение, предклинье, сенсомоторные, языковые, слуховые и зрительные сети.Независимые компоненты были сопоставлены с атласом областей интереса для интерпретируемости.

    Коэффициенты этих крупномасштабных сетевых связей и их вклад в характеристики индивидуальных способностей показаны на рисунке 3. Были выявлены более сильные положительные связи между характеристикой двигательной выносливости и межсетевым соединением слуховой и задней сети значимости. и зрительно-пространственное и вентральное сетевое подключение по умолчанию. Напротив, существует отрицательная связь с сенсомоторно-языковой связью, представляющей координацию и производство речи (рис. 3А).Они связаны с паттернами связи, которые ранее были связаны с сенсорными и моторными навыками, такими как зрительно-пространственная ориентация, внимание и тактильные ощущения (Johansen-Berg et al., 2002; Erickson et al., 2015).

    Что касается исполнительной и когнитивной функции, наиболее заметной особенностью является интеграция левого исполнительного контроля с сетью предклинья и заднего выступа с сенсомоторной сетью. Все они положительно коррелируют с чертой способности исполнительной функции (рис. 3B).С другой стороны, язык и вентральные сети режима по умолчанию продемонстрировали более сильные отрицательные коэффициенты. Этот паттерн, включающий негативную интеграцию моторных/зрительно-пространственных сетей, ранее был связан с более низкой рабочей памятью у здоровых людей, а также при шизофрении и большом депрессивном расстройстве. Ямасита и др. (2018) показали, что рабочая память наиболее тесно связана с внутрисетевыми функциональными связями левой лобно-теменной сети, на которую приходится 1/3 общей дисперсии. Следующий самый большой вклад в ~ 1/4 общей дисперсии приходится на связи между дополнительной моторной и первичной сенсомоторной сетями, а также цингуло-оперкулярной сетью, связанной со средним мозгом, в соответствии с тем, что мы получили.

    В целом, мы показали, что две черты способностей (двигательная выносливость и исполнительная и когнитивная функции) были надежно связаны с функциональной связью между сетями мозга, что согласуется с предыдущими литературными результатами и уточняет их. Затем мы исследовали, играет ли роль наследственность в определении черт способностей.

    Наследуемость черт способностей

    Человеческие способности со временем меняются, однако с помощью перекрестных исследований, подобных этим, такие эффекты не могут быть зафиксированы.Тем не менее, более статичные способности можно наблюдать, используя наследуемость черт способностей. Здесь мы использовали ограниченные данные HCP, содержащие информацию о семейной структуре участников, для выявления генетических влияний среди черт способностей. В нашем очищенном наборе данных HCP ( n = 714 после исключения субъектов с неясной семейной структурой или без результатов генотипирования) мы выявили 148 субъектов, которые являются монозиготными (MZ) близнецами, 104 дизиготными (DZ) близнецами, 548 субъектов, которые являются полными братьями и сестрами, а не близнецы и 25 субъектов, сводных братьев и сестер.Сумма этих чисел составляет > 714, потому что участники могут быть как близнецами, так и сводными братьями и сестрами, например, поэтому они могут появляться более одного раза.

    Сначала мы охарактеризовали генетическое влияние на характеристики способностей, просто рассчитав евклидово расстояние между близнецами, братьями и сестрами и неродственными субъектами в пространстве характеристик способностей (рис. 4А). Это расстояние увеличивается с уменьшением генетического перекрытия между братьями и сестрами, что предполагает генетическое влияние на выявленные нами способности.

    Рисунок 4 .Оценки генетического влияния на черты способностей. Данные о структуре семьи HCP использовались для выявления генетических влияний среди черт способностей и сетей мозга, которые им способствуют. Среднее евклидово расстояние пар точек данных в данных HCP. MZ: монозиготные близнецы, DZ: дизиготные близнецы Столбики ошибок соответствуют одному стандартному отклонению расстояний соответствующего подмножества. (A) Расстояния между парами субъектов в четырехмерном пространстве признаков способностей. (B) Расстояния между объектами с использованием пространства, охваченного 19 соответствующими функциями на рисунке 3.Более высокое генетическое перекрытие приводит к меньшим расстояниям.

    Показав эту четкую тенденцию, мы рассчитали числовые индексы наследуемости черт способностей. Эти расчеты предполагают, что каждую черту способности можно объяснить комбинацией генетических, общих или не общих факторов окружающей среды. Эти три типа вклада могут быть получены путем сравнения перекрытий между близнецами MZ и близнецами DZ, потому что оба предположительно имеют общие факторы окружающей среды и четко определенную долю генетических факторов.Для этого анализа пол разделен, потому что для DZ близнецов противоположного пола эти предположения больше не выполняются. В таблице 1 показаны результаты этого анализа.

    Черты способностей 1 и 3 (двигательная выносливость, исполнительная и когнитивная функции) показали значимые результаты примерно в 30% наследуемости в широком смысле для черты способности 1 (самки и мужчины) и 22% для черты способности 3 (только женщины). Напротив, эмоциональные черты не показали значительной наследуемости. Чтобы потенциально выявить дополнительные зависимости, и несмотря на важность пола в расчете индекса наследуемости и общую роль этой переменной в определении черт способностей, мы дополнительно провели тот же анализ данных с поправкой на пол, игнорируя теоретические предположения.Полученные результаты, однако, очень похожи на результаты, приведенные выше, в том смысле, что черты способностей 2 и 4 остались незначимыми (таблица 1).

    Аналогичным образом мы рассчитали наследуемость в зависимости от пола для каждой исходной тестовой переменной. Результаты показывают, какие основные черты способностей определяют результаты, представленные в Таблице 1. Обратите внимание, что некоторые черты способностей — самоэффективность, показатель сравнения моделей и сила верхних конечностей — имеют отрицательные коэффициенты наследуемости. В литературе они трактуются как нарушение модели (Burton et al., 2018), и исключаются из результатов.

    Аналогичные результаты также были получены в литературе для общих способностей и личностных качеств (Robinson et al., 1992; Vukasovic and Bratko, 2015), показывая, что как моторная выносливость, так и исполнительная и когнитивная функции имеют генетически обусловленные компоненты. Обратите внимание, что черты способностей 1 и 3 важны как для прогнозов мозга, так и для наследуемости в широком смысле.

    Наша подборка предиктивных функций мозга позволяет нам сравнить, насколько отдельные типы братьев и сестер отличаются друг от друга по связям мозга.Чтобы проиллюстрировать это, мы сосредоточились на их расстояниях в пространстве, охватываемом 19 преобладающими признаками, описывающими двигательную выносливость и исполнительные и когнитивные функции. Это эквивалентно приведенной выше иллюстрации в пространстве черт способностей, и неудивительно, что рисунок 4B показывает, что большие сети мозга более похожи у братьев и сестер с большим генетическим перекрытием.

    В целом, эти результаты наследуемости хорошо связаны со значимыми факторами в анализе близнецов (таблица 1) и указывают на биологические, а не поведенческие коренные причины, описывающие черты способностей 1 и 3.

    Обсуждение

    В этой статье мы использовали индивидуальные измерения NIH Toolbox (31 балл) для определения черт способностей у здоровых субъектов и связали эти свойства с функциональной связью мозга и генетической предрасположенностью. Мы определили четыре черты способностей, которые могут последовательно описывать участников. Две из этих черт способностей, двигательная выносливость и исполнительная и когнитивная функции, были связаны со связью между большими сетями мозга и находились под влиянием генетической предрасположенности.Что касается характеристик способностей, то первая (Моторная выносливость) отражает повышение физической подготовленности и выносливости участников; вторая и четвертая характеристики способности (2: эмоциональная обработка и 4: социальное взаимодействие) отражают социальные и эмоциональные свойства, включая психологическое благополучие, стресс, негативное влияние и социальную цель. Третья черта способности (исполнительная и когнитивная функция) показывает скорость обработки, внимание, эпизодическую и рабочую память (см. рис. 2). Данные, используемые в этой статье, являются перекрестными, а характеристики способностей состоят из результатов, которые могут измениться в течение жизни субъекта.Поэтому в факторный анализ не включались переменные возраста и гусака; хотя мы ожидаем изменений в поведении с течением времени в дополнение к гендерным различиям. Кроме того, исключение возраста и пола больше фокусируется на способностях. Например, на дополнительной диаграмме 5, используя кластеры, мы показываем, что черта исполнительной функции, которая сильно антикоррелирует с возрастом, по-прежнему отражает способность независимо от нее.

    Мы использовали морфологию и связность мозга, чтобы охарактеризовать сети, связанные с чертами способностей, и определить, являются ли они наследственными.Следует отметить, что эти два подхода существенно отличаются друг от друга. Один выбирает из особенностей мозга, которые тесно связаны с идентифицированными чертами способностей. Другой сравнивает, как похожие близнецы разных типов реагируют на опросы и выполняют задания. Вопреки этим неравным анализам, результаты эквивалентно указывают на биологические первопричины человеческих способностей: черты способностей 1 и 3 (двигательная выносливость, исполнительная и когнитивная функции) предсказуемы связью между большими сетями мозга, и обе они в значительной степени наследственны.

    Значимые функциональные связи, участвующие в характеристике черт способностей 1 и 3, включают ряд сетей мозга, включая сеть режима по умолчанию и сеть значимости, а также их ассоциации с сенсомоторными, языковыми, слуховыми и зрительными сетями как часть сети вентрального внимания. . Что касается черты способности 1, недавнее исследование также показало, что изменения во внутренней и внутренней связности сети режима по умолчанию (DMN) с дорсальным вниманием, соматомоторными, заметными и исполнительными сетями контроля могут объяснить различия в кардиореспираторной пригодности. независимо от физической активности (Voss et al., 2016). Неудивительно, что взаимосвязь между физической подготовкой и когнитивными способностями также согласуется с предыдущими исследованиями, показывающими, что функциональная связность DMN опосредует эту взаимосвязь (Voss et al., 2010). Многочисленные исследования показывают, что в состоянии покоя как сети выделения, так и сети внимания (то есть зрительно-пространственное восприятие) координируют обработку информации, регулируя активность DMN (Chen et al., 2013; Cohen and D’Esposito, 2016). Динамическая связь между этими областями и внутри них связана с вариативностью выполнения когнитивных задач, таких как задачи на рабочую память.Они также выявили аналогичные крупномасштабные сетевые связи, которые коррелируют с производительностью рабочей памяти при нейропсихиатрических состояниях, таких как шизофрения, большое депрессивное расстройство, обсессивно-компульсивное расстройство и синдром дефицита внимания (Yamashita et al., 2018). Измененные соединения в сетях исполнительного управления наблюдались в четырех условиях. Кроме того, изменения зрительной сети также были связаны со снижением способности рабочей памяти. Взятые вместе, наши результаты показывают, что функциональные связи мозговых сетей, связанные с чертой исполнительной и когнитивной функции, согласуются с литературными данными, хотя и являются более конкретными.Известно, что сети контроля задач, связанные с исполнительной и когнитивной функцией на рисунке 3B, осуществляют нисходящую регуляцию сенсомоторной обработки, а также взаимодействуют с DMN, влияя на поведенческие характеристики (Wen et al., 2013).

    Эмоциональные и социальные черты не были надежно связаны с мозговыми связями или морфологией. Мы предостерегаем от вывода об отсутствии таких зависимостей. В то время как морфологические изменения требуют более хронических, патологических предрасположенностей, было показано, что связь в состоянии покоя коррелирует с эмоциональными чертами (Roy et al., 2009; Блэкфорд и др., 2014 г.; Гуэль и др., 2018). Эти исследования, однако, сосредоточены на отдельных особенностях мозга (миндалевидное тело, треугольная часть, верхняя височная извилина и другие) или даже на их подмножествах, тогда как здесь используются более широкие карты IC. Именно в этом контексте более мелкие сети игнорируются и, следовательно, не могут быть надежно связаны с эмоциональными и социальными чертами. Будущие исследования могли бы ответить на этот вопрос, выбрав из более крупных разложений ICA, например, 300 вместо наших 50, которые выявляют более мелкие сети.Однако здесь, поскольку большее количество IC превосходит общие результаты, такие подробные предикторы остаются скрытыми.

    Здесь мы только оценили отношения между большими сетями в состоянии покоя с переменными из набора оценок NIH Toolbox. Однако важно отметить, что активность этих мозговых сетей и подсетей также соответствует паттернам связи, связанным с отдыхом и задачами (Smith et al., 2009). Наши результаты подтверждают, что повышение производительности в определенных чертах способностей может зависеть от внутренней корреляции между этими парами сетей.

    В дополнение к характеристике сетей, связанных с чертами способностей, мы исследовали эффекты генетического влияния на черты. Черты поведения и способностей чувствительны к влиянию окружающей среды. Однако мы показали, что черты способностей 1 и 3 (двигательная выносливость, исполнительная и когнитивная функции) также сильно зависят от генетической предрасположенности. На наследуемость в широком смысле приходится около 31 и 49% наблюдаемой дисперсии каждой черты способности соответственно.Учитывая наблюдаемую нами связь между характеристикой двигательной выносливости и функциональной связностью, генетический вклад согласуется с предыдущими сообщениями о сильном генетическом влиянии (около 50%) на кардиореспираторную выносливость и о том, как он объясняет специфическую связь между когнитивными функциями и физическая подготовка (Bouchard et al., 2011). Следовательно, люди, генетически предрасположенные к более высокому уровню кардиореспираторной подготовленности, будут лучше выполнять задачи, связанные с чертой способности к двигательной выносливости, независимо от возраста.Кроме того, возможно, что они обладают наибольшей защитой от неблагоприятного воздействия старения на мозг, что в конечном итоге имеет важные клинические последствия.

    Наши выводы в отношении наследуемости черты исполнительной и когнитивной функции также хорошо обоснованы, поскольку предыдущие исследования показали умеренную наследуемость около 30% рабочей памяти в различных выборках популяции близнецов (Singer et al., 2006; Zhou et al. др., 2018). В то время как наследуемость исполнительных и когнитивных функций показывает гораздо более разные результаты в литературе — оценки варьируются от 27% до примерно 77%, важно отметить, что свойства черты исполнительной и когнитивной функции намного сложнее, чем только рабочая память. или только познание, и сильные генетические влияния, наблюдаемые нами, могут быть результатом дополнительных генетических факторов во внимании, эпизодической памяти и познании.

    Кроме того, наши результаты также подтверждаются недавней публикацией, в которой вычисляется наследуемость в наборе данных HCP с использованием доменов набора инструментов NIH (Christova et al., 2020). Хотя мы применяем факторный анализ для получения четырех черт, их можно сопоставить с четырьмя областями набора инструментов NIH: двигательной, когнитивной, эмоциональной и сенсорной. Подобно нашим результатам, Christova et al. показали, что оценки наследуемости двигательной области NIH Toolbox колеблются от 13 до 29% (по сравнению с 30% в нашей двигательной выносливости) и от 36 до 48% в области познания (по сравнению с 22–40% в исполнительной и исполнительной областях). черта познавательной функции.Более того, Christova et al. показали, что наследуемость эмоциональной области NIH Toolbox составляет около 35%, что мы не смогли подтвердить. Чтобы вычислить наследуемость, мы учитывали только значимые корреляции между близнецами ( p <0,05), которые не проявлялись в характеристиках эмоциональной обработки и социального взаимодействия. Обратите внимание, однако, что наши черты, как упоминалось выше, не идентичны эмоциональному домену NIH Toolbox.

    Таким образом, как моторная выносливость, так и исполнительные и когнитивные функции показали значительные факторы наследуемости.С нисходящей точки зрения этот результат не удивителен, потому что оба указывают на общие генетические факторы, определяющие эти результаты.

    Мы также показали, что общие генетические компоненты частично ответственны за индивидуальную изменчивость сетевых соединений, показав, что 19 крупных мозговых сетей, включенных в нашу модель (связанных с чертами 1 и 3), постепенно становятся более похожими у близнецов MZ, чем у близнецов DZ и братьев и сестер. (см. рис. 4В). Таким образом, сходство функциональной связи между этими большими сетями мозга пропорционально общему генетическому фону.Недавнее исследование с использованием данных функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) HCP оценило наследуемость 39 областей коры и показало, что в среднем на наследуемость в широком смысле приходится около 15% наблюдаемой дисперсии в связности фМРТ (Colclough et al. , 2017). Сходные результаты, связывающие наследуемость с исполнительными и когнитивными функциями и двигательными навыками, были обнаружены у Bouchard et al. (1997), Beunen et al. (2003), Damoiseaux et al. (2006) и Heutink et al. (2006). Как правило, между наследуемостью и сетевым подключением существуют сильные результаты (Smit et al., 2008; Янсен и др., 2015; Ян и др., 2016; Колклаф и др., 2017).

    Повторяющейся темой в этом анализе является скудость данных, касающихся определенных показателей. Несмотря на то, что набор данных HCP велик по сравнению с другими коллекциями фМРТ, его аналитическая мощность в режиме наследуемости и характеристик мозга ограничена его размером. Как для прогнозирования черт способностей, не зависящих от пола, так и для более значимых результатов наследуемости требуются большие наборы данных. В частности, исследования близнецов часто на один или два порядка больше (Lichtenstein et al., 2002; Троутон и др., 2002; Моайери и др., 2013). Однако их сфера применения зачастую гораздо уже. Прямые классификации, основанные на особенностях мозга, возможны только при наличии больших наборов данных. Таким образом, некоторые из открытых вопросов после этого документа будут легко решены после получения больших наборов данных.

    С другой стороны, изучение взаимосвязей между способностями мозга и соответствующий анализ наследуемости стали возможными только благодаря предоставлению стандартизированной структуры, в данном случае набора инструментов NIH.Это указывает на его силу: как только общий знаменатель будет установлен, оттуда можно будет выполнить множество поворотных анализов. Это обеспечивает большую степень обобщаемости исследований. Включение опросов NIH Toolbox в другие проекты по сбору данных позволит распространить этот анализ на другие области.

    В этой статье мы нашли характеристику человеческих способностей, которая является полной по отношению к задачам NIH Toolbox и кратко описывает их всего с четырьмя характеристиками способностей.Мы количественно определили, какие черты способностей укоренены в сетях мозга, и выяснили, в какой степени эти черты способностей зависят от генетики. Забегая вперед, эта структура позволяет нам определить связи между пространством признаков и клиническими результатами.

    Заявление о доступности данных

    В этом исследовании были проанализированы общедоступные наборы данных. Эти данные можно найти здесь: https://www.healthmeasures.net/explore-measurement-systems/nih-toolbox; http://www.humanconnectomeproject.орг/данные/.

    Вклад авторов

    AA, DR, CP и JB разработали исследование. JB и RJ проанализировали данные. CP и JB составили рукопись. DR, JG и AA внесли критические изменения. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

    Финансирование

    Эта работа частично финансировалась за счет гранта Национального института здравоохранения P50 DA044121 и гранта 1R01AR074274-01A1. Данные HCP были предоставлены [частично] в рамках проекта Human Connectome Project консорциума WU-Minn (основные исследователи: Дэвид Ван Эссен и Камил Угурбил; 1U54MH0

    ), финансируемого 16 институтами и центрами NIH, которые поддерживают план NIH для исследований в области неврологии; и Центром системной неврологии Макдоннелла в Вашингтонском университете.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Мы выражаем особую благодарность Пауло Бранко, Марвану Балики, Жоане Баррозу, Ричарду Гершону и Томасу Дж. Шнитцеру за их предложения.

    Дополнительный материал

    Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2020.609170/full#supplementary-material

    Сноски

    Каталожные номера

    Альтманн А., Нг Б., Ландау С. М., Ягуст В. Дж. и Грейциус М. Д. (2015). Региональный гипометаболизм головного мозга не связан с бременем регионарных амилоидных бляшек. Мозг 138, 3734–3746. doi: 10.1093/мозг/awv278

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Барч, Д. М., Хармс, М. П., Тиллман, Р., Хоуки, Э.и Луби, Дж. Л. (2019). Депрессия в раннем детстве, регуляция эмоций, эпизодическая память и развитие гиппокампа. Дж. Ненормальный. Психол. 128, 81–95. doi: 10.1037/abn0000392

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Beunen, G., Thomis, M., Peeters, M., Maes, H.H., Claessens, A.L., and Vlietinck, R. (2003). Генетика силовых и силовых характеристик у детей и подростков. Педиатр. Упражнение науч. 15, 128–138. дои: 10.1123/пес.15.2.128

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Блэкфорд, Дж. У., Клаусс, Дж. А., Эйвери, С. Н., Коуэн, Р. Л., Беннингфилд, М. М., и ВандерКлок, Р. М. (2014). Внутренняя связность миндалевидного тела и поясной извилины связана со степенью социального торможения. биол. Психол. 99, 15–25. doi: 10.1016/j.biopsycho.2014.02.003

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Бокер, С., Нил, М., Мэйс, Х., Уайлд, М., Шпигель, М., Брик Т. и др. (2011). OpenMx: расширенная среда моделирования структурных уравнений с открытым исходным кодом. Психометрика 76, 306–317. doi: 10.1007/s11336-010-9200-6

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Бушар, К., Малина, Р.М., и Перюсс, Л. (1997). Генетика фитнеса и физической работоспособности. Шампейн, Иллинойс: Human Kinetics.

    Академия Google

    Бушар, К., Сарзински, М.А., Райс, Т.К., Краус, В.E., Church, T.S., Sung, Y.J., et al. (2011). Геномные предикторы максимальной реакции поглощения O 2 на стандартизированные программы тренировок. J. Appl. Физиол . 110, 1160–70. doi: 10.1152/japplphysiol.00973.2010

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Burton, C.L., Park, L.S., Corfield, E.C., Forget-Dubois, N., Dupuis, A., Sinopoli, V.M., et al. (2018). Наследуемость обсессивно-компульсивных признаков у молодежи от населения в целом. Перевод. Психиатрия 8, 1–10. doi: 10.1038/s41398-018-0249-9

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Carlozzi, N.E., Tulsky, D.S., Wolf, T.J., Goodnight, S., Heaton, R.K., Casaletto, K.B., et al. (2017). Построить достоверность батареи познания NIH Toolbox у людей с инсультом. Реабилитация. Psychol 62, 443–454. дои: 10.1037/rep0000195

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чен, А.C., Oathes, D.J., Chang, C., Bradley, T., Zhou, Z.-W., Williams, L.M., et al. (2013). Причинные взаимодействия между лобно-теменной центральной исполнительной системой и сетями режима по умолчанию у людей. Проц. Натл. акад. науч. США 110, 19944–19949 гг. doi: 10.1073/pnas.1311772110

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Христова, П., Джозеф, Дж., и Георгопулос, А.П. (2020). Поведенчески-генетические ассоциации в проекте коннектома человека. Экспл. Мозг Res. 238, 2445–2456. doi: 10.1007/s00221-020-05893-w

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Коэн, Дж. Р., и Д’Эспозито, М. (2016). Разделение и интеграция различных сетей мозга и их связь с познанием. J. Neurosci. 36, 12083–12094. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2965-15.2016

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Colclough, G.L., Smith, S.M., Nichols, T.E., Winkler, A.М., Сотиропулос С.Н., Глассер М.Ф. и соавт. (2017). Наследуемость мультимодальной связи в деятельности человеческого мозга. Элайф 6:e20178. doi: 10.7554/eLife.20178.021

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Damoiseaux, J.S., Rombouts, S., Barkhof, F., Scheltens, P., Stam, C.J., Smith, S.M., et al. (2006). Согласованные сети состояния покоя у здоровых субъектов. Проц. Натл. акад. науч. США 103, 13848–13853. дои: 10.1073/пнас.0601417103

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Eisenberg, I.W., Bissett, P.G., Enkavi, A.Z., Li, J., MacKinnon, D.P., Marsch, L.A., et al. (2019). Раскрытие структуры саморегуляции посредством открытия онтологий на основе данных. Нац. коммун. 10:2319. doi: 10.1038/s41467-019-10301-1

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Эверитт, Б. (2005). Статистическая энциклопедия поведенческих наук .Хобокен, Нью-Джерси: Уайли-Блэквелл.

    Фальконер, Д.С. (1960). Введение в количественную генетику . Эдинбург: Prentice Hall, Inc.

    Реферат PubMed

    Герлах, М., Фарб, Б., Ревель, В., и Амарал, Л. А. Н. (2018). Надежный подход, основанный на данных, определяет четыре типа личности в четырех больших наборах данных. Нац. Гум. Поведение 2, 735–742. doi: 10.1038/s41562-018-0419-z

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Гершон, Р.(2016). Нормирующее исследование NIH Toolbox. Гарвард Датаверс, V4 . дои: 10.7910/DVN/FF4DI7

    Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Гершон, Р. К., Вагстер, М. В., Хендри, Х. К., Фокс, Н. А., Кук, К. Ф., и Новински, С. Дж. (2013). Набор инструментов NIH для оценки неврологической и поведенческой функции. Неврология 80(11 Приложение 3), S2–S6. дои: 10.1212/WNL.0b013e3182872e5f

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Глассер, М. Ф., Сотиропулос, С. Н., Уилсон, Дж.А., Коалсон, Т.С., Фишль, Б., Андерссон, Дж.Л., и соавт. (2013). Минимальные конвейеры предварительной обработки для проекта человеческого коннектома. Нейроизображение 80, 105–124. doi: 10.1016/j.neuroimage.2013.04.127

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Gorgolewski, K.J., Varoquaux, G., Rivera, G., Schwarz, Y., Ghosh, S.S., Maumet, C., et al. (2015). НейроСейф. org: веб-хранилище для сбора и обмена необработанными статистическими картами человеческого мозга. Фронт. Нейроинформ. 9:8. doi: 10.3389/fnif.2015.00008

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Гуэль, X., Габриэли, Дж. Д., и Шмахманн, Дж. Д. (2018). Тройное представление языка, рабочей памяти, социальной и эмоциональной обработки в мозжечке: конвергентные данные из анализа задач и исходного состояния покоя в одной большой когорте. Нейроизображение 172, 437–449. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.01.082

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хасти, Т., Тибширани, Р., и Фридман, Дж. Х. (2009). Элементы статистического обучения: интеллектуальный анализ данных, вывод и прогнозирование. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer.

    Резюме PubMed | Академия Google

    Хайден, К.М., Бейкер, Л.Д., Брей, Г., Карвахал, Р., Демос-МакДермотт, К., Хергенродер, А.Л., и соавт. (2018). Долгосрочное влияние интенсивного вмешательства в образ жизни на когнитивную функцию, оцененное с помощью набора инструментов национальных институтов здравоохранения: исследование look AHEAD. Болезнь Альцгеймера. 10, 41–48. doi: 10.1016/j.dadm.2017.09.002

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Hessl, D., Sansone, S.M., Berry-Kravis, E., Riley, K., Widaman, K.F., Abbeduto, L., et al. (2016). Когнитивная батарея набора инструментов NIH для умственной отсталости: три предварительных исследования и будущие направления. Дж. Нейродев. Беспорядок. 8:35. doi: 10.1186/s11689-016-9167-4

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хьютинк, П., Verhuls, F.C., и Boomsma, D.I. (2006). Продольное близнецовое исследование IQ, исполнительных функций и проблем с вниманием в детстве и раннем подростковом возрасте. Акта Нейрол. Бельг 106, 191–207.

    Резюме PubMed | Академия Google

    Хилл, В. Г., и Маккей, Т. Ф. (2004). Д. С. Фальконер и Введение в количественную генетику. Генетика 167, 1529–1536.

    Резюме PubMed | Академия Google

    Янсен, А. Г., Мус, С. Э., Уайт, Т., Постума, Д., и Полдерман, Т.Дж. (2015). Что исследования близнецов говорят нам о наследственности развития, морфологии и функций мозга: обзор. Нейропсихология. Ред. 25, 27–46. doi: 10.1007/s11065-015-9278-9

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Йохансен-Берг, Х., Дауэс, Х., Гай, К., Смит, С.М., Уэйд, Д.Т., и Мэтьюз, П.М. (2002). Корреляция между двигательными улучшениями и измененной активностью фМРТ после реабилитационной терапии. Мозг 125, 2731–2742.doi: 10.1093/мозг/awf282

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Johnson, N.X., Marquine, M.J., Flores, I., Umlauf, A., Baum, C.M., Wong, A.W., et al. (2017). Расовые различия в нейрокогнитивных исходах после инсульта: влияние переменных здравоохранения. Дж. Междунар. Нейропсихология. соц. 23, 640–652. дои: 10.1017/S1355617717000480

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Клайман, Дж. (1995). «Разновидности предвзятости подтверждения», в Psychology of Learning and Motivation , ed K.Федермейер (Шампейн, Иллинойс: Elsevier), 385–418.

    Академия Google

    Клайман, Дж., и Ха, Ю.-В. (1987). Подтверждение, неподтверждение и информация при проверке гипотез. Психология. 94:211. doi: 10.1037/0033-295X.94.2.211

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лихтенштейн П., Де Файр У., Флодерус Б., Свартенгрен М., Сведберг П. и Педерсен Н. Л. (2002). Шведский реестр близнецов: уникальный ресурс для клинических, эпидемиологических и генетических исследований. Дж. Междунар. Мед. 252, 184–205. doi: 10.1046/j.1365-2796.2002.01032.x

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Линч, М., и Уолш, Б. (1998). Генетика и анализ количественных признаков. Сандерленд, Массачусетс: Синауэр.

    Академия Google

    Педрегоса, Ф., Вароко, Г., Грамфор, А., Мишель, В., Тирион, Б., Гризель, О., и др. (2011). Scikit-learn: машинное обучение на питоне. Дж. Маха. Учить. Рез. 12, 2825–2830.

    Академия Google

    Перселл, С. (2002). Модели компонентов дисперсии для взаимодействия генов и окружающей среды в анализе близнецов. Двойной рез. Гум. Жене. 5, 554–571. дои: 10.1375/1362762342026

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Рэнд, WM (1971). Объективные критерии оценки методов кластеризации. Дж. Ам. Стат. доц. 66, 846–850. дои: 10.1080/01621459.1971.10482356

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ревель, В.(2009). Введение в психометрическую теорию с приложениями в R . Эванстон, Иллинойс: Springer.

    Академия Google

    Робинсон, Дж. Л., Каган, Дж., Резник, Дж. С., и Корли, Р. (1992). Наследуемость заторможенного и незаторможенного поведения: исследование близнецов. Дев. Психол. 28:1030. дои: 10.1037/0012-1649.28.6.1030

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Рой А.К., Шехзад З., Маргулис Д.С., Келли А.С., Уддин Л.К., Готимер К., и другие. (2009). Функциональная связь миндалевидного тела человека с использованием фМРТ в состоянии покоя. Нейроизображение 45, 614–626. doi: 10.1016/j.neuroimage.2008.11.030

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ширер, В. Р., Ряли, С., Рыхлевская, Э., Менон, В., и Грейциус, М. Д. (2012). Расшифровка управляемых субъектом когнитивных состояний с помощью паттернов связи всего мозга. Церебр. Кортекс 22, 158–165. doi: 10.1093/cercor/bhr099

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Сингер, Дж.Дж., МакГрегор, А.Дж., Черкас, Л.Ф., и Спектор, Т.Д. (2006). Генетические влияния на когнитивные функции с использованием автоматизированной батареи нейропсихологических тестов в Кембридже. Разведка 34, 421–428. doi: 10.1016/j.intell.2005.11.005

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Слоткин, Дж., Новински, К., Хейс, Р., Бомонт, Дж., Гриффит, Дж., Магаси, С., и соавт. (2012). Руководство по оценке и интерпретации NIH Toolbox . Вашингтон, округ Колумбия: Национальные институты здравоохранения.

    Смит, Д. Дж., Стэм, С. Дж., Постхума, Д., Бумсма, Д. И., и Де Геус, Э. Дж. (2008). Наследуемость сетей «маленького мира» в мозгу: теоретико-графовой анализ функциональной связи ЭЭГ в состоянии покоя. Гул. Карта мозга. 29, 1368–1378. doi: 10.1002/hbm.20468

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Smith, S.M., Fox, P.T., Miller, K.L., Glahn, D.C., Fox, P.M., Mackay, C.E., et al. (2009). Соответствие функциональной архитектуры мозга при активации и покое. Проц. Натл. акад. науч. США 106, 13040–13045. doi: 10.1073/pnas.0

  • 7106

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Smith, S.M., Hyvärinen, A., Varoquaux, G., Miller, K.L., и Beckmann, C.F. (2014). Group-PCA для очень больших наборов данных фМРТ. Нейроизображение 101, 738–749. doi: 10.1016/j.neuroimage.2014.07.051

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Снайдер, П.Дж., Джексон, К.Е., Петерсен, Р.С., Хачатурян А.С., Кайе Дж., Альберт М.С. и соавт. (2011). Оценка познания при легких когнитивных нарушениях: сравнительное исследование. Слабоумие Альцгеймера 7, 338–355. doi: 10.1016/j.jalz.2011.03.009

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Троутон А., Спинат Ф. М. и Пломин Р. (2002). Исследование раннего развития близнецов (TEDS): многофакторное продольное генетическое исследование языковых, когнитивных и поведенческих проблем в детстве. Двойной рез. Гум. Жене. 5, 444–448. дои: 10.1375/13623205

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Тульский, Д.С., Карлоцци, Н.Е., Холднак, Дж., Хитон, Р.К., Вонг, А., Голдсмит, А., и соавт. (2017). Использование когнитивной батареи набора инструментов NIH (NIHTB-CB) у людей с черепно-мозговой травмой. Реабилитация. Психол. 62, 413–424. дои: 10.1037/rep0000174

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Вашон-Прессо, Э., Tétreault, P., Petre, B., Huang, L., Berger, S.E., Torbey, S., et al. (2016). Кортиколимбические анатомические особенности предопределяют риск хронической боли. Мозг 139, 1958–1970. doi: 10.1093/мозг/aww100

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Van Essen, D.C., Ugurbil, K., Auerbach, E., Barch, D., Behrens, T.E.J., Bucholz, R., et al. (2012). Проект человеческого коннектома: перспектива сбора данных. Нейроизображение 62, 2222–2231.doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.02.018

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Фон Люксбург, У. (2010). Стабильность кластеризации: обзор. Фундаменты Тенденции Mach. Учить. 2, 235–274. дои: 10.1561/2200000008

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Voss, M.W., Erickson, K.I., Prakash, R.S., Chaddock, L., Malkowski, E., Alves, H., et al. (2010). Функциональная связность: источник различий в связи между кардиореспираторной выносливостью и когнитивными способностями? Нейропсихология 48, 1394–1406.doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2010.01.005

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Voss, M.W., Weng, T.B., Burzynska, A.Z., Wong, C.N., Cooke, G.E., Clark, R., et al. (2016). Фитнес, а не физическая активность, связан с функциональной целостностью сетей мозга, связанных со старением. Нейроизображение 131, 113–125. doi: 10.1016/j.neuroimage.2015.10.044

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Вэнь, Х., Лю Ю., Яо Л. и Дин М. (2013). Нисходящая регуляция активности по умолчанию в пространственном зрительном внимании. J. Neurosci. 33, 6444–6453. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4939-12.2013

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ямасита М., Йошихара Ю., Хашимото Р., Яхата Н., Итикава Н., Сакаи Ю. и другие. (2018). Модель прогнозирования рабочей памяти в зависимости от состояния здоровья и психических заболеваний с использованием функциональной связи всего мозга. Элиф 7:e38844.doi: 10.7554/eLife.38844.024

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Yang, Z., Zuo, X.-N., McMahon, K.L., Craddock, R.C., Kelly, C., De Zubicaray, G.I., et al. (2016). Генетический и экологический вклад в архитектуру функциональной связи человеческого мозга. Церебр. Кора 26, 2341–2352. doi: 10.1093/cercor/bhw027

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Яркони, Т., Полдрак, Р. А., Николс, Т.Э., Ван Эссен, округ Колумбия, и Вейджер, Т. Д. (2011). Крупномасштабный автоматизированный синтез данных функциональной нейровизуализации человека. Нац. Методы 8, 665–70. doi: 10.1038/nmeth.1635

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Zhou, H.Y., Li, Z., Xie, D.J., Xu, T., Cheung, E.E.F., Li, H., et al. (2018). Оценки наследуемости пространственной рабочей памяти и смены установок в выборке здоровых китайских близнецов: предварительное исследование. Псих. J. 7, 144–151.doi: 10.1002/pchj.227

    Резюме PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Эволюция человеческих способностей и способностей

    Допустим, астероид или технологический сбой уничтожит 99,9 процента человечества, а вместе с ним и все неорганические материальные достижения цивилизации — компьютеры, линии электропередач, здания и т. д. Семь миллионов людей, оставшихся на планете, хотя и представляют собой ничтожную долю того вида, которым когда-то был этот вид, все же намного больше, чем несколько сотен находящихся под угрозой исчезновения гепардов или орангутангов, живущих в настоящее время.Кроме того, предположим, что выжившие люди не настолько рассеяны, чтобы их репродуктивный успех находился под угрозой из-за простой невероятности найти себе пару. Как долго продержится человечество? «Недолго» — хорошая ставка. Наши зубы и ногти не были смертельными уже много веков. В поисках охотничьих орудий может оказаться нож или ружье, но лезвия ржавеют и ломаются. А порох? Что такое порох, опять же?

    «Это довольно экстремально», — скажете вы. Итак, давайте попробуем еще раз, и на этот раз скажем, что это биологические повреждения из-за вируса, который убивает только людей — 99.9 процентов из них, всех возрастов. Остаются электростанции, линии электропередач, компьютеры и т.д. Однако они быстро становятся бесполезными, потому что не остается достаточного количества людей, чтобы управлять ими, а тем более знаний для этого. В конце концов, достаточно просто щелкнуть выключателем, чтобы гидроэлектростанция начала извергать напряжение из своих турбин. Некоторые из оставшихся людей знают о солнечных элементах и ​​могут найти несколько солнечных пластин с необходимыми разъемами для питания гаджетов. Но, кроме бытовой техники, электронные гаджеты в большинстве своем неработоспособны, потому что нет ни интернета, ни новостных станций, транслирующих сигналы, в том числе из-за нехватки способных операторов и электроэнергии.

    В этом сценарии судного дня компьютеры могут быть включены, но они могут получить доступ только к той ограниченной информации, которую хранят сами. Со временем они перестают работать без какой-либо серьезной причины, кроме тех несчастных случаев, когда материнская плата встречается с разъемом, что происходит по мере ухудшения качества материалов. Может быть, остался один человек, который знает, как найти неисправную цепь или связаться и починить ее, но она вполне может быть на другом конце земного шара (все междугородние связи отключены, так что вы не можете узнать) , и у вас нет другого способа добраться до нее, кроме как на велосипеде (у которого тоже скоро сломается или лопнет колесо, которое вы не будете знать, как починить или заменить) или на лошади (которая в конце концов умрет, и, ну, новые лошади не рождаются прирученными.Как это сделать снова?). Вы даже не думаете прибегать к газу, потому что, как только запасы бензина исчерпаны, добывать ископаемое топливо из-под земли — буквально заставить землю плеваться мазутом — теперь сродни волшебству. Вскоре старейшины рассказывают истории о черных, как смоль, гейзерах, загоревшихся в воздухе, и о металлических птицах, извергающих огонь, воду или еду и людей на землю. С тем же успехом они могли бы говорить о единорогах.

    Нейроны: размер и количество

    И тем не менее, все оставшиеся люди будут по-прежнему иметь те же 16 миллиардов нейронов в коре головного мозга, что и раньше, число нейронов настолько велико, что для их поддержания требуется столько энергии, что ни одно другое животное на планете не может себе этого позволить. что-нибудь близкое; в лучшем случае гориллы и орангутаны несут вдвое меньше нейронов в коре головного мозга. 1-3   Так много корковых нейронов наделяют людей когнитивными способностями , которые не имеют себе равных в природе, но почему-то их самих по себе недостаточно, чтобы гарантировать удивительные способности , накопленные человечеством. Что позволяет биологическим способностям, таким как представление количеств и идей, формироваться в когнитивные способности, такие как умственное решение сложных задач, разработка стратегии и создание планов на случай непредвиденных обстоятельств? Еще одно человеческое изобретение, которое стало не только возможным, но и необходимым благодаря всем технологиям, которые произвели и накопили эти 16 миллиардов нейронов коры головного мозга: обучение в школе.

    К счастью, эксперимент по изъятию технологических достижений для отделения человеческих способностей от биологических не требуется, кроме как умственными упражнениями в научной фантастике-антиутопии. Антропологи и палеонтологи уже показали, чего достигает биология человека без современных технологий и культурной передачи. Современные люди существуют не менее 200 000 лет; выбритый и одетый, вид sapiens , захвативший Европу после последнего ледникового периода, вероятно, очень походил бы на современного бизнесмена. 4. Распределение некоторых генов в популяции могло измениться на протяжении тысячелетий, поскольку продукты питания подвергались искусственному отбору, а пшеница и сыр были введены в качестве основных продуктов питания в некоторых обществах, а близорукость и другие биологические дефекты можно было исправить с помощью очков. и хирургия. 4 Размер мозга современного человека, однако, был примерно таким же, что, учитывая то, что мы узнали в моей лаборатории о том, как размер мозга соотносится с количеством нейронов внутри и между видами, означает, что первый современный человек 200 000 лет назад, скорее всего, в коре головного мозга уже были те же 16 миллиардов нейронов, что и у нас сегодня. 3

    Безусловно, существуют гены, специфичные для человека, которые кодируют специфические черты человека, точно так же, как должны быть гены, специфичные для шимпанзе, гены, специфичные для уток, и гены, специфичные для колибри. Наше исследование, однако, показало, что не существует явно человеческого мозга, а скорее характерный для приматов способ организации нейронов (так же, как, скажем, характерный для грызунов или плотоядных способ объединения мозгов). ) — и из этих приматов наш мозг оказался самым большим, с наибольшим количеством нейронов в коре головного мозга. 5 Таким образом, биологическая основа уникальности человека может заключаться просто и в первую очередь (даже если не исключительно) в том, что он является видом приматов с наибольшим количеством кортикальных нейронов. 6

    Поскольку нейроны являются основными единицами нервной системы, обрабатывающими информацию, 16 миллиардов корковых нейронов, которыми наделены люди, обеспечивают уникальную биологическую способность обрабатывать информацию. Корковая обработка, которая находит закономерности, делает выводы, отличает хорошее от плохого, запоминает события, строит планы, меняет планы по требованию обстоятельств — все это здесь.Важно отметить, что ни одна из этих способностей не является исключительно человеческой. Мозги, такие же разные, как у голубя, мыши, макаки и человека, имеют сходное расположение нейронов: каждая версия коры имеет несколько сенсорных, моторных и ассоциативных зон, которые, по-видимому, функционируют сходным образом при представлении информации. , перекрестные ссылки и хранение информации. 7

    От логических рассуждений и понимания символов до использования и даже создания инструментов, узнавания себя в зеркале или планирования будущего, похоже, нет какой-либо фундаментальной функции человеческого мозга, которая не была бы общей с другими видами. 6 Благодаря многолетним исследованиям в области поведенческой психологии, основанным на растущем подозрении, что нечеловеческие виды могут быть более способными, чем когда-то признавала человеческая гордыня, теперь считается, что когнитивные различия между видами являются вопросом количества, а не качества: не могут ли виды что-то делать, а как ну и как гибко они могут это делать. 8 Если нейроны коры головного мозга подобны блокам Lego, нам, людям, больше всего приходится с ними играть, а это означает, что в той мере, в какой они могут быть перестроены, сохраняя при этом одну и ту же общую структуру, большее количество сборочных блоков в коре головного мозга человека дает ему гораздо больше возможностей.

    Поскольку мы приматы, у нас есть не только огромная куча Лего, но и довольно маленькие Лего, а это значит, что наш мозг может делать многое, но при этом не быть огромным. Между прочим, наши нейронные лего не самые маленькие: даже самые большие вороны и попугаи, а также самые маленькие млекопитающие имеют нейроны, которые, по нашим расчетам, в среднем намного меньше, чем нейроны коры головного мозга человека. 9 Людей отличает не то, насколько малы или велики, плотны или скудны нейроны нашей коры, а то, сколько их у нас есть, чтобы ориентироваться в жизни. 9

    Кулинария как технология

    Большое количество нейронов дорого обходится, поскольку энергетические затраты коры головного мозга пропорциональны количеству нейронов. 10 В таком случае, как же наш вид, и только он один, получил наибольшее количество нейронов в коре головного мозга? Причина может быть весьма прозаичной: ни одно другое животное не готовит себе пищу так тщательно, как научились это делать наши предки 1,5 миллиона лет назад, технология, которую мы продолжаем передавать из поколения в поколение.Как бы грубо это ни звучало, приготовление пищи равносильно предварительному перевариванию пищи до того, как она попадет в рот, что значительно увеличивает количество калорий, которые могут быть эффективно переданы организму, а не обработаны с нуля на ферментативной конвейерной ленте, которой является желудочно-кишечный тракт. . 11,12 Мягкая, предварительно переваренная пища может полностью превратиться в кашицу во рту, что гарантирует, что пищеварительные ферменты будут иметь доступ к каждой проглоченной молекуле, а не только к поверхности едва расщепленных кусочков.

    Современные люди не считают кулинарию технологией, но это действительно так. В самом простом определении любой объект, система, процесс, знание или идея, облегчающие решение проблемы. Разновидность Homo , которая изобрела кулинарию, уже была двуногой, с преимуществом перед обезьянами, идущими на костяшках пальцев, потребляя меньше энергии, чтобы пройти то же расстояние, расширяя диапазон поиска пищи и, таким образом, увеличивая вероятность нахождения пищи. 4 Процесс приготовления пищи основан на самом первом технологическом орудии: каменном орудии, не просто случайном осколке камня, а орудии, систематически созданном для того, чтобы им можно было манипулировать, и которое можно применять для разделки мяса животных, дробления костей или измельчения корни.Наши человеческие предки, которые впервые изобрели каменные орудия более двух миллионов лет назад, могли использовать их, чтобы быстрее и эффективнее прокормить себя, и, таким образом, могли позволить себе время, чтобы подойти и решить новые проблемы.

    При «холодном» приготовлении пищи (с использованием ножей, кислых маринадов или дробильных инструментов, таких как первые каменные орудия) или при «горячем» приготовлении пищи (с огнем) также выделяется больше энергии за меньшее время, что само по себе компенсирует ответственность за наличие энергоемкий, богатый нейронами мозг. И еще: поскольку пищу нужно пережевать до состояния влажной массы, прежде чем ее можно будет проглотить, время, высвобождаемое за счет размягчения пищи в процессе приготовления, теперь можно использовать для более интересных дел, например, убедить других пойти с вами на охоту, или попробовать новый метод добычи огня вместо того, чтобы гоняться за еще одним копытным существом или выкапывать еще один корень.

    Питание нейронов

    Когда получение достаточного количества калорий в день, чтобы питать большое количество нейронов, больше не было проблемой, люди могли начать получать от них пользу. То, что позволяет энергии поддерживать больше нейронов, высвобождая время, также обеспечивает больше когнитивных способностей и возможность их использовать. Это дало преимущество, которое, должно быть, было настолько значительным, что чуть более чем за 1,5 миллиона лет размер мозга наших предков, и только нашего, увеличился втрое, поскольку люди с большим количеством нейронов, как правило, добивались большего успеха, чем конкуренты. 6 Так появился человеческий вид во всей его нейронной славе, но все еще ограниченный в когнитивных способностях.

    Проблема в том, что мозг с 16 миллиардами кортикальных нейронов по-прежнему представляет собой большую кучу нейронов, собранных в случайном порядке. У нас есть энергия, чтобы позволить себе больше кортикальных нейронов, чем у любого другого вида, и теперь это число, по-видимому, записано в какой-то еще неоткрытой форме в нашем геноме. Но как именно упорядочивать эти блоки не указано в наших генах, и, как ни странно, отсутствие этой информации в наших геномах делает кору головного мозга с таким количеством частей такой мощной: она может самоорганизоваться в соответствии с как это используется.Нейроны остаются податливыми даже после того, как они организованы в грубую структуру, заданную генами, например, главные автомагистрали между штатами в стране; когда они начинают использоваться, они усваивают информацию из окружающей среды, которая формирует нейронные дороги, улицы и переулки по мере того, как они считаются полезными. Чем больше нейронов образует кору головного мозга, тем больше из них можно испытать и найти верными, поэкспериментировать с ними и заставить вовлеченные связи либо усиливаться и укрепляться, либо ослабевать и в конечном итоге исчезать.И поэтому наш мозг формируется в зависимости от того, что они делают, с какими проблемами сталкиваются, какие из них им удается решить и какие другие они пытаются решить дальше.

    Подобно простому блочному кубику из Лего, собранному по простейшим инструкциям, а не по ослепительно замысловатому шаблону, основанному на многолетних кропотливых и все более сложных инструкциях, достижения первых людей меркнут по сравнению с тем, что делают их потомки сегодня. Хотя мы не можем знать мысли и умственную сложность наших предков, то, чего достигает биология человека до приобретения технологии, которая формирует его мозг, демонстрирует обычный эксперимент, проводимый заново каждым поколением в каждой отдельной семье: воспитание младенцев.

    Воспитание ума

    Это возвращает нас к школьному обучению. Превращение этих замечательных в количественном отношении биологических возможностей человеческого мозга в реальные способности современного человека — выполнение ментальной арифметики, использование одного или нескольких языков и перевод между ними, разработка плана, состоящего из нескольких частей, для перемещения куда-либо, постановки мата или создания новой отрасли. — это совсем другая история: история технологических достижений и передачи культуры. Тем не менее, это также возможно благодаря тем же самым 16 миллиардам нейронов коры головного мозга.Удалите все технологии или одно-единственное поколение передачи достаточному количеству людей, чтобы воплотить все его разнообразное богатство, и человечество вернется к своей биологической основе: человеческим возможностям без способностей. 13

    Я могу иметь докторскую степень. в неврологии, но если бы я был одним из немногих, кто пережил тот вирусный апокалипсис, с которого началась эта дискуссия, я все равно не знал бы, как сделать бумагу и карандаш, чтобы записать то, что я узнал о том, как работает мозг, и, честно говоря, это не было бы очень важно.Те выжившие, которые умели делать карандаш и бумагу, скорее всего, не могли собрать велосипед, не говоря уже о машине, или даже тостер. Я также, скорее всего, потерплю неудачу в более приземленных задачах, таких как поиск питьевой воды и неядовитых растений для еды, возвращение в безопасное убежище каждый день, предсказание, когда сажать и когда собирать урожай, когда забивать и когда разводить. Не говоря уже о том, чтобы подсчитать, сколько камней я могу безопасно сложить в колонну или сколько палочек я должен связать вместе, чтобы они поддерживали крышу над моей головой.

    Как насчет разработки плана канализации и питьевой воды, проектирования многоэтажного здания, разработки концепции микробов и антител и, таким образом, вакцин и лекарств, разработки анестезии для временного отключения боли и самого нашего сознания, чтобы тело можно открыть и оперировать, предлагая использовать маленькие зеленые листочки бумаги в качестве заполнителей для работы, придумывая неосязаемые кодексы того, что правильно, а что нет, придумывая стратегию переговоров о мире во всем мире? Либо мы можем научиться таким вещам у тех, кто был до нас, либо нам приходится каждый раз разбираться во всем заново.

    Сейчас нас так много, что каждый человек может формировать биологические способности, которые приходят с этими 16 миллиардами корковых нейронов с индивидуальной информацией в соответствии со своими потребностями, желаниями и предпочтениями, в пределах своих возможностей. Больше не заботясь о том, чтобы в каждом сообществе было достаточно целителей, охотников, строителей и силовиков, теперь у нас так много мозгов, чтобы формировать их когнитивные способности, что мы можем принимать эти способности как должное и обманывать себя идеей, что школьное образование является необязательным, знакомство с идеями тех, кто был до нас, чтобы мы могли «стоять на плечах гигантов» и «не повторять ошибок прошлого.«Пока у каждого ребенка есть возможность ходить в школу, нужно продолжать верить, что простое осознание прошлого — причина, по которой они ходят в школу.

    Но это не так. Нам нужно учиться, потому что наших 16 миллиардов корковых нейронов, больше, чем у любого вида, достаточно, чтобы сделать нас биологически людьми, но недостаточно, чтобы сделать нас современными людьми. Нас должны учить те, кто был до нас; нам нужно познакомиться с их образом мышления, знаниями и технологиями, чтобы ассимилировать в нашей коре знания и ноу-хау человечества в целом в систематически курируемой программе все возрастающей сложности и продолжительности, которая формирует наш мозг и держит их готовыми передать это еще раз.Чем больше технологий предстоит передать, тем больше потребуется обучающих технологий — тех систем и процессов для систематической передачи информации.

    И поскольку ни один человек больше не может удерживать в своем мозгу все знания, накопленные нашими предками, нам нужно как можно больше мозгов, чтобы сформировать их путем обучения, чтобы достаточное количество людей научилось добывать огонь и гончарное дело, пока другие учатся готовить еду для массы или деликатесы для немногих; одни учатся делать из руды сталь, а другие учатся гнуть и собирать из нее небоскребы; достаточно научиться жонглировать звуковыми паттернами, которые производит наш язык, и вплетать их значения в истории о том, откуда мы пришли и куда мы можем уйти отсюда, и связывать их с символами, которые достаточно известны, чтобы снова расшифровать их значение; и хватит учиться учить этому заново.

    Вкратце, вот почему каждое человеческое поколение должно ходить в школу: чтобы сохранить возможность того, что наши потомки тоже будут продолжать учиться формировать свою человеческую биологию в человечество, снова, и снова, и снова.

    Раскрытие финансовой информации:  У автора нет конфликтов интересов, о которых нужно сообщить.

    Ссылки

    1. Azevedo FAC, Carvalho LRB, Grinberg LT, Farfel JM, Ferretti REL, Leite REP, Jacob Filho W, Lent R, Herculano-Houzel S (2009).Равное количество нейронных и не-нейронных клеток делает человеческий мозг похожим на изометрически увеличенный мозг приматов. Журнал сравнительной неврологии 513, 532-541.
    2. Fonseca-Azevedo K, Herculano-Houzel S (2012) Метаболические ограничения налагают компромисс между размером тела и количеством нейронов головного мозга в эволюции человека. Proc Natl Acad Sci USA 109, 18571-18576.
    3. Herculano-Houzel S, Kaas JH (2011) Мозг гориллы и орангутана соответствует правилам масштабирования приматов: последствия для эволюции гоминидов.Brain Behav Evol 77: 33-44.
    4. Либерман Д.Е. (2014) История человеческого тела. Винтаж, Нью-Йорк.
    5. Herculano-Houzel S (2012) Замечательный, но не выдающийся человеческий мозг как увеличенный мозг примата и связанные с ним затраты и преимущества. Proc Natl Acad Sci USA 109: 10661-10668.
    6. Herculano-Houzel S (2016) Преимущество человека: новое понимание того, как наш мозг стал выдающимся. MIT Press, Кембридж.
    7. Шанахан М., Бингман В.П., Симидзу Т., Уайлд М., Гюнтюркюн О. (2013) Крупномасштабная сетевая организация в переднем мозге птиц: матрица связности и теоретический анализ.Front Comput Neurosci 7, 89.
    8. Эмери, штат Нью-Джерси, Клейтон, Н.С. (2004) Менталитет ворон: конвергентная эволюция интеллекта у врановых и обезьян. Наука 306, 1903-1907.
    9. Herculano-Houzel S (2017) Количество нейронов как биологический коррелят когнитивных способностей. Curr Opin Behav Sci 16, 1-7.
    10. Herculano-Houzel S (2011) Масштабирование метаболизма мозга с фиксированным бюджетом энергии на нейрон: последствия для активности нейронов, пластичности и эволюции. PLoS One 6, e17514.
    11. Wrangham RW (2009) И вспыхнет пламя: как приготовление пищи сделало нас людьми. Базовые книги, Нью-Йорк.
    12. Цинк К.Д., Либерман Д.Е. (2016)Влияние мясных и нижнепалеолитических методов обработки пищевых продуктов на жевание у людей. Природа 531, 500-503.
    13. Генрих Дж. (2015) Секрет нашего успеха: как культура стимулирует эволюцию человека, одомашнивает наш вид и делает нас умнее. Издательство Принстонского университета.

    определения человеческих способностей | Английский толковый словарь

    человек

      
          прил  

    1    человека и человечества, характеризующие их или относящиеся к ним  
    человеческая природа     

    2    состоящий из людей  
    человеческий род, человеческая цепь     

    3    обладающие человеческими качествами, а не животными, божественными существами или машинами  
    человеческие недостатки     

    добрый или внимательный

    b    натуральный  
          n  

    5    человек; человек  
       Связанный префикс     → антропо-  
         (C14: от латинского humanus; связан с латинским homo man)  
      человекоподобный      прил  
      человечность      сн  

    человек  
          n   представитель любой из рас Homo sapiens; человек; мужчина, женщина или ребенок  

    человеческий капитал  
          n     (экономика)   способности и навыки любого человека, особенноприобретенные за счет инвестиций в образование и обучение, которые повышают потенциальный доход  

    человеческий интерес  
          сущ.   (в газетном материале, выпуске новостей и т. д.) ссылка на людей и их эмоции  

    природа человека  
          п  

    1    качества, присущие человечеству  

    2    обычное человеческое поведение, особ.считается менее совершенным  

    3      (Социол)   уникальные элементы, которые составляют основную часть человеческой жизни и отличают ее от других животных  

    вирус папилломы человека  
          n   любой из классов вирусов, вызывающих опухоли, включая бородавки, у людей. Некоторые штаммы поражают шейку матки и считаются причиной рака шейки матки (аббревиатура). ВПЧ

    человеческие ресурсы  
          pl n  

    а    рабочая сила организации  

    b    (как модификатор)  
    управление персоналом, сотрудник по кадрам     

    2    вклад в пользу организации-работодателя, который ее рабочая сила может внести в виде усилий, навыков, знаний и т. д.

    права человека  
          pl n   права личности на свободу, справедливость и т. д.  

    Культурный контекст способностей человека | Биологическая антропология и приматология

  • Книга «Человеческие способности в культурном контексте», первоначально опубликованная в 1988 году, явилась важным шагом в осмыслении и изучении человеческих способностей. Он сформировал уникальную систему отсчета. Это исследование предлагает переоценку теории способностей редакторами С.Х. Ирвина и Дж. У. Берри, а также убедительных индивидуальных утверждений Х. Дж. Айзенка, Артура Р. Дженсена, Джозефа Р. Ройса и Роберта Дж. Штернберга, которые представляют совершенно разные подходы к измерению интеллекта. Он также фокусируется на контекстах, в которых определяются пределы оценки с помощью психологических тестов: в группах коренных меньшинств в Северной Америке, у мигрантов в Великобританию, в анклавах низших каст в Индии, среди африканских меньшинств и среди австралийских аборигенов. Написанные давними жителями рассматриваемых регионов, эти главы представили множество свежих данных в отношении западных формулировок теории и практики.

    Отзывы клиентов

    Еще не просмотрено

    Будьте первым, кто оставит отзыв

    Отзыв не был размещен из-за ненормативной лексики

    ×

    Информация о продукте

    • Дата Опубликовано: декабрь 1988
    • Формат: handback
    • ISBN: 9780521344821
    • Длина: 636 страниц
    • Размеры: 234 x 156 x 35 Mm
    • Вес: 1.06 кг
    • Наличие: Доступно
  • Содержание

    Предисловие
    Благодарности
    Часть I.Человеческие способности в теоретических культурах
    Раздел 1. Холистические теории:
    1. Способности человечества: переоценка С.Х. Ирвина и Дж.В. Берри
    2. Триаттический взгляд на интеллект в межкультурной перспективе Роберт Дж. Стернберг
    Раздел 2. Биометрический фундаментализм :
    3. Биологические основы интеллекта HJ Eysenck
    4. Скорость обработки информации и популяционные различия Артур Р. Дженсен
    Раздел 3. Структурная психометрия:
    5. Факторная модель как теоретическая основа индивидуальных различий Джозеф Р.Royce
    6. Значение систематической ошибки в тестах способностей Ype H. Poortinga and Henk van der Flier
    Часть II. Культурные реакции на измерение способностей
    Раздел 4. Европа и Северная Америка:
    7. Британское «культурное влияние» на тестирование способностей Пол Клайн
    8. Культурные влияния на образцы способностей в Северной Америке Филип Энтони Вернон, Дуглас Н. Джексон и Сэмюэл Мессик
    9. Способности человека в Восточном Средиземноморье Джигдем Кагитчибаси и Исик Савасир
    10.Норвежские тесты и измерения в культурном контексте Кнут А. Хагтвет и Йохан О. Ундхейм
    Раздел 5. Африка, Азия и Австралия:
    11. Оценка человека в Австралии Дафна М. Китс и Джон А. Китс
    чернокожие в Южной Африке И. М. Кендалл, Мэри Энн Вестер и Дж. В. фон Моллендорф
    13. Индивидуальные различия между народами Китая Дж. В. К. Чан и Филип Э. Вернон
    14. Способности и достижения японцев Сабуро Иваваки и Филип Э. Вернон
    Часть III.Культурные ограничения по оценке человека
    Раздел 6. Меньшинства и анклавы:
    15. Коренные жители Северной Америки: способности индейцев и инуитов Дамиан МакШейн и Дж. У. Берри
    16. Познание аборигенов и психологическое невежество Л. З. Клих
    17. Тестирование бушменов в Центральной Калахари Хельмут Реунинг
    18. Кастовые и когнитивные процессы Дж. П. Дас и Амулья Канти Сатпати Хурана
    19. Образовательная адаптация и достижения подростков из числа этнических меньшинств в Великобритании Гаджендра К. Верма
    20.Уменьшение разрыва в результатах тестов между носителями английского языка и говорящими на африкаанс в Южной Африке Дж. М. Верстер и Р. Дж. Принслоо
    Авторский указатель
    Предметный указатель.

  • редакторы

  • 9081 SH Irvine

    JW Berry

    Участники

    Участники

    Sh Irvine, JW Berry, Роберт Дж. Стернберг, HJ Eysenck, Артур Р. Дженсен, Иосиф Р. Ройс, YPE H. Pooortinga , Хенк ван дер Флиер, Пол Клайн, Филип Энтони Вернон, Дуглас Н.Джексон, Сэмюэл Мессик, Чигдем Кагитчибаси, Исик Савасир, Кнут А. Хагтвет, Йохан О. Ундхейм, Дафна М. Китс, Джон А. Китс, И. М. Кендалл, Мэри Энн Вестер, Дж. В. Фон Моллендорф, Дж. В. К. Чан, Филип Э. Вернон, Сабуро Иваваки, Дамиан МакШейн, Дж. В. Берри, Л. З. Клих, Хельмут Реунинг, Дж. П. Дас, Амулья Канти Сатпати Кхурана, Гаджендра К. Верма, Дж. М. Верстер, Р. Дж. Принслоо

  • Способность человека различать химический состав поверхности на ощупь

    Осязание опосредуется взаимодействием мягкого материала ( i.е. , кожа) с текстурой и химическим составом поверхности объекта. Предыдущие работы, предназначенные для исследования пределов тактильного восприятия, были ограничены материалами с поверхностными неровностями, превышающими молекулярный масштаб; такие материалы также могут иметь различные объемные свойства. В серии психофизических экспериментов мы продемонстрировали, что люди могут различать поверхности, которые отличаются только одним слоем молекул, и могут «считывать» модели гидрофобности в виде символов в алфавите ASCII.Мы разрабатываем устройство, имитирующее свободное исследование поверхностей людьми, и подтверждаем экспериментальные результаты теоретической моделью трения, которая предсказывает скорости и давления, позволяющие различать. Эти результаты демонстрируют, что силы, возникающие при скольжении пальца по поверхности, взаимодействуют с механорецепторами кожи, позволяя мозгу различать поверхности, которые отличаются только поверхностным химическим составом. Хотя в этом исследовании мы намеренно использовали простые модификации поверхности (силанизированный по сравнению с окисленный кремний), эти эксперименты создают прецедент для использования методов химии материалов в психологии. Они также открывают двери для использования в будущем более сложных, молекулярно-инженерных материалов.

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

    Чтение: Способности человека

    Используйте [Hypothesis](https://hypothes.is/) для обсуждения, ответов на вопросы и дополнительных примеров или ссылок для улучшения материала.

    Модель

    Человек-процессор

    Вот высокоуровневый взгляд на когнитивные способности человека — действительно высокий уровень, например, 30 000 футов. Это версия Модели человеческого процессора (MHP), которая была разработана Кардом, Мораном и Ньюэллом как способ обобщить десятилетия психологических исследований в инженерной модели (Кард, Моран, Ньюэлл, *The Psychology of Human-Computer). Взаимодействие*, Lawrence Erlbaum Associates, 1983).

    Эта модель отличается от оригинальной MHP; мы модифицировали его, включив в него компонент, представляющий ресурсы человеческого внимания (Wickens, *Engineering Psychology and Human Performance*, Charles E.Издательство Меррилл, 1984).

    Эта модель, конечно, абстракция. Но это абстракция, которая на самом деле дает нам числовые параметры, описывающие наше поведение. Как у компьютера есть память и процессор, так и у нашей модели человека. На самом деле в модели несколько разных видов памяти и несколько разных процессоров.

    Информация от глаз и ушей сначала сохраняется в **краткосрочном сенсорном хранилище**. По аналогии с аппаратным обеспечением компьютера эта память подобна буферу кадров, в котором хранится один кадр восприятия.

    **процессор восприятия** берет сохраненные сенсорные данные и пытается распознать в них символы: буквы, слова, фонемы, значки. Этому распознаванию помогает **долговременная память**, в которой хранятся символы, которые вы умеете распознавать.

    **Когнитивный процессор** использует символы, распознаваемые перцептивным процессором, и выполняет сравнения и решения. Он также может хранить и извлекать символы в **рабочей памяти** (которую вы можете считать оперативной памятью, хотя она довольно мала).Когнитивный процессор выполняет большую часть работы, которую мы называем «мышлением».

    **двигательный процессор** получает действие от когнитивного процессора и дает указание мышцам выполнить его. Здесь существует неявная петля обратной связи: эффект действия (либо на положение вашего тела, либо на состояние мира) может наблюдаться вашими чувствами и использоваться для корректировки движения в непрерывном процессе.

    Наконец, есть компонент, соответствующий вашему **вниманию**, который можно рассматривать как нить управления в компьютерной системе.Обратите внимание, что эта модель не предназначена для отражения анатомии вашей нервной системы. Например, в вашем мозгу, вероятно, нет ни одной области, соответствующей процессору восприятия. Но тем не менее это полезная абстракция.

    • Процессоры имеют время цикла
      • T_p ~ 100 мс [50-200 мс]
      • T_c ~ 70 мс [30-100 мс]
      • T_m ~ 70 мс [25-170 мс]

    Основным свойством процессора является его **время цикла**, которое аналогично времени цикла компьютерного процессора.Это время, необходимое для принятия одного входа и получения одного результата.

    Как и все параметры в MHP, время цикла, показанное выше, получено из обзора психологических исследований. Каждый параметр указывается с типичным значением и диапазоном сообщаемых значений. Например, типичное время цикла процессора восприятия, T_p, составляет 100 миллисекунд, но различные психологические исследования последних десятилетий сообщают, что среднее время цикла составляет от 50 до 200 миллисекунд. Причиной такого диапазона являются не только различия у отдельных людей; это также зависит от условий.Например, перцептивный процессор быстрее (более короткое время цикла) для более интенсивных стимулов и медленнее для слабых стимулов. Вы не можете читать так быстро в темноте. Точно так же ваш когнитивный процессор на самом деле работает быстрее под нагрузкой. Подумайте, насколько быстро работает ваш мозг, когда вы ведете машину или играете в видеоигру, по сравнению с тем, когда вы сидите тихо и читаете. Когнитивный процессор также быстрее справляется с практическими задачами.

    Разумно, когда мы принимаем инженерные решения, иметь дело с этой неопределенностью, используя все три числа, не только номинальное значение, но и диапазон.

    • Два стимула в пределах одного перцептивного цикла (T_p ~ 100 мс [50–200 мс]) появляются **слитыми**
    • Последствия
      • 1/ T_p кадров/сек достаточно для восприятия движущегося изображения (10 кадров в секунду нормально, 20 кадров в секунду плавно)
      • Ответ компьютера < T_p кажется мгновенным
      • Причинность находится под сильным влиянием слияния
    Одним из интересных эффектов системы восприятия человека является **слияние восприятия**. Вот интуитивное представление о том, как работает слияние.Наш процессор восприятия работает с определенной частотой кадров, захватывая один кадр (или картинку) каждый цикл, где каждый цикл занимает T_p секунд. Два события, происходящие с интервалом меньше времени цикла, скорее всего, появятся в одном кадре. Если события похожи — например, Микки Маус появляется в одном месте, а затем через короткое время в другом — тогда события имеют тенденцию сливаться в единое воспринимаемое событие — один Микки Маус в движении. Слияние восприятия отвечает за то, как мы воспринимаем последовательность кадров фильма как движущуюся картинку, поэтому параметры процессора восприятия дают нам нижнюю границу частоты кадров для правдоподобной анимации.10 кадров в секунду достаточно для типичного случая, но 20 кадров в секунду лучше для большинства пользователей и большинства условий. Слияние восприятия также дает верхнюю границу хорошего времени отклика компьютера. Если компьютер отвечает на действие пользователя в течение времени T_p, его ответ кажется мгновенным вместе с самим действием. Системы с таким временем отклика кажутся продолжением тела пользователя. Если бы вы использовали текстовый редактор, которому требовалось больше времени отклика, чем T_p, для отображения каждого нажатия клавиши, вы бы это заметили.Слияние также сильно влияет на наше восприятие причинно-следственных связей. Если за одним событием следует другое — например, нажатие клавиши и изменение изображения на экране — и интервал, разделяющий события, меньше T_p, то мы более склонны полагать, что первое событие вызвало второе.
    • короче 0,1 с: кажется мгновенным
    • 0,1–1 с: пользователь замечает задержку
    • 1-5 с: отображение индикатора занятости
    • дольше 5 с: отображать индикатор выполнения
    Перцептивное слияние дает нам некоторые эмпирические правила для ответной обратной связи.Если система может выполнить команду менее чем за 100 миллисекунд, то это будет казаться мгновенным или достаточно близким. Пока результат самой команды ясно виден — например, в локусе внимания пользователя — дополнительная обратная связь не требуется. Если это занимает больше времени, чем интервал перцептивного слияния, то пользователь заметит задержку — она больше не будет казаться мгновенной. Что-то должно заметно измениться в течение 100 мс, иначе слияние восприятия будет нарушено. Однако обычно для удовлетворения этого требования достаточно обычной низкоуровневой обратной связи, такой как возврат кнопки или исчезновение меню.Одна секунда — это типичная задержка очередности в человеческом разговоре — максимально комфортная пауза, прежде чем вы почувствуете необходимость чем-то заполнить паузу, даже если это просто «э-э» или «э-э». Если ответ системы займет больше секунды, то она должна отображать дополнительную обратную связь. Для коротких задержек курсор в виде песочных часов (или показанный здесь вращающийся курсор или значок пульсатора) является распространенным шаблоном проектирования. Для более длительных задержек покажите индикатор выполнения и дайте пользователю возможность отменить команду. Обратите внимание, что индикаторы выполнения не обязательно должны быть точными.(18,2% на самом деле нелепо — кого волнуют 3 значащие цифры прогресса?) Эффективный индикатор выполнения должен показывать, что прогресс достигается, и позволять пользователю оценивать время завершения, по крайней мере, в пределах порядка величины — минуты. ? 10 минут? час? день?
    • Когнитивный процессор
      • сравнивает стимулы
      • выбирает ответ
    • Типы принятия решений
      • на основе навыков
      • на основе правил
      • основанный на знаниях

    Когнитивный процессор отвечает за сравнение и принятие решений.
    Познание — это сложный сложный процесс. Наиболее понятным аспектом этого является принятие решений, основанное на навыках. Навык — это процедура, тщательно изученная на практике; ходьба, разговор, указывание пальцем, чтение, вождение, набор текста — навыки, которым большинство из нас научились хорошо. Решения, основанные на навыках, — это автоматические ответы, которые практически не требуют внимания. Поскольку решения, основанные на навыках, очень механические, их проще всего описать в механической модели, подобной той, которую мы обсуждаем.

    Два других вида принятия решений **основаны на правилах**, когда человек сознательно обрабатывает набор правил в форме: если X, то сделайте Y; и **основанный на знаниях**, который включает в себя мышление и решение проблем гораздо более высокого уровня.

    Решения на основе правил обычно принимаются новичками или случайными исполнителями задачи. Например, когда водитель-студент приближается к перекрестку, он должен четко продумать, что ему нужно делать в ответ на каждое возможное условие («Есть ли знак «стоп»? Есть ли другие автомобили, подъезжающие к перекрестку? Кто имеет преимущественное право проезда? ?»). С практикой правила становятся навыками, и вы больше не думаете о том, как их выполнять.

    Принятие решений на основе знаний используется для решения незнакомых или неожиданных проблем, таких как выяснение того, почему ваш автомобиль не заводится.

    В рамках данного чтения мы сосредоточимся на принятии решений, основанных на навыках, потому что это хорошо понятно и потому что эффективность наиболее важна для хорошо изученных процедур.

    Ответьте на этот вопрос: [Когнитивная обработка](https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSceChH8D5uuImdMRYSDTHqL1Alc1qd_lmyxihDT4swUWg0zcw/viewform?usp=sf_link)

    • Управление без обратной связи
      • Моторный процессор сам запускает программу
      • время цикла T_m ~ 70 мс
    • Управление с обратной связью
      • Мышечные движения (или их влияние на окружающий мир) воспринимаются и сравниваются с желаемым результатом
      • время цикла T_p + T_c + T_m ~ 240 мс

    Процессор двигателя может работать двумя способами.Он может работать автономно, многократно отдавая мышцам одни и те же инструкции. Это управление «без обратной связи»; моторный процессор не получает обратной связи от системы восприятия о том, правильны ли его инструкции. При управлении без обратной связи максимальная скорость работы составляет один цикл каждые T_m ~ 70 мс.

    Другим способом является управление «замкнутым контуром», которое имеет полный контур обратной связи. Система восприятия смотрит на то, что сделал моторный процессор, и когнитивная система принимает решение о том, как исправить движение, а затем моторная система выдает новую инструкцию.В лучшем случае для работы цикла обратной связи требуется один цикл каждого процессора, или T_p + T_c + T_m ~ 240 мс.

    Вот простой, но интересный эксперимент, который вы можете попробовать: возьмите лист разлинованной бумаги и начертите пилообразную волну между двумя линиями, двигаясь так быстро, как вы можете, но стараясь попасть в линии точно на каждом пике и впадине. Делайте это в течение 5 секунд. Частота пилообразной несущей определяется системой управления без обратной связи, поэтому вы можете использовать ее для получения значения T_m. Частота огибающей волны, исправления, которые вы должны были сделать, чтобы вернуть свои каракули обратно к линиям, — это управление с обратной связью.Вы можете использовать это для получения значения T_p + T_c.

    **Закон Фитта**
    • Время T для перемещения руки к цели размера S на расстоянии D равно:
      T = RT + MT = a + b log (D/S + 1)
      • Перемещение руки к мишени — это управление с обратной связью
      • Каждый цикл проходит оставшееся расстояние D с ошибкой εD
    **Основной закон**
    • Время T для перемещения руки через туннель длиной D и шириной S равно:
      T = a + b D/S

    [Мы уже подали апелляцию](../05-Efficiency/#pointing-and-steering) к этой модели управления двигателем с обратной связью, чтобы помочь объяснить, почему закон Фиттса является логарифмическим по расстоянию и размеру, а закон рулевого управления — линейным.

    • Время реакции зависит от информативности стимула

      RT = c + d log2 (1/Pr(стимул))

    • например, для N равновероятных стимулов, каждый из которых требует разной реакции:

      RT = c + d log2 N

    Время простой реакции – реакция на один стимул одной реакцией – занимает всего один цикл человеческого информационного процессора, т.е.е., Т_р+Т_к+Т_м.

    Но если пользователю необходимо сделать выбор — выбрать разные реакции на каждый стимул, — то когнитивному процессору, возможно, придется выполнять больше работы. Закон Хика-Хаймана о времени реакции показывает, что количество циклов, необходимых когнитивному процессору, пропорционально количеству *информации* в стимуле. Например, если есть N равновероятных стимулов, каждый из которых требует разной реакции, то когнитивному процессору требуется log N циклов, чтобы решить, какой стимул действительно был замечен, и отреагировать соответствующим образом.Таким образом, если вы удвоите количество возможных раздражителей, время реакции человека увеличится только на константу.

    Имейте в виду, что этот закон применяется только к принятию решений на основе навыков; мы предполагаем, что пользователь практиковался в реагировании на стимулы и сформировал внутреннюю модель ожидаемой вероятности стимулов.

    • Точность зависит от времени реакции
      • Здесь под точностью понимается вероятность ошибки или ошибки
      • Можно выбрать любую точку на кривой
      • Может двигаться по кривой с практикой

    Еще одним важным феноменом когнитивного процессора является тот факт, что мы можем настроить его производительность в различных точках на кривой **компромисс между скоростью и точностью**.Мы можем заставить себя принимать решения быстрее (уменьшить время реакции) ценой того, что некоторые из этих решений будут ошибочными. И наоборот, мы можем замедлиться, занять больше времени для каждого решения и повысить точность. Оказывается, для принятия решений на основе навыков время реакции линейно зависит от логарифма шансов на правильность; т. е. постоянное увеличение времени реакции может удвоить шансы на правильное решение.

    Кривая скорость-точность не фиксирована; его можно поднять, выполняя задание.Кроме того, у людей разные кривые для разных задач; у профессионального теннисиста будет высокая кривая для тенниса, но низкая для хирургии.

    Одним из следствий этой идеи является то, что эффективность может быть поставлена ​​в ущерб безопасности. Большинство пользователей будут стремиться к скорости, которая удерживает проскальзывания на низком уровне, но не устраняет их полностью.

    Еще одна существенная черта всей перцептивно-когнитивно-моторной системы заключается в том, что время, необходимое для выполнения задачи, уменьшается с практикой. В частности, время уменьшается по степенному закону.Степенной закон описывает линейную кривую в логарифмическом масштабе времени и количества испытаний.

    На практике степенной закон означает, что новички быстро справляются с задачей с практикой, но затем их производительность выравнивается почти до нуля (хотя по-прежнему медленно улучшается).

    Локус внимания

    • **Прожектор внимания**: внимание фокусируется на одном входном канале (например, области поля зрения) за раз
    • Включает ли локус внимания пользователя:
      • Индикатор Caps Lock на клавиатуре?
      • Строка состояния?
      • Строка меню?
      • Курсор мыши?
    Метафора, используемая когнитивными психологами для обозначения того, как ведет себя внимание при восприятии, — это центр внимания: вы можете сосредоточить свое внимание только на одном входном канале в вашем окружении за раз.Этот входной канал может быть местом в вашем поле зрения, или это может быть место или голос в вашем слуховом поле. Вы можете переключить свое внимание на другой канал, но ценой отказа от прежнего фокуса. Поэтому, когда вы думаете о том, как сделать что-то важное видимым, вы должны подумать о том, на чем, скорее всего, будет сосредоточено внимание пользователя — на его документе? Текстовый курсор? Анимированные баннеры на сайте? Raskin, *The Humane Interface*, 2000, хорошо обсуждает внимание, поскольку оно связано с видимостью режима.Раскин утверждает, что мы должны думать об этом как о локусе внимания, а не как о фокусе, чтобы подчеркнуть, что это просто место, где оказывается внимание пользователя, и не обязательно отражает какой-либо сознательный процесс фокусировки со стороны пользователя. Строка состояния, вероятно, не часто находится в центре внимания. Есть забавная история (возможно, городская легенда) об исследовании пользователей, в основном включающем обычные задачи редактирования электронных таблиц, в которых каждые пять минут в строке состояния отображалось: «Под вашим стулом скотчем приклеена 50-долларовая купюра.Берите!» За полный день тестирования более дюжины пользователей, никто не взял деньги. (Алан Купер, *Заключенные управляют приютом*.) Но есть также свидетельства того, что многие пользователи не обращают внимания на строку состояния, когда решают, щелкнуть ли гиперссылку; другими словами, URL-адрес, отображаемый в строке состояния, практически не играет роли в [информационном запахе] ссылки (../04-Learnability-2/#information-scent). Фишинговые веб-сайты (поддельные веб-сайты, которые выглядят как крупные сайты, такие как eBay, PayPal или CitiBank и пытаются украсть пароли и информацию об учетной записи) используют это, чтобы скрыть свои вонючие ссылки.Строка меню Mac OS имеет аналогичную проблему — она находится на периферии экрана, поэтому, скорее всего, будет далеко от локуса внимания пользователя. Поскольку строка меню является основным индикатором того, какое приложение активно в данный момент — в Mac OS приложение может быть активным, даже если у него нет окон на экране — пользователи, интенсивно использующие сочетания клавиш, могут совершать **ошибки режима** — — в этом случае отправка команды клавиатуры в неправильное приложение — потому что они не следят за состоянием строки меню.Как насчет формы курсора мыши? Конечно, это надежно находится в локусе внимания пользователя? Скорее всего, он находится в центре поля зрения пользователя (или в ямке**), но это не обязательно означает, что он обращает внимание на курсор, а не на объекты, с которыми работает. Раскин описывает ошибку режима, которую он неоднократно совершал в своей любимой программе для рисования, несмотря на то, что режим четко обозначен другим курсором мыши.

    Разбивка по частям

    • «Чанк» — единица памяти или восприятия
      • Зависит как от презентации, так и от того, что вы уже знаете
    Элементы восприятия и памяти называются **фрагментами**.В каком-то смысле порции — это определенные символы; в другом смысле кусок представляет собой активацию прошлого опыта. Разделение хорошо иллюстрируется известным исследованием шахматистов. Новичков и мастеров шахмат просили изучить конфигурации шахматной доски и воссоздать их по памяти. Новички могли запомнить только положение нескольких фигур. Мастера, с другой стороны, могли запомнить целые доски, но только тогда, когда фигуры были расположены в *правильных* конфигурациях. Когда фигуры располагались случайным образом, мастера были не лучше новичков.Способность мастера запоминать конфигурации доски проистекает из их способности разбивать доску на части, распознавая закономерности из своего прошлого опыта игры и изучения игр. (Де Гроот, А. Д., *Мысль и выбор в шахматах*, 1965.)
    • Малый: 4 ± 1 «кусочек»
    • Кратковременно: ~10 сек
    • Репетиция технического обслуживания предотвращает распад (но требует внимания)
    Рабочая память — это место, где вы осуществляете свое сознательное мышление. Популярная в настоящее время модель в когнитивной науке утверждает, что рабочая память на самом деле не является отдельным местом в мозгу, а скорее представляет собой паттерн **активации** элементов в долговременной памяти.Известный старый результат состоит в том, что емкость рабочей памяти составляет примерно 7 ± 2 фрагмента. Недавний повторный анализ того же эксперимента изменил эту оценку до 4 ± 1 фрагментов (Parker, «Acta — это слово из четырех букв», Acta Psychiatrica Scandinavica, 2012). В любом случае, это очень мало! Хотя объем рабочей памяти может быть увеличен практикой (если пользователь сознательно применяет мнемонические методы, преобразующие произвольные данные в более запоминающиеся фрагменты), не стоит ожидать, что пользователь сделает это. Хороший интерфейс не предъявляет высоких требований к оперативной памяти пользователя.Данные, помещенные в оперативную память, исчезают за короткое время — несколько секунд или десятков секунд. Поддерживающая репетиция — повторение элементов про себя — предотвращает этот распад, но поддерживающая репетиция требует внимания. Таким образом, отвлекающие факторы могут легко разрушить рабочую память. Долговременная память, вероятно, является наименее изученной частью человеческого познания. В нем масса наших воспоминаний. Его емкость огромна, и он мало подвержен распаду. Долгосрочные воспоминания, по-видимому, не стираются намеренно; они просто становятся недоступными.Поддерживающая репетиция (повторение) оказывается бесполезной для переноса информации в долговременную память. Вместо этого механизм выглядит как **учебная репетиция**, которая стремится установить связь с существующими фрагментами. Тщательная репетиция лежит в основе силы мнемонических приемов, таких как связывание вещей, которые вам нужно запомнить, со знакомыми местами, например, с комнатами в доме вашего детства. Но эти методы требуют тяжелой работы и внимания со стороны пользователя. Одним из ключей к хорошей обучаемости является максимально простое установление связей, и постоянство — хороший способ сделать это.
    • Представление информации легко распознаваемыми фрагментами

    Сложный: M W B C R A L O A B I M B F I
    Более простой: MWB / CRA / LOA / BIM / BFI
    Самый простой: BMW / RCA / AOL / IBM / FBI

    Hard: 9405510200793831994315
    Easyer: 9405 / 5102 / 0079 / 3831 / 994 / 315
    Easyest: klar / fonz / apek / uwer

    Наша способность формировать фрагменты в рабочей памяти сильно зависит от того, как представлена ​​информация: последовательность отдельных букв имеет тенденцию быть разбитой на части как буквы, а последовательность групп из трех букв — как группы.Это также зависит от того, что мы уже знаем. Если группы из трех букв представляют собой хорошо известные TLA (трехбуквенные аббревиатуры) с прочно укоренившимися фрагментами в долговременной памяти, мы лучше сможем сохранить их в рабочей памяти. Воспользуйтесь этим как дизайнер: не представляйте информацию в виде длинных недифференцированных строк случайных символов или чисел. По крайней мере, разбейте их на группы из 3 или 4 символов. Еще лучше найти способ сделать фрагменты более знакомыми. Это относится не только к случайным числам или хэшам, но и ко всем видам данных, отображаемых в интерфейсе.

    Ответьте на этот вопрос: [Разбиение на фрагменты](https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSeFkieOdO9nE3Taehg3B5KQhVwgcnYTM9SGAMTBA6ilzbM1rg/viewform?usp=sf_link)

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.