Numerical simulations of large complex systems such as biomolecules often suffer from the full description of the system having too many dimensions for direct numerical calculations and Monte Carlo methods having trouble overcoming energy barriers. It is therefore desirable to formulate a description in lower dimension which captures the system’s macroscopic behaviour. Recently, Lindahl et al [1] proposed a metric, g(λ), on the extended space Λ based on the dynamics of the system to optimize Monte Carlo sampling within extended ensemble formalism. In this thesis, we formulate a low-dimensional effective coarse-grained dynamic on Λ as a diffusion process and ask if it is possible to use this metric to calculate thelocal effective diffusion matrix as D(λ) = g−1(λ). By testing various scenarios we conclude that computing D(λ) in this manner indeed gives a correct effective dynamic in most cases, where the scale of coarse-graining can be tuned. However, an incorrect dynamic is received for example when the scale of coarse-graining is comparable to the size of oscillations in the energy landscape. / Numeriska simuleringar av stora komplexa system såsom biomolekyler lider ofta av att den fulla beskrivningen av systemet har för många dimensioner för direkta numeriska beräkningar samt att Monte Carlo-metoder har svårt att komma över energibarriärer. Det är därför önskvärt att formulera en beskrivning i lägre dimension som fångar systemets makroskopiska beteende. Nyligen föreslog Lindahl et al [1] en metrik g(λ) på det utvidgade rummet Λ baserad på dynamiken av systemet för att optimera Monte Carlo-sampling inom formalismen av utvidgade ensembler. I den här uppsatsen formulerar vi en lågdimensionell effektiv grov dynamik på Λ som en diffusionsprocess och frågar om det är möjligt att använda den här metriken för att beräkna den lokala effektiva diffusionsmatrisen som D(λ) = g(λ)−1. Genom testning av flera scenarier drar vi slutsatsen att beräkna D(λ) på det här sättet ger en korrekt effektiv dynamik i de flesta fall, där skalan på förgrovningen kan ställas in. Däremot fås en inkorrekt dynamik till exempel när skalan på förgrovningen ärjämförbar med storleken på oscillationer i energilandskapet.

Nach einem ausführlichem Überblick über den Kenntnisstand der Genetik und Neurowissenschaft von allgemeiner Intelligenz und einer methodischen Anmerkung zur Notwendigkeit der Berücksichtigung latenter Variablen in den kognitiven Neurowissenschaften am Beispiel einer Reanalyse publizierter Ergebnisse wir das am besten etablierte Gehirnkorrelat der Intelligenz, die Gehirngröße, aus evolutionsgenetischer Perspektive neu betrachtet. Schätzungen des Koeffizienten additiv-genetischer deuten an, dass es keine rezente direktionale Selektion auf Gehirngröße gegeben hat, was ihre Validität als Proxy für Intelligenz in evolutionären Studien in Frage stellt. Stattdessen deuten Korrelationen der Gesichtssymmetrie älterer Männer mit Intelligenz und Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit an, dass organismusweite Entwicklungsstabilität eine wichtige Grundlage von unterschieden in kognitiven Fähigkeiten sein könnte. Im zweiten Teil dieser Arbeit geht es vornehmlich um die Alterung kognitiver Fähigkeiten, beginnend mit einem allgemeinen Überblick. Daten einer Stichprobe von über 130 Individuen zeigen dann, dass die Integrität verschiedener Nervenbahnen im Gehirn hoch korreliert, was die Extraktion eines Generalfaktors der Traktintegrität erlaubt, der mit Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit korreliert. Der einzige Trakt mit schwacher Ladung auf diesem Generalfaktor ist das Splenium des Corpus Callosum, welches mit Veränderungen der Intelligenz über 6 Jahrzehnte korreliert und den Effekt des Bet2 adrenergischem Rezeptorgens (ADRB2) auf diese Veränderung mediiert, möglicherweise durch Effekte auf neuronale Komopensationsprozesse. Schließlich wird auf Basis neuer Analyseverfahren für Magnetresonanzdaten gezeigt, dass vermehrte Eiseneinlagerungen im Gehirn, vermutlich Marker für zerebrale Mikroblutungen, sowohl mit lebenslang stabilen Intelligenzunterschieden als auch mit der altersbedingten Veränderung kognitiver Fähigkeiten assoziiert sind. / After an extensive review of what is known about the genetics and neuroscience of general intelligence and a methodological note emphasising the necessity to consider latent variables in cognitive neuroscience studies, exemplified by a re-analysis of published results, the most well-established brain correlate of intelligence, brain size, is revisited from an evolutionary genetic perspective. Estimates of the coefficient of additive genetic variation in brain size suggest that there was no recent directional selection on brain size, questioning its validity as a proxy for intelligence in evolutionary analyses. Instead, correlations of facial fluctuating asymmetry with intelligence and information processing speed in old men suggest that organism-wide developmental stability might be an important cause of individual differences in cognitive ability. The second half of the thesis focuses on cognitive ageing, beginning with a general review. In a sample of over 130 subjects it has then been found that the integrity of different white matter tracts in the brain is highly correlated, allowing for the extraction of a general factor of white matter tract integrity, which is correlated with information processing speed. The only tract not loading highly on this general factor is the splenium of the corpus callosum, which is correlated with changes in intelligence over 6 decades and mediates the effect of the beta2 adrenergic receptor gene (ADRB2) on cognitive ageing, possibly due to its involvement in neuronal compensation processes. Finally, using a novel analytic method for magnetic resonance data, it is shown that more iron depositions in the brain, presumably markers of a history of cerebral microbleeds, are associated with both lifelong-stable intelligence differences and age-related decline in cognitive functioning.

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