Ветеринарный энциклопедический словарь
ГОЛОВНОЙ МОЗГ
Рис. 1. Головной мозг крупного рогатого скота с дорзальной поверхности.
Рис. 1. Головной мозг крупного рогатого скота с дорзальной поверхности:
1 продольная щель;
2 обонятельная луковица;
3 лобная доля правого полушария;
4 затылочная доля правого полушария;
5 поперечная щель;
6 боковая доля мозжечка,
7 червячок мозжечка;
8 продолговатый мозг.
головно́й мозг (Encephalon), передний отдел центральной нервной системы позвоночных, расположенный в полости черепа. Регулирует все функции организма, его взаимоотношения с внешней средой; является материальной основой высшей нервной деятельности. Г. м. развивается из эктодермы. Состоит из большого (конечного) мозга и ствола мозга, который включает промежуточный мозг, средний мозг, задний мозг (мост и мозжечок) и продолговатый мозг. Задний и продолговатый мозг объединяют под названием ромбовидного мозга. В Г. м. различают серое и белое мозговое вещество. Серое мозговое вещество состоит из нейронов, имеется в полушариях, мозжечке, ядрах мозга. Белое мозговое вещество образовано различными нервными волокнами.
Физиология. Г. м. высший отдел нервной системы, контролирует деятельность всего организма (в том числе других частей нервной системы), объединяет и координирует функции всех внутренних органов и систем, осуществляет взаимодействие организма с внешней средой, в том числе в виде высшей нервной деятельности. Основное элементарное проявление деятельности Г. м. рефлекс, имеющий замкнутую, кольцевую систему, благодаря которой Г. м. получает информацию о результатах совершённого действия. Кроме того, между разными частями Г. м. наблюдается двусторонняя связь. В подкорковых структурах, затем в корковых отделах анализаторов и в конечном итоге всей корой перерабатывается информация, поступающая с органов чувств, внутренних органов, мышц, осуществляется её анализ и синтез. Оценка информации возможна благодаря учёту прошлого опыта, то есть процессам памяти в Г. м. Многообразна роль Г. м. в организации двигательных рефлексов. Он контролирует путём нисходящих влияний возбудимость сегментных рефлекторных отделов спинного мозга. Управление сложными двигательными актами осуществляется с участием двигательных центров коры в тесной взаимосвязи с подкорковыми образованиями (хвостатое тело, зрительный бугор). Почти все отделы Г. м. принимают участие в регуляции вегетативных функций (обмен веществ, кровообращение, дыхание, пищеварение). В продолговатом мозге расположены центры дыхания и кровообращения. Основным отделом Г. м., регулирующим обмен веществ, является гипоталамус. На гипоталамическом уровне организуются процессы, связанные с регуляцией гомеостаза, мобилизацией защитных сил организма. Все эти реакции гипоталамус осуществляет при взаимодействии с другими отделами Г. м., и в первую очередь с ретикулярной формацией и лимбической системой. Эти отделы Г. м. имеют отношение к возникновению и осуществлению первичных потребностей организма и мотиваций, эмоций, памяти. Нормальная работа Г. м. возможна лишь при определённом уровне возбудимости его коры. Поддержание этого уровня осуществляется в первую очередь через ретикулярную формацию. Большую роль в функциях Г. м. играет лимбическая система. Предполагают, что она имеет отношение к инстинктивным реакциям, обусловливающим врождённую основу эмоций, и некоторым видам памяти.
Патология. Функция Г. м. может нарушиться при вредоносном воздействии (травма, опухоль, воспаление) на него в целом или на его определённый участок. Заболевание Г. м. может сопровождаться явлениями выпадения функции того или иного его отдела или явлениями раздражения (судорожные состояния). Патология Г. м. может проявляться в сфере чувствительности, организации движения (параличи, насильственные неправильные движения), контроля вегетативных функций (изменение работы внутренних органов, трофические расстройства) и в нарушениях процессов саморегуляции в мозге (коматозные состояния, нарушения поведения животных).
Сеченов И. М., Рефлексы головного мозга, М., 1961;
Общая и частная Физиология нервной системы, Л., 1969;
Акаевский А. И., Анатомия домашних животных, 3 изд., М., 1975;
Иваницкий А. М., Мозговые механизмы оценки сигналов, М., 1976.
Рис. 2. Головной мозг крупного рогатого скота с базальной поверхности..
Рис. 2. Головной мозг крупного рогатого скота с базальной поверхности.
Выходящие из мозга нервы со II по XII пару и сосуды мозга:
1 продольная щель;
2 обонятельная луковица;
3 базальная борозда; слева от неё обонятельный мозг, справа полушарие мозга;
4 перекрёст зрительных нервов;
5 грушевидная доля;
6 воронка гипофиза;
7 сосцевидное тело;
8 ножки большого мозга;
10 боковая доля мозжечка;
11 продолговатый мозг;
12 внутренняя сонная артерия и передняя соединительная ветвь;
Сколько весит мозг обычного человека?
Еще с древних времен многие ученые задумывались над тем, сколько весит взрослый человеческий мозг, и как его вес влияет на способности и умения. Архимед в свое время пытался вычислить массу данного органа, погружая голову в сосуд с водой, а после делал расчеты в зависимости от того, сколько жидкости вылилось. По некоторым данным известно, что вес мозга составляет около 2% от всего веса человека. В этой статье вы узнаете, зависит ли интеллект от веса мозга, а также, в чем отличие между мозгом мужчины и женщины.
Развитие мозга
В ходе некоторых исследований стало известно, что примерный вес мозга взрослого составляет 1-2 кг. У мужчин лучше развита двигательная активность, а у женщин — интуиция. Именно поэтому женщины способны быстрее выполнять задачи и обдумывать информацию.
Головной мозг является очень важным органом, он контролирует жизнедеятельность всего организма. Стандартные размеры этого органа составляют 20х20х15 см. Обычно вес мозга не превышает 1,5 кг, в редких случаях он достигает веса 2 кг. Своего наибольшего веса этот орган достигает к 27-28 годам, а затем ежегодно начинает терять 2-3 грамма.
Формирование мозга
Центральная нервная система начинает формироваться внутриутробно еще с 3 недели после оплодотворения. Мозг развивается в пренатальный период вместе с другими структурами. Вес мозга в момент рождения детей составляет всего 300-500 г. В первый год жизни младенца происходит активное развитие и рост этого органа. К концу первого года жизни масса мозга уже составляет около 1 кг.
В период с 2 до 5 лет масса мозга начинает увеличиваться за счёт того, что происходит развитие тех областей, которые отвечают за целенаправленное движение, память, мышление и усвоение информации. В период от 5 до 7 лет созревают поля в мозге, отвечающие за восприятие, память, мышление, а также процессы, связанные с развитием речи. Исходя из вышеперечисленного, можно понять, что развитие мозга состоит из нескольких этапов, а если нарушается работа одного, то и другие дают сбой.
Мозг животных и людей
Мозги разных представителей фауны могут иметь разный вес в зависимости от многих факторов. Так, например, вес мозга динозавра в среднем составлял около 1 кг. А вот вес мозга слона составляет примерно 4-5 кг. Одним из самых больших является мозг синего кита, он весит 9 кг.
Одними из самых общительных представителей животного мира являются собаки. Их мозг весит всего 100 граммов, но это не делает их глупыми, к тому же, собаки отлично поддаются дрессировке.
Интеллект и мозг
В ходе многих исследований ученые пришли к выводу, что от размера мозга не зависит уровень интеллекта. Была проведена огромная работа, благодаря которой установили, что самый большой человеческий мозг принадлежал психически больному человеку. А вот мозг гениев обычно не отличался размерами.
Строение структуры коры играет главную роль в умениях и способностях индивида, поэтому у талантливых людей сеть нейронов достаточно густо расположена. Если же происходит увеличение других структур, это ведет к умственным отклонениям.
Поддерживайте активность и высокую работоспособность мозга регулярными тренировками когнитивных функций. Для этого вы можете использовать тренажеры Викиум.
ГОЛОВНОЙ МОЗГ
Рис. 1. Головной мозг крупного рогатого скота с дорзальной поверхности.
Рис. 1. Головной мозг крупного рогатого скота с дорзальной поверхности:
1 продольная щель;
2 обонятельная луковица;
3 лобная доля правого полушария;
4 затылочная доля правого полушария;
5 поперечная щель;
6 боковая доля мозжечка,
7 червячок мозжечка;
8 продолговатый мозг.
головно́й мозг (Encephalon), передний отдел центральной нервной системы позвоночных, расположенный в полости черепа. Регулирует все функции организма, его взаимоотношения с внешней средой; является материальной основой высшей нервной деятельности. Г. м. развивается из эктодермы. Состоит из большого (конечного) мозга и ствола мозга, который включает промежуточный мозг, средний мозг, задний мозг (мост и мозжечок) и продолговатый мозг. Задний и продолговатый мозг объединяют под названием ромбовидного мозга. В Г. м. различают серое и белое мозговое вещество. Серое мозговое вещество состоит из нейронов, имеется в полушариях, мозжечке, ядрах мозга. Белое мозговое вещество образовано различными нервными волокнами.
Физиология. Г. м. высший отдел нервной системы, контролирует деятельность всего организма (в том числе других частей нервной системы), объединяет и координирует функции всех внутренних органов и систем, осуществляет взаимодействие организма с внешней средой, в том числе в виде высшей нервной деятельности. Основное элементарное проявление деятельности Г. м. рефлекс, имеющий замкнутую, кольцевую систему, благодаря которой Г. м. получает информацию о результатах совершённого действия. Кроме того, между разными частями Г. м. наблюдается двусторонняя связь. В подкорковых структурах, затем в корковых отделах анализаторов и в конечном итоге всей корой перерабатывается информация, поступающая с органов чувств, внутренних органов, мышц, осуществляется её анализ и синтез. Оценка информации возможна благодаря учёту прошлого опыта, то есть процессам памяти в Г. м. Многообразна роль Г. м. в организации двигательных рефлексов. Он контролирует путём нисходящих влияний возбудимость сегментных рефлекторных отделов спинного мозга. Управление сложными двигательными актами осуществляется с участием двигательных центров коры в тесной взаимосвязи с подкорковыми образованиями (хвостатое тело, зрительный бугор). Почти все отделы Г. м. принимают участие в регуляции вегетативных функций (обмен веществ, кровообращение, дыхание, пищеварение). В продолговатом мозге расположены центры дыхания и кровообращения. Основным отделом Г. м., регулирующим обмен веществ, является гипоталамус. На гипоталамическом уровне организуются процессы, связанные с регуляцией гомеостаза, мобилизацией защитных сил организма. Все эти реакции гипоталамус осуществляет при взаимодействии с другими отделами Г. м., и в первую очередь с ретикулярной формацией и лимбической системой. Эти отделы Г. м. имеют отношение к возникновению и осуществлению первичных потребностей организма и мотиваций, эмоций, памяти. Нормальная работа Г. м. возможна лишь при определённом уровне возбудимости его коры. Поддержание этого уровня осуществляется в первую очередь через ретикулярную формацию. Большую роль в функциях Г. м. играет лимбическая система. Предполагают, что она имеет отношение к инстинктивным реакциям, обусловливающим врождённую основу эмоций, и некоторым видам памяти.
Патология. Функция Г. м. может нарушиться при вредоносном воздействии (травма, опухоль, воспаление) на него в целом или на его определённый участок. Заболевание Г. м. может сопровождаться явлениями выпадения функции того или иного его отдела или явлениями раздражения (судорожные состояния). Патология Г. м. может проявляться в сфере чувствительности, организации движения (параличи, насильственные неправильные движения), контроля вегетативных функций (изменение работы внутренних органов, трофические расстройства) и в нарушениях процессов саморегуляции в мозге (коматозные состояния, нарушения поведения животных).
Литература:
Сеченов И. М., Рефлексы головного мозга, М., 1961;
Общая и частная Физиология нервной системы, Л., 1969;
Акаевский А. И., Анатомия домашних животных, 3 изд., М., 1975;
Иваницкий А. М., Мозговые механизмы оценки сигналов, М., 1976.
Рис. 2. Головной мозг крупного рогатого скота с базальной поверхности..
Рис. 2. Головной мозг крупного рогатого скота с базальной поверхности.
Выходящие из мозга нервы со II по XII пару и сосуды мозга:
1 продольная щель;
2 обонятельная луковица;
3 базальная борозда; слева от неё обонятельный мозг, справа полушарие мозга;
4 перекрёст зрительных нервов;
5 грушевидная доля;
6 воронка гипофиза;
7 сосцевидное тело;
8 ножки большого мозга;
9 мозговой мост;
10 боковая доля мозжечка;
11 продолговатый мозг;
12 внутренняя сонная артерия и передняя соединительная ветвь;
13 задняя соединительная ветвь;
14 вентральная спинномозговая артерия.
Размер мозга коровы. Головной мозг
НаучФильм. Головной мозг
Размер головного мозга 20-ти разных живых существ, индекс энцефализации
Проводя исследования, ученые выяснили, что величина головного мозга дифференциируется у разных животных, причем наблюдается разное соотношение величины мозга и массы тела живого существа. Чем больше масса мозга относительно массы тела, тем больше мозговой ткани используется для решения познавательных задач. Поэтому было введено такое понятие, как коэффициент энцефализаии – относительное соотношение массы тела и величины мозга млекопитающего. Он высчитывается по формуле:
где m – масса мозга, г; M – масса тела, г.
Индекс энцефализации дает возможность изучить потенциальные возможности различных видов.
Размер мозга не влияет на интеллект
Следует детальнее рассмотреть эту аксиому на примерах животных разных классов и видов.
Классификация начинается самой большой цифрой (самым умным из животных) и продолжается в порядке спадания.
Итак, самым похожим на человека по величине коэффициента энцефализации является дельфин.
Как видим, стереотип о невысоких умственных способностях, например, осла, жирафа и овцы не имеет под собой основания.
Доведено также, что мыслительные способности организма зависят не только от величины мозга, а в немалой степени – от числа связей между нейронами.
Предупреждение усыхания мозга у людей
Следует детальнее рассмотреть мозг человека, так как именно этот орган при более детальном изучении может дать ответы на вечные вопросы, касающиеся нашего развития и жизнедеятельности.
Мозг новорожденного весит 365 г, ребенка 2 лет – 930 г, 6 лет – 1211 г, взрослого человека – 1400 г. Коэффициент энцеффализации мозга человека возрастом более 18 лет равен 6,74.
Интересно, что существует различие между мозгом мужчины и женщины. Первые зарегистрированные исследования половых различий мозга провел Френсис Гаттон еще в 1882 году. Позднее ученые из авторитетных, всемирно известных исследовательских институтов доказали, что мозг мужчины в среднем на 125 гр. больше, чем мозг женщины. Кроме того, существуют так же расовые и национальные различия. К примеру, обладателями самого легкого мозга являются австралийцы – 1185 г, самого тяжелого – европейцы – 1375 г.. При том у англичан мозг весит в среднем – 1346 г, у французов – 1280 г, у корейцев – 1376 г, у японцев – 1313 г. Лидеры – немцы, их мозг весит 1425 г. Мозг у россиян меньше немецкого на 26 граммов. У афроамериканцев мозг в среднем весит 1223 г, это на 100 г меньше, чем у белокожего населения США.
Как избежать этого и предупредить высыхание серого вещества?
Очень полезны в этом плане бобы, фасоль, бананы, зерновой хлеб – именно в этих продуктах содержатся глюциды (медленные углероды), которые замедляют процессы старения мозга. Следует заниматься спортом: даже незначительные нагрузки стимулируют насыщение крови кислородом, соответственно в мозг поступает значительно больше питательных веществ. Очень важно установить для себя правильное питание, основными правилами котрого является ограниченое количество сладкого, а так же разнообразие в пище: мозг не любит диеты, где в течении нескольких недель нужно питаться однообразно.
Только правильный подход к собственному образу жизни позволит сохранить молодость мозга и увеличить уровень IQ.
В социальном общении очень важно распознавать так называемое «стороннее знание», то есть понимать иерархию, социальные взаимосвязи и отношения типа «она знает, что он знает» и тому подобные. Например, альфа-самец у шимпанзе выбирает себе любых самок, но при этом терпимо относится к попыткам спаривания с ними со стороны тех, кто помог ему воцариться на троне. Без достаточно продвинутого мозга такие тонкости социальной иерархии невозможно усвоить.
Сейчас группа учёных из США и Великобритании опубликовала новую научную работу «Социальные и культурные корни мозга китов и дельфинов », которая подтверждает гипотезу социального мозга.
У китов и дельфинов обнаружено огромное количество признаков сложнейшего социального поведения, в том числе:
Учёные выяснили, что эволюционное развитие мозга связано с социальной структурой вида и с рамером группы. Причём связь с размером группы квадратичная, то есть наиболее развитый мозг и продвинутое социальное поведение демонстрируют группы среднего размера, а не малые или большие группы.
Авторы научной работы указывают на явные параллели между морскими млекопитающими и приматами/человеком. У дельфинов и китов тоже наблюдается сочетание одновременно большого мозга, гиперсоциального поведения и разнообразия поведенческих паттернов. Именно эти качества позволили человеку размножиться в неимоверном количестве и заселить всю Землю. Учёные полагают, что у дельфинов и человека интеллектуальные способны проявились в ходе эволюции как своеобразная эволюционная реакция на необходимость жить в обществе себе подобных.
Мозг слона является самым большим мозгом среди всех сухопутных млекопитающих, которые обитают на нашей планете. Он расположен в задней части головы и занимает небольшую часть объема черепа. Рассмотрим основные характеристики и особенности мозга этих животных, а также сравним его с мозгом человека.
Виды слонов
В настоящее время на нашей планете обитает три вида этих животных:
Некоторые факты о мозге слонов
Приведем важные факты, характеризующие мозг самых больших сухопутных животных на планете:
Важность размера мозга
Несмотря на то что мозг слона является самым большим по размерам среди млекопитающих на Земле, он занимает лишь небольшую зону в задней части головы животного. Если брать отношение веса мозга к весу тела, то окажется, что эта цифра для слонов будет меньше, чем для человека. Как бы там ни было, слон является единственным животным наряду с приматами и кашалотами, которое имеет достаточно высокое отношение размеров мозга к размерам тела.
Размер мозга имеет важное значение, поскольку он коррелирует с гибкостью мышления животного или, как принято говорить, с его умом, а также определяет сложные социальные структуры и взаимоотношения в популяции этих животных.
Сколько весит мозг у самцов и самок?
Как у африканского, так и у индийского слона размер мозга зависит от того, кем является данная особь, самцом или самкой. Вес мозга самцов африканского слона больше, чем вес самок этого вида, на 0,6-1,1 кг, и составляет 4,2-5,4 кг. Важно отметить, что эта разница в весе мозга животных никак не отражается на их умственных способностях.
Многие исследования поведения слонов продемонстрировали достаточно разумное поведение самок, которые ничем не уступали самцам слонов. Объясняется это тем, что важен не сам вес мозга для разумного поведения, а отношение его массы к весу тела. Поскольку самки слона имеют, как правило, меньшие размера, чем самцы, разница в указанном отношении практически нулевая. Кроме того, само сознание у самок сильно отличается от такового у самцов, поскольку они привязаны к своим матерям и, начиная с раннего детства, формируют устойчивые связи с другими самками своего стада, которые поддерживают в течение всей жизни. Самцы же являются больше одиночками-кочевниками.
Развитие мозга
Эти цифры говорят о том, что существует возможность для значительного развития мозга у животных в процессе их роста. Поскольку масса мозга увеличивается, активно развиваются различные способности, включая умственные, у молодых слонов. Проведенные исследования по изучению поведения слонов, а также анатомии их мозга, говорят о том, что слоны являются очень умными животными.
Благодаря развитому мозгу слоны запоминают расположение оазисов с водой в период засухи, умеют распознавать кости своих умерших сородичей. Они даже могут любить. Слоны способны идентифицировать, опасен данный человек для них или нет, поскольку животные отличают людей различных этнических групп, различают человеческие языки, возраст и пол. Дельфины и киты обладают подобными способностями. Было замечено, что молодые слоны учатся у своих старших сородичей в течение всей жизни.
Например, одна из популяций африканских слонов обитает недалеко от территории, где живут племена масаи. Слоны боятся людей этого племени, поскольку между животными и масаи часто вспыхивают конфликты по причине недостатка жизненно важных ресурсов, что является частой проблемой в Африке. Животные научились распознавать запах и красный цвет одежды людей племени.
Шотландские ученые из университета Сент Эндрюс установили, что развитый мозг слонов позволяет им понимать многие человеческие жесты без предварительной тренировки. Это фантастическое открытие ставит слонов на первую строчку среди животных, способных понимать человека на языке жестов. Благодаря этой способности животных, их удалось одомашнить и установить прочную дружественную связь между слоном и его хозяином, несмотря на всю опасность слона и его большие размеры.
Сравнение мозга слона и человека
Если бы умственные возможности зависели только от массы мозга, то зная, сколько весит мозг у человека (приблизительно 1,4 кг), можно было бы сказать, что он гораздо глупее слона, поскольку мозг животного весит в 3-3,5 раза больше.
Различие умственных возможностей связано не с массой или объемом мозга слона и человека, а с особенностями строения. Большинство ученых склоняются к мнению, что умственные способности человека связаны со сложным строением его коры больших полушарий головного мозга, которая включает в себя 16 миллиардов нейронов, и по этому показателю превосходит значительно мозг любого животного, в том числе слона, у которого в коре меньше в 3 раза нейронов, чем у человека. Каждый человеческий нейрон способен образовывать десятки тысяч соединений с другими. Кроме того, все нейроны мозга упакованы в несколько слоев, что приводит к увеличению их плотности, в сравнении с мозгом слона.
Что касается слона, то нужно отметить, что структура коры его мозга отличается от таковой для приматов. В частности, в ее состав входит большее число типов клеток, что, по мнению ученых, играет важную роль в проявлении умственных способностей этих животных.
Существует миф о том, что, узнавая что-то новое, у человека появляются новые извилины. На самом деле человек не рождается с извилинами, в начале развития плод обладает гладким маленьким мозгом. По мере роста, нейроны растут тоже и мигрируют в разные зоны мозга, создавая борозды и хребты. К возрасту в 40 недель мозг уже почти так же извилист, как и у взрослого человека. То есть, по мере обучения новых рельефов не появляется, мы с ними попросту рождаемся.
Пропорционально всему телу, мозг человека действительно довольно большой, но распространённое заблуждение состоит в том, что мозг человека больше, чем у любого другого создания.
Мозг взрослого человека весит приблизительно 1,3 кг и достигает 15 см в длину. Самый большой мозг принадлежит кашалоту он весит более 8 кг. Другое животное с большим мозгом – слон, вес его мозга составляет около 5 кг.
Многие спросят, а как же соотношение мозга к телу? Однако и в этом люди уступают. У землеройки вес её мозга составляет 10% от общей массы.
Это миф. На самом деле, если мы посмотрим на то, как устроены современные компьютеры и как устроен мозг, мы увидим, что различия между ними фундаментальны. В компьютере программа, хранимая в памяти, исполняется при помощи процессора, таким образом, память и вычисления разнесены. В мозге же это разделение отсутствует, фактически память и вычисление в нем совмещены друг с другом за счет того, что память хранится в структуре связей между нервными клетками, которые и совершают вычисления.
Алкоголизм, конечно, может приводить к серьезным проблемам со здоровьем, но эксперты не верят, что спиртное – причина смерти нейронов. Фактически, исследования показали, что даже постоянное пьянство не убивает нейроны.
Это не всегда так. Есть разные типы повреждения головного мозга, и их влияние на человека зависит во многом от того, где они располагаются и насколько они серьезны. Мягкие мозговые травмы типа сотрясения связаны с тем, что мозг перемещается внутри черепа, что провоцирует кровотечение и разрыв. Мозг на удивление хорошо оправляется от незначительных травм, и подавляющее большинство людей, испытавших легкую травму мозга, не становятся инвалидами на всю жизнь.
Миф, утверждающий, что большинство людей используют не более 10 % мозга. Нейробиолог Барри Гордон характеризует миф как «смехотворно ошибочный», добавляя: «Мы используем практически все части мозга, и они активны практически постоянно».
Исследования показывают, что каждый отдел человеческого мозга имеет свой определенный набор функций. Если миф про 10% верен, то шанс повредить мозг был бы гораздо меньше – нам следовало бы беспокоиться только о том, чтобы маленькие 10% нашего мозга были в безопасности. Но в реальности даже повреждения очень небольшой области мозга могут привести к серьезным последствиям для нашего функционирования. Сканирование мозга также показало, что во всем мозге есть определенный уровень активности, даже во время сна.
Кажется, что с нашим мозгом дело обстоит проще некуда – чем больше «серого вещества», тем лучше. Однако по такой логике слоны должны были стать доминирующим видом на планете, а не человек. К счастью для нас, больший размер мозга не означает большую эффективность или лучшие когнитивные способности, а иногда даже наоборот. Concepture публикует перевод статьи Nautilus, в которой специалист по нервной системе Сюзана Херкулано-Хузел рассказывает о том, почему же наш мозг самый работоспособный.
Масса мозга и мышление
Кроме того, эволюция не является синонимом прогресса, это просто изменения во времени. А люди далеко не самый «молодой», то есть недавно эволюционировавший вид. Например, более 500 новых видов цихлид (семейство рыб) в озере Виктория (самом «младшем» из великих африканских озер), появилось с тех пор, как его котловина была впервые наполнена водой 14 500 лет назад.
Кроме того, ставя знак равенства между большим размером мозга и развитыми когнитивными способностями, мы предполагаем, что все мозги «сделаны» одинаково, то есть отталкиваемся от сходного соотношения размера мозга и количества нейронов. Но мои коллеги и я уже знаем, что мозг разных видов «сделан» по-разному.
У приматов есть явное преимущество перед другими млекопитающими, которое возникло благодаря стечению эволюционных обстоятельств, позволивших очень «экономично» увеличивать количество нейронов мозгу без необходимости значительного увеличения среднего размера клеток, что наблюдается в случае других млекопитающих.
«Привет, красотка!» С конца 1960-х психологи задавались вопросом, является ли способность узнавать себя в зеркале признаком разумности и самосознания.
Итак, кроме различия в строении мозга разных видов, ученым также известно общее количество нейронов в некоторых из них, поэтому мы можем связать более развитые когнитивные способности не просто с массой мозга, что несколько грубо, а с количеством нейронов в нем.
В самом деле, даже несмотря на то, что раньше ученые полагали, будто когнитивные отличия между видами носят качественный характер, а некоторые особенности вообще считались исключительной прерогативой человека, теперь мы осознаем, что когнитивные различия между человеческими существами и другими животными скорее заключаются в степени их развития. Другими словами, у нас и животных есть количественные, а не качественные отличия.
Мы развили впечатляюще сложную способность использовать инструменты, мы даже создаем приспособления, чтобы делать другие приспособления, но… шимпанзе используют ветки как инструменты для выкапывания термитов, обезьяны учатся использовать грабли, чтобы доставать еду, которую они не видят, а вороны не только изготавливают из проволоки орудия, помогающие им достать еду, но и откладывают их для дальнейшего использования.
Алекс, африканский серый попугай, хозяйкой которого была психолог Ирен Пепперберг, научился произносить слова, которые символизировали предметы, а шимпанзе и гориллы, хотя и не могут артикулировать звуки по анатомическим причинам, учатся общаться с помощью языка жестов.
Шимпанзе могут освоить иерархические последовательности: они играют в игры, где им нужно прикасаться к квадратам в восходящем порядке по отношению к ранее показанным числам, и они выполняют требования игры так же хорошо и так же быстро, как и весьма натренированные люди. Шимпанзе и слоны могут сотрудничать друг с другом, чтобы достать еду, которая каждому из них поодиночке недоступна. Шимпанзе, а также другие приматы, демонстрируют способность оценивать ментальное состояние других, а это необходимая предпосылка способности к обману.
Даже птицы, кажется, имеют понятие о ментальном состоянии других индивидов: так, сороки могут демонстративно спрятать еду в присутствии посторонних, а затем, когда посторонние уйдут, вытащить еду и перепрятать в другое место. Шимпанзе и гориллы, слоны, дельфины, а также сороки демонстрируют признаки того, что они узнают себя в зеркале, которое они используют для осмотра метки, которую исследователи ставили им на головы в рамках эксперимента.
Мозг африканского слона действительно имеет больше нейронов?
Результаты исследования показали, что значением, наилучшим образом коррелировавшим с правильным поведением во время теста на самоконтроль, был абсолютный объем мозга. За исключением слона, который, несмотря на то, что его мозг был самым большим среди «участников», оказался совершенно не в состоянии выполнить задание как следует.
Причин для этого можно придумать много, от «Ему просто было наплевать на еду или задание», до «Ему нравилось злить исследователей отказом выполнять задание». (Мне нравится думать, что причиной того, что обезьян оказывается так трудно научить действиям, которые очень быстро осваиваются людьми, является то, что обезьяны чувствуют себя оскорбленными очевидностью задания: «Да ладно, вы хотите, чтобы я сдвинулся с места, чтобы это сделать? Дайте мне что-нибудь посложнее! Дайте поиграть в видеоигру!»)
Сюзана Херкулано-Хузел исследует вопрос, что же именно делает человеческий мозг таким особенным, позволяя ему выполнять гораздо более сложные операции, чем те, способности к которым демонстрируют животные. Фото с выступления для TED.
С моей же точки зрения, самой интересной возможностью объяснить плохие результаты, показанные слоном, является предположение, что африканский слон просто не имеет всех префронтальных нейронов в коре головного мозга, которые необходимы для решения задачи на самоконтроль (как те, с которыми он столкнулся в рамках эксперимента).
Так как мы признали, что мозги приматов и грызунов «сделаны» по-разному и обладают разным количеством нейронов, даже если их размеры сопоставимы, мы сделали дальнейшее логическое предположение, которое гласило, что мозг африканского слона, если он устроен по типу мозга грызунов, должен иметь всего-навсего 3 миллиарда нейронов в коре головного мозга и 21 миллиард нейронов в мозжечке, в сравнении с нашими 16 миллиардами и 69 миллиардами, соответственно.
С другой стороны, если мозг африканского слона устроен как мозг приматов, то он должен содержать баснословное число нейронов: 62 миллиарда в коре головного мозга и 159 миллиардов нейронов в мозжечке. Но слоны, конечно, не относятся ни к приматам, ни к грызунам; они принадлежат к надотряду Афротерии (Afrotheria), как и некоторое количество маленьких животных, таких как длинноухий прыгунчик и златокрот, которых уже исследовали ранее, и в результате этих исследований ученые пришли к выводу, что их мозг функционирует очень сходно с мозгом грызунов.
Итак, правда ли, что мозг африканского слона, который более чем в три раза тяжелее нашего, содержит больше нейронов? Если это окажется правдой, то моя гипотеза, гласящая, что когнитивные способности являются значением, производным от количества нейронов, будет опровергнута.
Но если окажется, что человеческий мозг обладает значительно большим количеством нейронов, чем мозг африканского слона, значительно превосходящий его по размерам, то это поддержит мое предположение, что самым простым объяснением когнитивных способностей человеческого вида является примечательное число нейронов в мозге, которое больше не наблюдается ни у одного вида, вне зависимости от размера характерного для него мозга. В частности, я ожидала, что число нейронов в коре головного мозга человека будет больше, чем в коре головного мозга африканского слона.
Мое предположение основывалось на логике источников по когнитивистике, которые в течение долгого времени провозглашали кору головного мозга (или, точнее, префронтальную частью коры головного мозга) единственной «резиденцией» сознания, а значит: абстрактного мышления, комплексного процесса принятия решений и планирования будущих действий.
Однако практически вся кора головного мозга соединена с мозжечком петлями связи, которые соединяют «устройства» обработки информации коры и мозжечка друг с другом, и всё больше и больше исследований давали основания полагать, что мозжечок принимает участие в осуществлении корой головного мозга когнитивной функции. Таким образом, можно сказать, что данные структуры работают в тандеме. И так как эти структуры вместе обладают наибольшим количеством нейронов в мозге, когнитивные способности должны одинаково хорошо коррелировать с числом нейронов как в целом мозге, так и в коре головного мозга, а также в мозжечке.
Галлон супа из мозгов
Полушарие мозга африканского слона весит 2,5 килограмма и это значило, что придется разрезать его на сотни маленьких кусочков для обработки и подсчета нейронов, так как превращение мозга в суп для определения числа нейронов можно проделать только с кусочками ткани не больше 3-5 грамм каждый. Я хотела, чтобы срезы делались систематически, а не как Бог на душу положит. Возник вопрос о наиболее подходящем инструменте.
Нам доводилось использовали обычный резак для того, чтобы получить из полушария человеческого мозга серию тонких срезов для исследования. Резаком было удобно разделять корковые извилины, но он имел один значительный недостаток: слишком много вещества мозга оставалось на дискообразном ноже, что мешало определению точного числа клеток в полушарии. Если мы хотели узнать общее число нейронов в мозге слона, нам необходимо было резать его вручную на более толстые куски, чтобы минимизировать неизбежные потери вплоть до пренебрежимого значения.
Одним прекрасным утром я и моя дочь (школьные каникулы только начались) пошли в магазин хозяйственных товаров в поисках Г-образного кронштейна, который должен был служить устойчивой, плоской, правильной формы рамой для разрезания мозга слона, а также самого длинного ножа, который только можно удержать в одной руке.
Подсчет нейронов. Сюзана Херкулано-Хузел и её студенты сделали срезы мозга слона, показанные на этом фото, чтобы определить количество нейронов, которое он содержит и сравнить с аналогичными показателями человеческого мозга.
Это было самое большое количество ткани, которое мы когда-либо обрабатывали. Один человек, обрабатывая по одному фрагменту в день, потратил бы целый год на анализ такого объема, причем работая без выходных. Было очевидно, что здесь необходима групповая работа, тем более, что я хотела получить результаты в течение шести месяцев. Но даже с небольшой армией помощников, состоящей из студентов, работа занимала очень много времени: прошло два месяца, а мы обработали всего одну десятую полушария мозга слона. Что-то нужно было придумать.
Далее нам нужно было отделить внутренние структуры (полосатое тело, таламус, гиппокамп) от коры, затем разрезать кору головного мозга на более мелкие кусочки для обработки, а потом разделить каждый из этих кусочков на серое и белое вещество. В общем и целом, у нас получилось 381 фрагмент ткани, большая часть из которых по весу была в несколько раз больше 5 граммов, а именно столько можно обработать за один раз.
И победитель…
Экстраординарное распределение нейронов в мозге африканского слона оставило на долю коры головного мозга каких-то 5,6 миллиардов нейронов. Несмотря на размер коры головного мозга африканского слона, 5,6 миллиардов нейронов в ней бледнеют при сравнении с в среднем 16 миллиардами нейронов, сконцентрированными в гораздо более скромной по размерам коре головного мозга человека.
Итак, мы получили искомый ответ: нет, человеческий мозг не содержит больше нейронов, чем гораздо более объемный мозг слона, но кора головного мозга человека имеет в три раза больше нейронов, чем кора головного мозга слона, превосходящая по размерам человеческую. Очевидно, что громадное количество нейронов в мозге слона нисколько не помогает ему в развитии когнитивных способностей. Это дает нам право утверждать, что количество нейронов в мозжечке не является решающим фактором при определении лучшей приспособленности мозга для мышления.
Получается, остается только кора головного мозга. Природа провела эксперимент, в котором мы нуждались, доказав отсутствие связи между числом нейронов в коре головного мозга и числом нейронов в мозжечке. Превосходящие когнитивные способности человека можно объяснить (и это единственное объяснение) просто впечатляюще большим числом нейронов в коре нашего головного мозга.
Хотя на сегодняшний день у нас нет данных по измерению когнитивных способностей, которые необходимы для сравнения всех видов млекопитающих, или хотя бы тех, число нейронов в коре головного мозга которых мы знаем, мы уже можем сделать проверяемые предположения, основываясь на этих числах. Если абсолютное число нейронов в коре головного мозга является главным ограничительным фактором развития когнитивных способностей вида, то я предполагаю, что классификация по этому показателю должна выглядеть следующим образом:
И это кажется более правдоподобным, чем действительная на данный момент классификация по массе мозга, которая располагает, к примеру, жирафа, выше приматов. В этом толковании иерархия выглядит так:
Оказывается, есть простое объяснение того, почему человеческий мозг и только он может в одно и то же время быть так похож на мозг других видов в своих эволюционных ограничениях, и так отличаться от них, наделяя нас способностью размышлять о нашем собственном материальном и метафизическом происхождении.
Что же, в итоге, есть у нас, чего нет у других животных? Я утверждаю, что это огромное количество нейронов в коре головного мозга, самое большое по сравнению с известными на сегодня видами. И что же мы делаем такого, что не делает больше ни одно животное, и что позволило нам собрать столько нейронов в одном месте?
Ответ, как мне кажется, очень прост: мы готовим свою еду. То есть мы способны предоставлять нашему мозгу необходимое для его развития питание, чего нельзя сказать о животных в дикой природе. А наш мозг потребляет очень много энергии (примерно 25% от все энергии, получаемой нами с пищей). Таким образом, упрощая процесс получения пищи и делая ее более сбалансированной и питательной, человек способствовал развитию своего мозга, а мозг, в свою очередь, способствовал развитию человеческого общества.