بین این دو انتهای طیف هوش ذاتی انسان، شکاف بزرگی وجود دارد. با این حال دانشمندان تا به حال در یافتن علت زیست‌شناختی اینكه چرا برخی از افراد زیرک‌تر از دیگران هستند، موفق نبوده‌اند. حتی در مورد تعریف «هوش» به عنوان یک پدیده قابل‌اندازه‌گیری و قابل‌توضیح، همین اواخر توافق شده است. ریچار هایر، استاد بازنشسته دانشکده پزشکی دانشگاه کالیفرنیا در ایروین می‌گوید: «تا یک نسل قبل، هنوز در مورد تعریف هوش بحث می‌شد و این بحث تازه اکنون فروکش کرده است. هوش، واقعی است، موجودیت دارد و قابل اندازهگیری است.»
مشهورترین شاخص هوشمندی، آزمون ضریب هوشی (IQ) است که توانایی درک فضایی، حافظه، سرعت پردازش اطلاعات و مواردی دیگر را اندازهگیری می‌کند. در پرطرفدارترین آزمایش ضریب هوش، نمره میانه، عدد 100 در نظر گرفته می‌شود و انحراف معیار 15 است به این معنا که نمره بهره هوشی 95 درصد افراد بین 70 و 130 است.
بر اساس این منحنی زنگوله‌ای استاندارد، 5/2 درصد جمعیت در بالاترین بخش این طیف در رده نوابغ فکری و در پایین‌ترین قسمت این طیف در رده عقب‌ماندگان ذهنی قرار می‌گیرند. پژوهشگران هنگام مباحثه درباره هوش، همچنین به یک عامل عمومی هوش یا g اشاره می‌کنند که فاکتور مشترکی در مجموعه‌ای از آزمون‌های هوش است.
هایر می‌گوید: «بچه‌های واقعا باهوشی را که در مدرسه می‌شناختید به یاد بیاورید؛ آنها به طور عمومی هوشمند بودند، نه فقط در یک درس. این استعداد عمومی در فاکتور g بازتاب پیدا می‌کند.» نمره‌های IQ و نمره‌های g قدرت ذهنی کلی را تخمین می‌زنند، اما نمی‌توانند مشخص کنند که یک فرد در یک وظیفه معین مهارت بالایی دارد یا نه.
ابله‌های باهوش
شگفت‌انگیزترین بروز هوش را در «ابله‌های باهوش» یا «ساوانت»ها می‌بینیم، مانند شخصیتی که «داستین هافمن» در فیلم «رین من
(Rain Man)» بازی می‌کند؛ فردی که هوش فوق‌العاده‌ای در مورد اعداد از خود نشان می‌دهد، اما از بستن بند کفش خود هم عاجز است. هایر می‌گوید: «برخی افراد توانایی‌های ذهنی خاص فوق‌العاده‌ای از خود بروز می‌دهند. آنها در یک جنبه از همه افراد پیشی بگیرند، اما در عین حال ممکن است به معنای واقعی کلمه عقب‌مانده ذهنی باشند.»
پژوهشگران تا به حال نتوانسته‌اند دریابند چه عامل زیست‌شناختی‌ای باعث ایجاد مهارت‌های عجیب در این ابله‌های هوشمند شده است. از سوی دیگر، بسیاری از انواع ناهنجاری‌‌های شناخته‌شده مغزی چه نقایص ژنتیکی و چه نقایص هنگام تولد یا آسیب‌های مغزی وجود دارند که ممکن است توانایی فرد را برای تفکر دچار اختلال کنند.
بررسی آثار چنین آسیب‌های مغزی‌ای بر توانایی ذهنی افراد، می‌تواند مشخص کند هر ناحیه مغز کدام کارکرد ذهنی معین را کنترل می‌کند. این بررسی‌ها به همراه بررسی‌های مغزهای سالم، دیدگاه عمومی دانشمندان را به این سمت کشانده است که هوش به یک ناحیه معین مغز مربوط نیست، بلکه نتیجه ارتباط میان نواحی اصلی مغز است.
نتایج بررسی‌های بسیاری «نظریه تعامل بخش‌های جانبی و جلویی مغز» را به عنوان مدلی برای توضیح هوش ثابت می‌كنند. بر اساس این نظریه، شبکه‌ای از مناطق مغزی قرارگرفته در قطعات (لب‌های) جلویی و جانبی مغز، اطلاعات را به شیوه‌ای منحصر به فرد پردازش می‌کنند. این شبکه خاص هر فرد، استعدادها و نقایص شخصی ما را مشخص می‌کند. حجم بالاتر ماده خاکستری در مغز - متشکل از جسم سلولی نورون‌ها (سلول‌های عصبی) که پردازش اطلاعات در آنها صورت می‌گیرد- با میزان بالاتر نمره‌ها در آزمون هوش مربوط است.
همچنین داشتن ماده سفید بیشتر در مغز- متشکل از اتصالات میان سلول‌های مغزی که از زائده‌های دراز و پوشیده از چربی میلین یا آکسون‌ها تشکیل شده است- در حد فاصل مناطق خاکستری، به معنای وجود ارتباط سریع‌تر در شبکه‌های بخش‌های جانبی و جلویی مغز است که به نوبه‌خود باعث افزایش ضریب هوشی می‌شود.
گرچه به نظر می‌رسد این یافته‌ها به معنای آن باشد که مغز بزرگ‌تر، معادل هوش بالاتر است، اما این‌طور نیست. مغز مردها به‌طور طبیعی از زن‌ها بزرگ‌تر است، اما با وجود این، میانگین نمره‌های آزمایش هوش در میان زن و مردان تقریبا یكسان است.
معمای مغز
دانشمندان علوم اعصاب با وجود این پیشرفت‌ها، هنوز نمی‌توانند به پزشکان بگویند به چه قسمتی از مغز نگاه کنند تا دریابند فرد باهوش است یا نه. هایر می‌گوید: «افراد بسیاری وجود دارند که در رده عقب‌مانده‌های ذهنی قرار می‌گیرند اما مغزهای آنها در تصویربرداری یا کالبدشکافی، طبیعی به نظر می‌رسد.» تا به حال کد ژنتیکی خاصی کشف نشده است که با احتمال نابغه‌شدن فرد ربط داشته باشد. با این حال، هوش جزئی وراثتی دارد و والدین هوشمند به‌طور شاخص بچه‌های هوشمندی خواهند داشت و برعکس.
البته نمره‌های IQ و g میان والدین و فرزندان در صددرصد موارد با هم تطبیق نمی‌کنند، بنابراین احتمال دارد محیط، تجربه‌های ابتدای کودکی، رژیم غذایی و... نیز بر هوش اثر داشته باشند. باوجود ادعاهای سازندگان ویدئوهای آموزشی «بچه اینشتین» یا این نظر که گوش دادن به موسیقی کلاسیک افراد را باهوش‌تر می‌کند، هنوز شواهدی قطعی درباره چگونگی اثر این عوامل بر هوش در دست نیست.
هایر می‌گوید: «همه تمایل دارند مداخلات محیطی‌ای وجود داشته باشد که با غلبه بر زیست‌شناسی، هوش ما را افزایش دهد. این مساله در پزشکی مصداق دارد و مثلا شما می‌توانید بر زمینه‌های ژنتیکی معین برخی بیماری‌‌ها با ورزش کردن یا تغییر رژیم غذایی غلبه کنید، اما ما هنوز عواملی را نیافته‌ایم که توانایی شناختی را افزایش دهند.»
البته ممکن است با در دسترس قرار گرفتن تکنولوژی‌های قدرتمند جدید تصویربرداری از مغز، با اندکی خوش‌شانسی به زودی اسرار «ساوانت‌ها» و نیز اسرار بلاهت را دریابیم.