Genetica del comportamento (6/10): Le capacità cognitive specifiche

La capacità cognitiva è organizzata gerarchicamente, sotto la capacità cognitiva generale ci sono i fattori più generali delle capacità cognitive specifiche, come la capacità verbale, spaziale, la memoria e la velocità di elaborazione.
Le capacità cognitive specifiche sono moderatamente correlate a quella generale, ma sono anche sostanzialmente differenti.

Fattori generali delle capacità cognitive specifiche

Un famoso studio familiare sulle capacità cognitive specifiche è l'Hawaii family study of cognition (1979), che ha utilizzato l'analisi fattoriale per identificare i gruppi di test più strettamente interconnessi, dove da 15 test son stati ricavati 4 gruppi di fattori: spaziale, verbale, velocità di percezione e memoria visuale.
In questi gruppi, i fattori verbali e spaziali mostrano una maggiore somiglianza familiare rispetto ai fattori di velocità di percezione e memoria.
Altri studi mostrano che la maggiore similarità familiare si ha con la capacità verbale, e questi esperimenti dimostrano cmq che si possono ottenere risultati diversi a seconda delle diversità delle varie popolazioni in esame.
Studi su gemelli identici e fraterni mostrano che le capacità cognitive specifiche hanno un'influenza genetica un po' minore rispetto alla capacità cognitiva generale.
Memoria e fluidità verbale mostrano ereditabilità di circa 30%, le altre capacità arrivano a 40-50%, in particolare, la capacità verbale e quella spaziale mostrano maggiore ereditabilità rispetto alle altre 2 (l'ereditabilità minore si ha nella memoria).
Studi su gemelli allevati separatamente han dimostrato la poca influenza dell'ambiente.
In generale, l'ambiente ha poca influenza sulle capacità cognitive specifiche.
Un altro studio famoso sulle capacità cognitive specifiche è il Colorado Adoption Project, dove capacità cognitive specifiche geneticamente distinte possono essere identificate già a 3 anni d'età e mostrano una differenziazione genetica che aumenta tra i 3 e i 7 anni (età in cui son stati trovati nuovi effetti genetici).
La creatività ha correlazione di 0,61 per gemelli identici e 0,50 per fraterni, e quindi si ha un'influenza genetica modesta ed una sostanziale influenza dell'ambiente condiviso, dove l'influenza genetica è dovuta alla sovrapposizione tra i test per la creatività e quelli per la capacità cognitiva generale.

Misure dell'elaborazione delle informazioni

Son stati fatti diversi studi su come l'informazione viene elaborata, come quello sui gemelli che dimostrato una modesta influenza genetica.
Studiando la velocità di elaborazione si è associato un QI più alto a tempi di reazione più brevi, e la correlazione tra gemelli identici sui tempi di decisione è dello 0,61, e di 0,39 per i fraterni, con una ereditabilità di circa 45% e 15% di influenza dell'ambiente condiviso.
Due prove cognitive famose sono : la valutazione della memoria di Sternberg e la corrispondenza delle lettere di Posner.
Nel test di Sternberg viene presentata una sequenza casuale di 1,3 o 5 figure, poi viene presentata una figura bersaglio e bisogna indicare il più velocemente possibile se questa figura fa parte delle figure mostrate in precedenza, e il tempo di risposta aumenta col numero delle figure del primo gruppo (per via del lavoro in più di confronto che deve fare la memoria a breve termine).
Nel test di Posner vengono mostrate coppie di lettere con lo stesso carattere e lo stesso nome, con carattere diverso ma con lo stesso nome o con carattere diverso e nome diverso, e la prova consiste nell'indicare se le coppie di lettere sono le stesse o se ci sono diversità, ed in questo caso il tempo di reazione varia a seconda del lavoro che deve fare la memoria a lungo termine.
Queste misure di tempi di reazione mostrano correlazione di 0,40 con il QI, e si è dimostrata un'ereditabilità di circa 50% per le prove complesse, mentre nel caso di prove semplici c'è una minore ereditabilità.

Livelli di elaborazione

L'analisi genetica multivariata considera le fonti genetiche e ambientali della covarianza fra i caratteri.
Ci sono 3 modelli principali che spiegano l'influenza nei livelli d'elaborazione:

Il modello bottom-up prevede che i geni differenti influenzino ogni elemento base dell'elaborazione dell'informazione.
Queste influenze genetiche confluiscono poi nelle capacità specifiche le quali convergono nella capacità cognitiva generale, e quindi quando si controllano gli effetti genetici sugli elementi base non si trovano altri effetti per i livelli superiori, quindi nessun effetto nuovo, cosa improbabile dato che si pensa che i livelli più alti possano avere effetti propri che nascono dopo.
Il modello top-down prevede che i geni che influenzano le capacità cognitive influenzino prima la capacità cognitiva generale, quindi l'influenza di ogni gene associato con i livelli di elaborazione più bassi deriva dalla sua associazione con la capacità cognitiva generale, ovvero, quando si controllano gli effetti sulla capacità generale, non si trovano altri effetti per i livelli inferiori.
Il modello level-of-processing dove per ciascun livello d'elaborazione esistono effetti genetici unici, anche se esistono effetti genetici comuni tra i vari livelli, quindi secondo questo modello ci sono geni associati ad ogni processo elementare (bottom-up) ma anche processi associati con la capacità cognitiva generale ma non con i livelli inferiori (top-down).
Quindi ogni livello di elaborazione ha effetti genetici unici ma anche comuni.

Vari studi han dimostrato che i geni che influenzano una capacità cognitiva influenzano anche altre capacità cognitive, ma che ci sono anche alcuni effetti unici per ogni capacità cognitiva.
Inoltre, maggiore è l'ereditabilità di un test, e più quel test è correlato con la capacità cognitiva generale, ed è possibile che differenti processi cognitivi siano indipendenti, ma che ciascuno sia correlato a g.
Quindi g potrebbe essere dovuto alle correlazioni tra i diversi processi cognitivi oppure essere composto da processi indipendenti.

Rendimento scolastico

I test sul rendimento scolastico si concentrano sulle prestazioni in argomenti specifici, come la storia, la geometria e la grammatica, e sembra che le prestazioni a questi test siano correlate con la capacità cognitiva generale, mostrando anche un'influenza genetica.
Studi han dimostrato una forte influenza dell'ambiente condiviso (circa 60%) e una modesta influenza genetica (circa 30%) in gemelli da 6 ai 12 anni alle scuole elementari, altre ricerche ha mostrato una modesta ereditabilità.
Durante il periodo scolastico però, l'influenza genetica sembra aumentare, mentre sembra calare l'importanza dell'ambiente condiviso.
Inoltre, gli effetti genetici sui punteggi nei test per il rendimento scolastico si sovrappongono con gli effetti genetici sulla capacità cognitiva generale, e i punteggi in questi test all'interno dell'intervallo di normalità che sono indipendenti dalla capacità, potrebbero essere di origine ambientale.

Identificazione dei geni

Nelle varie analisi con i grafici, i problemi di lettura potrebbero essere l'estremità inferiore della curva di distribuzione della capacità di leggere, e i QTL associati con i problemi cognitivi potrebbero essere associati con le capacità cognitive nell'intervallo normale.
Sembra inoltre che i QTL associati con la capacità cognitiva generale potrebbero essere importanti per le capacità cognitive specifiche.