Размер головы и масса мозга. Человеческий мозг – только факты. Строение головного мозга

Почему объем мозга современного человека меньше, чем у неандертальца.

Объем мозга современного человека - европейца составляет в среднем 1360 куб. см., в то время, как у неандертальцев в финальной стадии их эволюции и костенковцев-кроманьонцев превышал 1800 куб.см. В чем причина этого явления? Мы стали глупее? Или дело в чем-то другом?

Кривая эвлолюции мозга человека имеет максимум относящийся ко времени жизни костенковцев-кроманьонцев. В это же время, начиная со времени приблизительно 40000 лет назад появляется изобразительное искусство - наскальная живопись и скульптура из камня и кости. Наскальная живопись этого периода еще очень примитивна и схематична. Эту живопись относят к стилю I.

Как пишет Н.В.Клягин:
"В древнейшем стиле I фигуры животных предельно схематичны и с трудом поддаются отождествлению... Часто, но далеко не всегда передавались только головы. Этот изобразительный канон близок современному примитивизму: округлая, эллиптическая или более угловатая продолговатая фигура, символизирующая голову, изредка дополнялась геометрически начертанным туловищем, непропорционально большим по сравнению с головой и снабженным линейными конечностями. Стиль I является преимущественно геометрическим, т. е. символически представляющим свои денотаты (изображаемые модели). Немногочисленные детали (глаз, пасть, уши, рога) изображались также геометрически и не отражали точный облик соответствующих деталей реальных животных. Искусство стиля I было скорее понятийным, символическим, нежели изобразительным, однако его дальнейшая судьба показывает, что такой символизм являлся следствием низкого художественного мастерства, характерного для древнейшей стадии искусства."
http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/klyagin/04.php

Таким образом, можно констатировать факт, что костенковцы-кроманьонцы освоили абстрактное мышление. Ведь для того, чтобы изобразить на скале образ или вырезать из кости фигурку животного, необходимо было этот схематичный абстрактный образ сначала сформировать в голове.

Освоение нашими предками абстрактного мышления позволило оптимизировать хранение информации. Как это происходит? Поясню на следующем примере.

Некоторые северные народы имеют в своем языке множество слов, относящихся к понятию - "снег". Для снега, лежащего на земле - одно слово, для снега на дереве - другое, для свежего снега - третье, для старого - четвертое, для сухого - пятое, для мокрого - шестое и т.д. и т.п. Всего около 150 различных слов. Представляется, что этот способ хранения информации, характеризующийся низкой степенью абстрагирования, относится к мышлению неандертальцев и костенковце-кроманьонцев. Этот способ хранения информации должен занимать в мозгу существенно больше места, чем способ с высокой степенью абстрагирования. Ведь понятия сухой, мокрый, свежий, старый и т.д. и т.п. мы можем применить не только к снегу, но и к любому другому предмету. Это потребует установления дополнительных связей между понятиями, усложнения структуры мозга, но при этом объем памяти, занятый хранением можно существенно уменьшить.

Похожие явления мы наблюдаем сейчас в информационных технологиях. Развитие вычислительной техники сначала идет по пути увеличения количества вычислительных модулей и модулей памяти. Затем инженеры и конструкторы ЭВМ упираются в проблемы с габаритами и энергопотреблением, после чего, как правило, следует революционное решение, позоляющее снизить и то и другое. Размеры и энергопотребление компьютеров неуклонно снижаются, а вычислительные возможности растут. Компьюторы становятся умнее. Чемпион мира по шахматам сейчас проигрывает компьютору.

Еще одна аналогия - это хранение информации в виде базы данных. Абстрактные понятия (слова) - суть элементы базы данных человеческого мозга, хранящиеся в отдельных областях памяти. Чтобы получить доступ к комбинациям этих понятий (слов) мозг формирует различные запросы (вопросы, предложения), которые обрабатываются по определенным правилам. К каждому конкретному запросу (вопросу), формируется определенный ответ и таких ответов может быть получено огромное множество, в зависимости от того, к каким областям памяти этот запрос адресован. Мозгу нет необходимости хранить все результаты этих запросов, как это он делал в то время, когда он не умел формировать абстрактных понятий. Достаточно хранить информацию об абстрактных понятиях и правила обработки запросов. Таким образом, при помощи развития языка, оперирующего множеством абстрактных понятий-слов достигается огромная экономия ресурсов памяти. Иными словами, развитие языка позволяет сократить объем памяти, за счет установления динамических связей (физически нервных связей) между различными областями памяти (в пределе единичными нейронами), в которых хранятся эти слова. Изменение вопроса изменяет пространственную структуру этих динамических связей.

Эволюция мозга человека долгое время, на протяжении 3 млн. лет, шла по пути наращивания объема мозга, пока не уперлась в те же габаритные и энергетические проблемы, что и современные компьютеры. Содержание большого мозга стало непосильным бременем для организма. Необходимо было найти новый способ увеличения ума. И такой способ геномом человека был найден. Этот способ заключался в установлении дополнительных нервных связей, обеспечивающих связь между понятиями. А сами понятия при этом способе хранения стали менее конкретными, более абстрактными, что и позволило сократить объем памяти, занятый хранением этих понятий и, соответственно, позволило сократить объем мозга. При этом у современного человека в строении черепа исчезли неандерталоидные признаки, появление которых, возможно, и было вызвано необходимостью разместить в объеме черепа огромный мозг.

Таким образом, я хочу сказать, что, именно, освоение современным человеком абстрактного мышления и развитие языка и было той причиной, которая привела к уменьшению, по сравнению с классическим неандертальцем, объема мозга при усложнении его внутренней организации. При этом, чем больше объем мозга, тем человек в среднем, умнее и сейчас. Европейцы и китайцы, имеющие объем мозга 1300-1400 куб.см, умнее андаманцев и бушменов, с объемом мозга 1000-1200 куб.см.

P.S. Может быть, уместна следующая аналогия. Неандертальцы хранили информацию в виде файлов, а современный человек хранит ее в виде базы данных.

P.P.S. Причинно-следственные связи представляются следующим образом:
1. Постепенное увеличение головного мозга в эволюционном ряду человека приводило большому увеличению затрат энергии на его поддержание. Переход на следующую ступень с еще большим головным мозгом стал невозможным или менее выгодным по-сравнению с другим вариантом развития по энергетическим причинам.
2. При очередной реорганизации генома, вызванной повышением уровня космического облучения поверхности Земли, возник вариант генома с увеличенным количеством нейронных связей в головном мозгу, что позволило перейти к более совершенному абстрактному мышлению.
3. Этот вариант развития генома закрепился в популяции, вследствие отбора, поскольку давал огромные преимущества его носителям.

Р.P.P.S. Развитие языка было связано также с такими изменениями по сравнению с неандертальским строением, как появление подбородочного выступа и уменьшение массивности нижней челюсти. Уменьшение массивности нижней челюсти, в свою очередь, привело к необходимости уменьшения затылочного отдела черепа, для сохранения общего баланса головы. Голова стала приобретать современные черты - более высокие,чем у наших предшественников - неандертальцев, свод и лоб и меньшую длину. У неандертальцев череп имел относительно большие продольные размеры (длину), т.е. они были долихоцефалами.

P.P.P.P.S. Возможно существует еще одна причина, почему у современного человека лобные доли мозга лучше развиты, чем у неандертальца, а затылочные доли, наоборот, у современного человека развиты хуже. Дело в том, что затылочные области мозга непосредственно обрабатывают поступающую зрительную информацию, а лобные доли отвечают за прогнозирование, моделирование ситуации в будущем, т.е. отвечают за анализ ситуации, прогноз и воображение. Лобные доли постоянно проигрывают микроклипы о нашем будущем.
В связи с тем, что затылочные области у неандертальца были развиты лучше, чем у нас, можно предположить, что и зрительная память у неандертальца была развита лучше. Однако, планирование и прогнозирование давалось ему хуже, чем нам, в связи с недорозвитем лобных долей мозга. Связано ли развитие у нас лобных долей с абстрактным мышлением? Помогает ли абстрактное мышление лучше моделировать ситуацию? Представляется, что да.

Мозг человека - принципы его работы, возможности, пределы физиологической и психической нагрузки - продолжают оставаться для исследователей одной большой загадкой. Несмотря на все успехи в его изучении, объяснить, как мы мыслим, понять механизмы сознания и самосознания ученые пока не в состоянии. Накопленных знаний о работе мозга, впрочем, достаточно, чтобы опровергнуть некоторые распространенные мифы о нем. Что ученые и сделали.

Древние люди были умнее нас?

Средний объем мозга современного человека - около 1400 кубических сантиметров, это довольно большая величина для наших размеров тела. Большой мозг человек отрастил себе в ходе эволюции - антропогенеза. Наши обезьяноподобные предки, не имевшие больших когтей и зубов, спустившись с деревьев и перейдя к жизни на открытых пространствах, стали развивать мозг. Хотя это развитие не сразу пошло быстро - у австралопитеков объем мозга (около 500 кубических сантиметров) практически не менялся шесть миллионов лет. Скачок в его увеличении произошел два с половиной миллиона лет назад. У ранних Homo sapiens мозг уже значительно вырос - у Homo erectus (Человека прямоходящего) его объем составляет от 900 до 1200 кубических сантиметров (это перекрывается диапазоном мозга современного человека). У неандертальцев мозг был уже очень большим -1400-1740 кубических сантиметров. что в среднем больше, чем у нас. Ранние Homo sapiens на территории Европы - кроманьонцы - просто заткнут нас за пояс своим мозгом: 1600-1800 кубических сантиметров (правда, кроманьонцы были высокими - 180-190 сантиметров, а антропологи находят прямую связь между размером мозга и ростом).


Мозг в эволюции человека не только увеличивался, но и менялся по соотношению разных частей. Палеоантропологи исследуют мозг ископаемых гоминид по отливке из черепа - эндокрану, который показывает относительный размер долей. Быстрее всего развивалась лобная доля, что связано с мышлением, сознанием, появлением речи (зона Брока). Развитие теменной доли сопровождалось совершенствованием чувствительности, синтеза информации от разных органов чувств и тонкой моторики пальцев рук. Височная доля поддерживала развитие слуха, обеспечивающего звуковую речь (зона Вернике). Так, например, у эректусов мозг вырос в ширину, увеличилась затылочная доля и мозжечок, но лобная доля оставалась низкой и узкой.

И у неандертальцев в их очень большом мозге лобная и теменная доля были развиты относительно слабо (по сравнению с затылочной). У кроманьонцев мозг стал значительно выше (за счет увеличения лобных и теменных долей) и приобрел сферическую форму.

Итак, мозг наших предков рос и рос, но, что парадоксально, около 20 тысяч лет назад началась обратная тенденция: мозг стал постепенно уменьшаться. Так что у современных людей средний размер мозга меньше, чем у неандертальцев и кроманьонцев. В чем причина?

КТО УМНЕЕ? МНЕНИЕ АНТРОПОЛОГА

Отвечает антрополог Станислав Дробышевский (доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ): «На этот вопрос есть два ответа: один всем нравится, другой верный. Первый таков, что размер мозга прямо не связан с интеллектом, и у неандертальцев и кроманьонцев строение было попроще, чем у нас, но техническая недоделанность компенсировалась большими размерами, и то якобы не полностью. В действительности же про нейронную структуру мозга древних людей мы совершенно ничего не знаем, так что такой ответ - полная спекуляция, утешающая самомнение современных людей. Второй ответ более реален: древние люди были умнее. Они должны были решать кучу задач на выживание, причем думать очень быстро, в отличие от нас, которым все преподносится на блюдечке с голубой каемочкой, да еще в разжеванном виде, да и торопиться никуда не надо. Древние люди были универсалами - каждый хранил в голове полный набор информации, необходимый для выживания во всех ситуациях, плюс должна была быть способность реактивно соображать в непредвиденных ситуациях. У нас же есть специализация: каждый знает махонький кусочек своей информации, а в случае чего - «обратитесь к специалисту».

Мозг неандертальца отличается от нашего всего одной фазой развития

Находки неандертальских детей дают возможность проследить, как развивался их большой мозг. Ученые из Института эволюционной антропологии в Лейпциге Общества Макса Планка вместе с французскими коллегами сделали реконструкцию сравнительного развития мозга неандертальца и Homo sapiens. Сначала ученые провели компьютерную томографию черепа 58 современным людям. А затем сделали то же самое, положив в томограф черепа девяти неандертальцев разного возраста.

Хотя по размеру череп неандертальца не меньше нашего, по форме они существенно различаются. Но у новорожденных обоих видов мозговая коробка по форме почти не отличается - у неандертальского младенца она совсем чуть-чуть более вытянута. А дальше пути развития расходятся. У современного человека в период от отсутствия зубов до неполного набора резцов меняется не только размер, но и форма мозговой коробки - она становится более шарообразной. А затем увеличивается только в размере, а по форме почти не меняется. Биологи решили, что это ключевой процесс мозгового формообразования, который отсутствует у неандертальцев. Форма черепа их новорожденных, подростков и взрослых почти не различается. Итого разница - в одной критической стадии сразу после рождения. Вероятно, считают ученые, такое заметное изменение формы сопровождается преобразованием внутреннего строения мозга и развитием нейронной сети, что создает условия для развития интеллекта. Статью о развитии мозга разных видов человека ученые опубликовали в журнале Current Biology.

Кто умнее? Мнение нейробиолога

Своим мнением поделился Сергей Савельев, заведующий лабораторией развития нервной системы Института морфологии человека РАМН: «Это связано с тем, что в популяции людей действует искусственный отбор, направленный на то, чтобы понизить индивидуальную изменчивость и направленно отбирать высокосоциализированных посредственностей. А слишком умных и асоциальных особей уничтожать. Такое сообщество более управляемо, состоит из более предсказуемых людей, что всегда выгодно. Во все времена общество жертвовало возбудителями спокойствия в пользу неконфликтности и стабильности. Раньше их просто съедали, а позже - изгоняли из сообщества. Именно из-за этого, с моей точки зрения, из-за миграции самых умных изгоев, и началось расселение человечества. А в оседлых, консервативных и более социализированных группах шел скрытый отбор на закрепление неких наиболее удобных и благоприятных для поддержания сообщества свойств поведения. Отбор по поведению повлек за собой уменьшение мозга»

Миф 1

ЧЕМ БОЛЬШЕ МОЗГ, ТЕМ ОН УМНЕЕ

Размеры мозга довольно сильно различаются и среди современных людей. Так, известно, что у Ивана Тургенева мозг весил 2012 грамм, а у Анатоля Франса почти на целый килограмм меньше - 1017 грамм. Но это совершенно не означает, что Тургенев был в два раза умнее Анатоля Франса. Более того, зарегистрировано, что обладатель самого тяжелого мозга - 2900 грамм - был умственно отсталым.

Так как самая важная часть мозга - это нервные клетки, или нейроны (они образуют серое вещество), то можно предположить, что чем больше мозг, тем больше в нем нейронов. А чем больше нейронов, тем лучше они работают. Но в мозге есть не только
нейроны, но и глиальные клетки (они выполняют опорную функцию, направляют миграцию нейронов, снабжают их питательными веществами, а по последним данным
- и участвуют в информационных процессах). Кроме того, часть массы мозга образована белым веществом, которое состоит из проводящих волокон. То есть связь между размером мозга и количеством нейронов есть, но не прямая. А связи между размером мозга и интеллектом, очевидно, нет вообще.

Мозг можно «накачать» на беговой дорожке

Исследование, проведенное международной группой ученых и опубликованное в журнале PNAS, показало, что аэробные упражнения (занятия на беговой дорожке) в пожилом возрасте наращивают гиппокамп - область мозга, которая очень важна для памяти и пространственного обучения. Его объем определяли в магнитно- резонансном томографе. Считается, что с возрастом гиппокамп уменьшается со скоростью 1-2% в год. Специалисты считают, что такая атрофия гиппокампа напрямую связана с возрастным ослаблением памяти. Так вот, у пожилых испытуемых, которые в течение года занимались на беговой дорожке, объем гиппокампа не только не уменьшился, а даже увеличился, а также улучшилась пространственная память по сравнению с контрольной группой. Причина - опять же в стимуляции образования новых нейронов.

Миф 2

НЕРВНЫЕ КЛЕТКИ НЕ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ

Так как нейроны не делятся, долгое время считалось, что образование новых нервных клеток происходит только в эмбриональном развитии. То, что это не так, ученые обнаружили еще несколько лет назад. Выяснилось, что в мозге взрослых лабораторных крыс и мышей есть зоны, в которых происходит рождение новых нейронов - нейрогенез. Их источник - стволовые клетки нервной ткани (нейральные стволовые клетки). Позднее было найдено, что и у человека есть такие зоны. Исследования показали, что новые нейроны активно отращивают контакты с другими клетками и включаются в процессы обучения и памяти. Повторим: у взрослых животных и людей.

Дальше ученые стали изучать, какие внешние факторы могут оказывать влияние на рождение нейронов. И выяснилось, что нейрогенез усиливается при интенсивном обучении, при обогащении условий среды и при физической активности. А самым сильным фактором, тормозящим нейрогенез, оказался стресс. Ну, и с возрастом этот процесс все же замедляется. То, что верно для лабораторных животных, в данном случае можно полностью перенести на человека. Тем более наблюдения и исследования на людях это подтверждают. То есть чтобы усилить образование новых нервных клеток, нужно тренировать мозг, обучаться новым навыкам, запоминать больше информации, разнообразить свою жизнь новыми впечатлениями и вести физически активный образ жизни.

В пожилом возрасте это приводит к такому же эффекту, что и в молодые годы. А вот стресс для рождения новых нейронов губителен.

ТРЕНАЖЕРНЫЙ ЗАЛ ДЛЯ МЫШЕЙ

Нейрофизиологи из Тайваня (National Cheng Kung University Medical College) работали с мышами разных возрастов - молодыми (3 месяца), взрослыми (7 месяцев), раннего среднего возраста (9 месяцев), среднего возраста (13 месяцев) и старыми (24 месяца). Ежедневную физическую активность зверушки получали посредством тренировок в колесе, каждый день по часу. После пяти недель тренировок ученые изучили, какие изменения произошли в их мозге по сравнению с «неспортивными» грызунами, которые все это время просто сидели в клетках. При помощи специального окрашивания подсчитывали число делящихся клеток, созревающих нейрональных клеток и зрелых нейронов в гиппокампе. Во- первых. исследователи убедились, что с возрастом нейрогенез снижался. Число вновь образовавшихся нервных клеток у мышей среднего возраста составляло всего лишь около 5% от количества новых нейронов у молодых мышей. Но пять недель усиленных физических упражнений сыграли свою роль: скорость появления новых нейронов у «спортивных» мышей среднего возраста по сравнению с «неспортивными» удвоилась. Разбираясь в механизмах, ученые установили, что упражнения повысили содержание белка - нейротрофического фактора, который стимулирует деление и дифференцировку нейральных клеток. То, что верно для мышей, в данном случае верно и для человека, утверждают авторы статьи в Nature. Так что физическая активность в среднем и пожилом возрасте дает неплохой шанс надолго сохранить мозг здоровым.

СТРЕСС ПОВРЕЖДАЕТ МОЗГ, ИНТЕРЕСНАЯ ЖИЗНЬ - ВОССТАНАВЛИВАЕТ

Стресс в детстве особенно вреден для мозга. Его последствия сказываются на психике, поведении и интеллектуальных способностях взрослого человека. Но есть способ компенсировать губительное воздействие раннего стресса. Как показали на лабораторных крысах израильские ученые, помочь можно, если обогатить среду обитания пострадавшего. Стресс разрушает мозг посредством гормонов, к которым относятся кортикостероиды, вырабатываемые в надпочечниках, а также гормоны гипофиза и щитовидной железы. Повышенный их уровень вызывает изменения в дендритах - коротких отростках нейронов, снижает синаптическую пластичность, особенно в гиппокампе, замедляет образование новых нервных клеток в зубчатой извилине гиппокампа и прочее. Такие нарушения в период развития головного мозга не проходят бесследно.

Специалисты из Института изучения нейробиологии эмоций (Institute for the Study of Affective Neuroscience) Университета Хайфы разделили лабораторных крыс на три группы. Одну в юном возрасте подвергли трехдневному стрессу, вторую после стресса поместили в обогащенную среду, третью оставили в качестве контрольной. Крыс, которым выпало пожить в обогащенной среде, переселяли в большую клетку, где было множество интересных предметов: пластиковые коробки, цилиндры, туннели, платформы и колеса для бега.

При тестировании крысы из стрессовой группы демонстрировали повышенный страх и сниженную любознательность и хуже обучались. У них была снижена мотивация к исследованию новой среды, что можно сравнить с потерей интереса к жизни, которая часто случается у человека в состоянии депрессии. Но пребывание в обогащенной среде компенсировало все вызванные стрессом нарушения поведения.

Ученые предполагают, что обогащение среды защищает мозг от стресса по нескольким причинам: стимулирует выработку белков - факторов роста нервов, активирует нейромедиаторные системы и благоприятствует образованию новых нервных клеток. Результаты они опубликовали в журнале PLoS ONE. Самое прямое отношение эти результаты имеют к детям-сиротам, раннее детство которых прошло в детдоме. Только интересная и насыщенная жизнь, которую постараются создать им усыновители. поможет сгладить тяжелый жизненный опыт.

МОЗГ ЧЕЛОВЕКА РАБОТАЕТ НА 10/6/5/2%

Это представление до недавнего времени было очень распространено. Обычно его приводили в обоснование того, что мозг имеет скрытый потенциал, который мы не используем. Но современные методы исследований не подтверждают этот тезис. «Оно возникло оттого, что когда научились регистрировать электрическую активность отдельных нейронов, оказалось, что из всех нейронов в точке измерения в каждый момент времени активны очень немногие», - говорит Ольга Сварник, руководитель лаборатории системной нейрофизиологии и нейронных интерфейсов НБИК-центра РНЦ «Курчатовский институт». Нейронов в мозге около 1012 (цифра все время уточняется), и они очень специализированы: одни электрически активны во время ходьбы, другие - во время решения математической задачи, третьи - во время любовного свидания и пр. Трудно себе представить, что будет, если они вдруг решат заработать одновременно! «Точно так же, как мы не в состоянии реализовывать весь наш опыт в одно и то же время, то есть не можем одновременно вести машину, прыгать со скакалкой, читать и прочее, - объясняет Ольга Сварник, - так же и все наши нервные клетки не могут и не должны быть активны одновременно. Но это вовсе не означает, что мы не используем мозг на сто процентов».

«Это придумали те психологи, которые сами используют мозг на два процента, - категорично утверждает Сергей Савельев. - Мозг можно использовать только полностью, в нем ничего нельзя отключить. По физиологическим законам мозг не может работать меньше чем наполовину, поскольку даже когда мы не думаем, в нейронах поддерживается постоянный метаболизм. А когда человек начинает интенсивно работать головой, решать какие-то проблемы, мозг начинает потреблять энергии почти в два раза больше. Все остальное - выдумки. И никакие мозги нельзя так натренировать, чтобы интенсифицировать их работу в десять раз».

МОЗГ - ОЧЕНЬ ЭНЕРГОЗАТРАТНЫЙ ОРГАН

Ученые давно подсчитали: интенсивно работающий мозг человека потребляет четверть ресурсов всего организма. А в состоянии покоя - 10% энергии организма. При этом масса мозга составляет всего 2% массы тела.

Миф 4

ЗА КАЖДОЕ ДЕЙСТВИЕ ОТВЕЧАЕТ СВОЯ ЧАСТЬ МОЗГА

Действительно, в коре полушарий мозга человека нейробиологи выделяют зоны, связанные со всеми органами чувств: зрением, слухом, обонянием, осязанием, вкусом, а также ассоциативные зоны, где обрабатывается и синтезируется информация.

А магнитно-резонансная томография (МРТ) регистрирует активность тех или иных областей во время разных видов деятельности. Но карта мозга не абсолютна, и появляется все больше доказательств, что все устроено намного сложнее. Например, в процесс речи вовлечены не только известные зона Брока и зона Вернике, но и другие части мозга. А мозжечок, который все время связывали с координацией движений, участвует в самых разных видах мозговой деятельности. С вопросом, есть ли в мозге специализация, мы обратились к Ольге Сварник: «В мозге есть специализация на уровне нейронов, и она достаточно постоянна, - ответила специалист. - Но выделить специализацию на уровне структур сложнее, потому что совершенно разные нейроны могут лежать рядом. Можно говорить о скоплении нейронов, типа колонок, можно говорить о сегментах нейронов, активирующихся в один и тот же момент, но невозможно реально выделить какие-то крупные области, которые принято выделять. МРТ отражает активность кровотока, но не работу отдельных нейронов. Наверное, по картинкам, которые получают по МРТ, мы можем сказать, где с большей или меньшей вероятностью можно найти те или иные специализации нейронов. Но говорить о том, что какая-то зона за что-то отвечает, мне кажется неправильным».

НЕЙРОН ДЖЕННИФЕР ЭНИСТОН

«Специализацию нейронов, - рассказывает Ольга Сварник, - можно проиллюстрировать любопытным примером, известным как «феномен нейрона Дженнифер Энистон».
Поскольку человеку в экспериментальных целях, естественно, нельзя втыкать электроды в мозг, то эта информация была получена на пациентах с эпилепсией, которым электроды в мозг вживляли для локализации очага. Так вот, у такого пациента в мозге среди других нейронов нашли нейрон, который отвечал электрическим разрядом в момент, когда на мониторе появлялась фотография актрисы Дженнифер Энистон. Это могли быть совершенно разные фотографии актрисы - нейрон всегда ее «узнавал». В другом эксперименте нашли нейрон, который реагировал только на демонстрацию «Симпсонов». Ну и так далее».

Миф 5

МОЗГ - ЭТО КОМПЬЮТЕР

По мнению Ольги Сварник, сравнение мозга с компьютером не более чем метафора: «Мы можем фантазировать, что в работе мозга есть определенные алгоритмы, что человек услышал информацию и что-то делает. Но сказать, что наш мозг работает именно так, было бы неправильно. В отличие от компьютера в мозге нет никаких функциональных блоков. Например, считается, что гиппокамп - это структура, отвечающая за память и пространственную ориентацию. Но нейроны гиппокампа ведут себя неодинаково, у них разная специализация, они не функционируют как единое целое».

А вот что считает по тому же вопросу биолог и популяризатор науки Александр Марков (Институт палеонтологии РАН): «В компьютере все сигналы, которыми обмениваются элементы логических схем, имеют одну и ту же природу - электрическую, и сигналы эти могут принимать только одно из двух значений - 0 или 1. Передача информации в мозге основана не на двоичном коде, а скорее на троичном. Если возбуждающий сигнал соотнести с единицей, а его отсутствие с нулем, то тормозящий сигнал можно уподобить минус единице.

Но на самом деле в мозге используются химические сигналы нескольких десятков типов - все равно как если бы в компьютере использовались десятки разных электрических токов... А нули и единицы могли бы иметь десятки разных, скажем, цветов. Самое же главное отличие состоит в том, что проводимость каждого конкретного синапса... может меняться в зависимости от обстоятельств. Это свойство называют синаптической пластичностью. Есть и еще одно радикальное отличие мозга от электронно-вычислительной машины. В компьютере основной объем памяти хранится не в логических электронных схемах процессора а отдельно, в специальных запоминающих устройствах. В мозге не существует участков, специально выделенных для длительного хранения воспоминаний. Вся память записана в той же самой структуре межнейронных синаптических связей,которая одновременно является и грандиозным вычислительным устройством - аналогом процессора»

Научно-популярный журнал
«Детали мира»

Мозг любого живого существа - пожалуй, самый загадочный и малоизученный орган. Функционирование отдельных видов клеток и отделов мозга четко выяснено и описано, но объяснить, каким образом мозг функционирует как единое целое науке пока не удалось. Хотя, достоверности ради, надо сказать, что в последние годы прогресс в подобных исследованиях все-таки наблюдается.

• метод абляции – заключается в удалении одного из отделов мозга и последующем наблюдении поведения организма;
• транскраниальная магнитная стимуляция - оценка возбудимости головного мозга при помощи магнитных импульсов.
• электрофизиология - регистрация электрических импульсов активности мозга;
• электрическая стимуляция - стимуляция отдельных областей мозга с помощью электрических импульсов.

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.

1. Бутылконосый дельфин . Мозг весит 1550 г, коэффициент энцефализации составляет 4,14
2. Лиса – 53г, коэффициент =1,6
3. Слон – 7843 г, коэффициент = 1,3
4. Собака – 64 г, коэффициент = 1,2
5. Макака – 62г, коэффициент = 1,19
6. Осел – 370г, коэффициент = 1,09
7. Кошка – 35 г, коэффициент = 1,0
8. Воробей – 1,0г, коэффициент = 0,86
9. Жираф – 680г, коэффициент = 0,66
10. Лошадь – 510г, коэффициент = 0,9
11. Овца – 140г, коэффициент = 0,8
12. Кашалот – 7800 г, коэффициент = 0,58
13. Кролик – 12г, коэффициент = 0,4
14. Крыса – 2г, коэффициент = 0,4
15. Носорог – 500г, коэффициент = 0,37
16. Еж – 3.3г, коэффициент = 0,3
17. Мышь полевая – 0,2г, коэффициент = 0,22
18. Зеленая ящерица 0,1г, коэффициент = 0,04
19. Комнатная муха – 0,0002г, коэффициент = 0,02
20. Гадюка – 0,1г, коэффициент = 0,005

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.

Интересный факт: у насекомых мозга нет, роль центральной нервной системы у них выполняют нервные узлы - ганглии. Теоретически, если таракан останется без головы, он умрет от того, что не сможет есть.

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.

В течении жизни мозг может менять свой вес в сторону усыхания. В основном, гиппокамп уменьшается у людей, страдающих от депрессии и шизофреников. В настоящее время ученым известно, одни участки мозга стареют быстрее, чем другие. Вследствие возрастных изменений, потеря в объеме может доходить до 10%. Как установили ученые из медицинского центра университета Раш, к и усыханию мозга в старшем воздасте приводит дефицит витамина В 12 , а так же такое заболевание, как сахарный диабет.

Как избежать этого и предупредить высыхание серого вещества?

Ответ прост: нужно почаще употреблять в пищу продукты, содержащие этот самый витамин В 12 . В самых больших количествах он содержится в молоке, яйцах, мясе, птице, рыбе.

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.

Филогенетическое дерево человека разумного построено еще только в общих чертах. Основные этапы эволюции человека охарактеризованы в таблице:

По современным данным палеонтологии, предшественниками человека являются древние примитивные насекомоядные млекопитающие, давшие начало парапитекам.

Парапитеки появились около 35 млн лет назад. Это были древесные обезьяны, от которых произошли современные гиббоны, орангутаны и дриопитеки.

Дриопитеки возникли около 18 млн лет назад. Это были полудревесные, полуназемные обезьяны, которые дали начало современным гориллам, шимпанзе и австралопитекам.

Австралопитеки появились около 5 млн лет назад в безлесных степях Африки. Это были высокоразвитые обезьяны, которые передвигались на двух задних конечностях в полувыпрямленном положении. Их рост составлял 120-150 см, масса тела — 20-50 кг, объем мозга — около 600 см 3 . Освободившимися передними конечностями они могли брать палки, камни, другие предметы и использовать их для охоты и защиты от врагов. Изготовление орудий труда австралопитеками не установлено. Жили группами, употребляли как растительную, так и животную пищу. Австралопитеки, возможно, дали начало Человеку умелому. Этот вопрос остается дискуссионным.

Человек умелый сформировался 2-3 млн лет назад. Морфологически он мало отличался от австралопитеков, но именно на этой стадии произошло превращение обезьяны в человека, поскольку Человек умелый изготовил первые примитивные орудий труда. С этого момента изменились условия существования предков человека, в результате чего преимущества в выживании получили особи с признаками, способствующими прямохождению, способности к трудовой деятельности, совершенствованию верхних конечностей и познавательной активности мозга. Человека умелого считают предком архантропов.

Древнейшие люди (архантропы)

К ним относят, в частности, питекантропа и синантропа, принадлежащих в одному виду — Человек прямоходящий . Останки питекантропа были обнаружены в 1891 г. на острове Ява; останки синантропа — в 1927 г. в пещере близ Пекина. Питекантропы и синантропы были более схожи с австралопитеками, чем с современными людьми. Они имели рост до 160 см, объем мозга — 700-1200 см 3 . Они жили 2 млн — 200 тыс. лет назад, преимущественно в пещерах и вели стадный образ жизни. Изготавливаемые ими орудия труда были более разнообразны и совершенны, чем у Человека умелого. Считают, что у них были зачатки речи. Они пользовались огнем, что делало пищу легче усвояемой, защищало от хищников и холода, способствовало расширению ареала.

Древние люди (палеоантропы)

К ним относят неандертальцев . Впервые их останки найдены в долине р. Неандерталь в Германии в 1856 г. Неандертальцы были широко расселены в Европе, Африке и Азии в ледниковую эпоху 250-35 тыс. лет назад. Объем их мозга достигал 1400 см 3 . У них еще сохранились надбровные валики, относительно низкий лоб, массивная нижняя челюсть с зачатком подбородочного выступа. Они жили в пещерах группами по 50-100 человек, умели добывать и поддерживать огонь, питались растительной и животной пищей, изготавливали разнообразные каменные, костяные и деревянные орудия труда (ножи, скребки, рубила, палки и т.п.). У них существовало разделение труда: мужчины охотились, изготавливали орудия труда, женщины обрабатывали туши животных, собирали съедобные растения.

Современные люди (неоантропы)

Неандертальцев сменили люди современного физического типа — кроманьонцы — первые представители вида Человек разумный. Они появились около 50-40 тыс. лет назад. Некоторое время палеоантропы и неоантропы существовали совместно, но затем неандертальцы были вытеснены кроманьонцами. Кроманьонцы обладали всеми физическими особенностями ныне живущих людей: высокий рост (до 180 см), большой объем головного мозга (около 1400 см 3), высокий лоб, сглаженные надбровные валики, развитый подбородочный выступ. Последний указывает на развитую членораздельную речь. Кроманьонцы строили жилища, делали одежду из шкур, сшитых костяными иглами, изготавливали изделия из рога, кости, кремня и украшали их резьбой. Кроманьонцы научились шлифовать, сверлить, знали гончарное дело. Они жили родовыми общинами, приручали животных, занимались земледелием. У них появились зачатки религии и культуры.

Наш мозг - удивительный орган. Он регулирует все жизненные функции организма, а также способен воспринимать и обрабатывать огромное количество информации. На что влияет объем Каковы его размеры?

Вес и объем мозга человека

Головной мозг принадлежит к центральной нервной системе. Он состоит из пяти отделов и покрыт тремя оболочками. Передний отдел представлен правым и левым полушариями, которые, в свою очередь, покрыты корой.

Абсолютно все наши действия обусловлены работой мозга. Мы думаем, анализируем, ходим, едим, спим, благодаря ему. Когда умирает он, мы тоже умирает. Мозг надежно спрятан в черепной коробке, чтобы уменьшить риск повреждений.

Он растет и развивается вместе с нами. При рождении его вес составляет 300 грамм, со временем это число увеличивается почти в пять раз. Объем мозга современного человека занимает до 95 % черепа, принимая его форму по мере роста. Как правило, мозг весит от 1 до 2 килограмм, а его объем у среднестатистического человека достигает 1200-1600 кубических сантиметров. У женщин его размеры меньше, чем у мужчин.

Древние люди

Первыми двуногими существами были австралопитеки. В эволюционной цепочке они ближе всего находились к в том числе и по размеру мозга, объем которого не превышал 600 кубических сантиметров.

Больше 2 миллионов лет назад одна из линий человекообразных обезьян (гоминид) начала изменяться. В частности, их мозг стал увеличиваться. Ученые предполагают, что это связано со сменой образа жизни и использованием первого орудия труда. Так, уже у древнейших людей он был значительно больше, чем у предков.

Им на смену пришли древние люди - неандертальцы, а затем и кроманьонцы. Примечательно, что объем мозга древних людей превышал размеры этого органа у современного человека примерно на 20 %. Причину такого явления пока не выяснили.

Ученые предполагают, что уменьшение мозга можно объяснить экономией энергии. Одним из доводов в нашу пользу также является развитие абстрактного мышления. Благодаря ему, многие понятия обрели обобщенный смысл, а информация немного «сжалась» и занимает меньше места в мозге.

От чего зависит размер

Существует распространенный миф о том, что объем мозга человека отражается на его умственных способностях. Но природа живых организмов оказалась несколько сложнее. Многочисленные эксперименты давно опровергли эту гипотезу, доказав, что важен не столько размер мозга, сколько его соотношение с размерами тела.

Важным фактором также является отношение головного и спинного мозга. У людей оно составляет 1:50. Для сравнения, у кошки этот показатель равен 1:1, у обезьян - 1:16. Ученые убеждены, что на размер мозга влияет набор навыков, которыми разные виды обладают. Он также связан с большим или меньшим развитием определенных отделов, регулирующих конкретные функции в теле. Например, у птиц больше развита часть мозга, которая отвечает за зрение и равновесие.

Для нормального существования достаточно иметь мозг средних размеров. На интеллектуальное развитие это не повлияет. Слишком большие или маленькие величины могут свидетельствовать о нарушениях. Замечено, что объем мозга человека, больного аутизмом, может быть таким же, что и у здорового, но при этом он будет гипертрофирован и развит несимметрично. Болезнь Альцгеймера быстрее развивается у людей, чей мозг меньше среднего размера.

• Согласно недавним исследованиям, объем мозга определяется сразу семью генами.
• В среднем его длина не превышает 15 сантиметров.
• Величина женского мозга уступает мужскому из-за уменьшенных центров, которые отвечают за логику. Расхождения могут быть до 150 грамм.
• Максимального размера он достигает приблизительно в 20 лет. Наиболее активный рост обычно наблюдается с 7 до 11 лет.
• Масса нашего «мыслителя» изменяется с возрастом. В младенчестве она составляет 300 грамм, в зрелом возрасте - до 2 килограмм, а вот после 50 она теряет по 30 грамм каждые десять лет.
• Мозг крупнейшего из зубатых китов - кашалота - весит около семи килограмм, у слона - 5.

• Среди женщин самый большой показатель по весу составил 1565 грамм. У мужчин он составил 2850 грамм. Рекордсменом оказался пациент психиатрии с идиотией.
• У динозавров его величина не превышала размера мяча для пин-понга.
• У поэта мозг весил 1017 г, у Ленина - 1340 г, у Эйнштейна - 1230 г, у Тургенева он достиг 2012 г.

Заключение

Головной мозг - это маленький компьютер, регулирующий все наши действия. Ему подвластны сложнейшие операции и задачи. У разных видов, разных полов и возрастных групп его величина отличается. Так, мозг растет, когда растем мы, а в преклонном возрасте медленно уменьшается.

Объем мозга человека не имеет прямого отношения к нашим интеллектуальным или творческим способностям. У многих животных величина мозга значительно превосходит человеческий. и способность к решению сложных задач определяется структурой и развитием отдельных его частей, а не мозга в целом.