Алексис Уиллет - Какой объем мозга нам реально нужен?

• Название: Какой объем мозга нам реально нужен?
• Автор: Алексис Уиллет
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2019
• ISBN: 978-5-389-16553-3

Результаты новейших исследований показывают, что в обозримом будущем – еще до конца нынешнего столетия – человечество способно жить в мире без деменции, болезней Паркинсона и Альцгеймера и других нарушений здоровья, связанных с исчерпаемостью мозговых ресурсов. В книге, цель которой – «пролить свет на возможности человеческого мозга в прошлом, настоящем и будущем», видные британские специалисты в области биомедицины и нейробиологии Алексис Уиллет и Дженнифер Барнет выясняют, сводится ли оптимизация работоспособности мозга к эволюционному отсечению лишнего, изучают пути противодействия нейродегенеративным заболеваниям и оценивают роль сознательных усилий человека по поддержанию здоровья мозга. «Сейчас люди живут дольше, и поэтому нам нужен мозг, более устойчивый к разрушительным последствиям старения и связанных с ним болезней… Изучение заболеваний, например той же болезни Альцгеймера, дает нам понимание того, как современный образ жизни и среда влияют на устойчивость мозга и механизмов, с помощью которых эта устойчивость поддерживается». (Алексис Уиллет, Дженнифер Барнет)

---

Люди – лишь один из нескольких видов приматов. Наши ближайшие ныне живущие родственники – шимпанзе, у нас с ними совпадает почти 99 % нуклеотидной последовательности ДНК. Однако, как мы уже говорили ранее, наш мозг в три с половиной раза больше, чем у шимпанзе. У горилл и орангутанов размер тела примерно такой же, как у человека, размер мозга у них при этом составляет всего лишь треть от нашего.

У нас довольно много общих черт с нашими родственниками, человекообразными обезьянами. У всех приматов одинаковое расположение и внешних частей тела, и внутренних органов, одинаковая структура костей; у всех нас глаза расположены близко друг к другу и находятся на передней части лица, что обеспечивает прекрасное зрение. Приматы во многом полагаются на зрение, обоняние развито у нас по сравнению с другими млекопитающими плохо. Мы научились очень хорошо действовать руками и ногами, умеем обращаться с различными предметами, и, как правило, у нас рождается небольшое количество потомства. Но, несмотря на все это, люди разительно отличаются от обезьян.

Пока невозможно объяснить, какие именно эволюционные изменения привели к развитию у нас уникальных поведенческих способностей, это остается научной проблемой. Но есть вероятность, что какая-то связь между большим размером мозга и высоким интеллектом существует. В конце концов, мозг большого размера кажется довольно важным элементом, необходимым для работы организма. Исследование плотоядных млекопитающих зоопарка показало, что размер мозга напрямую указывает на способность животного решать задачи, то есть чем больше мозг, тем лучше животное справляется с проблемой. Но маловероятно, что размер – это единственная отличительная черта человеческого мозга: у слонов и китов, например, мозг значительно больше, чем человеческий, однако ни те ни другие пока не научились делать сложные операции на сердце или строить космические ракеты.

В XIX веке ученые увлекались изучением мозга выдающихся людей, чтобы узнать, связан ли их успех с тем, что их мозг был большего размера. Известно, что якобы у поэта лорда Байрона и лорда-протектора Англии, Шотландии и Ирландии Оливера Кромвеля мозг был очень большой. Однако исследователи того времени обнаружили колоссальные колебания размеров мозга среди выдающихся ученых и людей науки (у многих мозг действительно был непревзойденных размеров). Таким образом, существует несоответствие между уникальными познавательными способностями человека и необъяснимым объемом его мозга, если проводить сравнение с животными гораздо большего размера.

Размер человеческого мозга должен иметь какое-то значение, иначе зачем бы он развивался в ходе эволюции в течение миллионов лет? Однако не только от общего размера зависят способности нашего вида. Итак, если размер не главное, может, структура мозга имеет большее значение?

Может, состав мозга важнее всего?

Известно, что Эркюль Пуаро, герой Агаты Кристи, приписывал свой успех в борьбе с преступностью «серым клеточкам». Предположительно, он имел в виду значение серого вещества в его мозге для интеллектуальной деятельности. Но прав ли он был в своей непреклонной вере? Серое ли вещество отличает нас от других биологических видов? В конце концов, знаете ли вы хоть одно детективное агентство, возглавляемое мармозеткой?

Мозг состоит из двух видов тканей: серого вещества и белого вещества, это видно невооруженным глазом. Серое вещество кишит нейронами и синапсами и с давних пор считается необходимым для интеллектуальной деятельности. Оно в значительной степени привязано к тонкой наружной поверхности мозга, известной как кора. Кроме того, серое вещество состоит из других клеток, образующих нейроглию. Эта ткань служит физическим основанием и обеспечивает поступление полезных питательных веществ. Белое вещество находится глубоко внутри мозга и состоит из пучков аксонов, называемых трактами. Аксоны покрыты миелиновой оболочкой, это значит, что они завернуты в жир, работающий изолятором для того, чтобы помочь быстро передавать электрические сигналы между удаленными друг от друга областями мозга, а также от головного мозга к спинному, чтобы соединить мозг с нервной системой остальной части тела. Белое вещество выглядит белым из-за высокого содержания жира. В сущности, серое вещество обрабатывает информацию, а белое вещество передает ее в области серого вещества и из них, за что его иногда называют «магистралью» мозга.

В последнее время ученые разрабатывают все новые методы для изучения белого вещества у живых людей. Исследователи начали понимать, что оно играет крайне важную роль для всех видов интеллектуальной деятельности. Различные области мозга взаимодействуют друг с другом, им нужно оперативно передавать информацию между собой, это жизненно необходимо, и белое вещество играет здесь решающую роль. Самое большое количество серого вещества наблюдается в подростковом возрасте, а затем оно сокращается. Белое вещество продолжает развиваться и после двадцати и даже, возможно, после тридцати лет. При этом есть версия, что оно меняет структуру в ответ на новый опыт обучения.

По мере увеличения размера мозга млекопитающих разных видов белого вещества становится пропорционально больше, чем серого. У людей белое вещество составляет около 35 % от общего объема мозга, и это наибольший процент среди приматов. (Интересно, что у мармозеток, или карликовых игрунок, эта цифра составляет всего около 9 %, может быть, именно поэтому они все еще не выбились в руководители детективных агентств.)

Теперь, когда мы лучше понимаем важность белого вещества, мы можем объяснить, почему крупные млекопитающие умнее. Но я уже слышу возглас: «Этого не может быть! Собаки/свиньи/крысы – очень умные существа, но не такие уж они и большие. И в любом случае мы снова вернулись к мысли, что больше значит лучше, а мы уже отказались от этой идеи». Совершенно верно. Наверняка ответ гораздо сложнее, чем просто количество белого вещества в мозге.

Вероятно, в ходе эволюции человека увеличились и размер мозга, и количество нейронов. При этом тело выросло незначительно по сравнению с другими приматами; размер их тел сильно увеличился по мере того, как мы разными путями развивались от общего предка. Возможно, что пока эволюция работала над увеличением мозга человека (и его ранних предков из рода Homo), у других человекообразных обезьян росло тело. Бразильский нейробиолог Сюзана Херкулано-Хузел считает, что с точки зрения обмена веществ невозможно иметь одновременно и большой мозг, и большую массу тела.

Зависимость между размером мозга и размером тела не такая уж простая, как может показаться. Чем больше по размеру становились животные, тем медленнее продолжал расти их мозг. Показатель, который мы называем коэффициентом энцефализации (EQ), демонстрирует относительный размер мозга, определяющийся как отношение массы мозга к предполагаемой массе тела млекопитающего определенного размера (на рис. 2 наглядно представлена эта идея). Предполагаемое значение рассчитывается как среднее для похожих животных. Чем больше значение, тем больше предполагаемый размер мозга и – гипотетически – тем интеллектуальнее биологический вид. Если использовать этот подход, то человек рассматривается как особый случай, поскольку мозг у него в семь раз больше, чем можно предположить для млекопитающих такого размера, и примерно в три раза больше, чем положено иметь приматам для их массы тела. Даже у наших ранних предков, у которых размер мозга был значительно меньше, чем у нас сейчас, скорее всего, был более высокий коэффициент энцефализации, чем у современных шимпанзе. (Хотя стоит отметить, что показатель шимпанзе на самом деле гораздо ниже по сравнению с другими животными. У различных видов дельфинов, например, это значение гораздо выше. Кто умнее, шимпанзе или дельфины, – это тема совсем другого разговора.)

Анализ коэффициентов энцефализации нескольких биологических видов показал, что в ходе эволюции и у травоядных, и у плотоядных мозг постоянно увеличивался в размерах, но на каждом этапе развития плотоядные всегда были впереди. У хищников коэффициент энцефализации, как правило, выше, чем у их добычи. Было предположение, что хищникам для нормального функционирования их организма нужен больший мозг, и по мере увеличения мозга травоядных мозг хищных животных эволюционировал еще больше для поддержания дифференциала. Помимо этого, согласно мнению палеонтолога и эволюционного биолога Стивена Джея Гулда, приматы были впереди с самого начала. Однако почему это так, остается предметом дискуссий.

Рис. 2. Коэффициент энцефализации (EQ)

Теоретически наличие большего мозга позволило бы виду выполнять больше функций. И в случаях, когда размер мозга больше относительно размера тела, люди с «избытком» могли бы выполнять более сложные задачи. Тем не менее коэффициент энцефализации – тоже не абсолютный показатель. Есть, например, капуцины, у которых коэффициент выше, однако по своим когнитивным способностям они не превосходят виды с более низким коэффициентом, например гориллу. У подхода, основанного на коэффициенте энцефализации, как и у многих других, тоже есть свои недостатки. Скажем, он не учитывает такие факторы, как плотность и количество нейронов, толщина коры или степень складчатости мозга. При этом все они могут влиять на интеллект. Интересно, что если измерять познавательные способности, учитывая только коэффициент энцефализации, то Альберт Эйнштейн оказался бы на одном уровне с дельфинами, то есть его EQ значительно ниже, чем у среднего человека! По-видимому, емкость его черепа изначально была меньше средней. Однако, когда ученые внимательно изучили его мозг, они обнаружили, что кора была тоньше, чем в среднем у человека, а вот плотность нейронов – выше. Другими словами, больше нейронов уместилось в меньшем пространстве. Поэтому есть вероятность, что количество нейронов в мозге может иметь какое-то отношение к интеллекту вида.