Cilvēka smadzenes - tā darba principi, iespējas, fizioloģiskā un garīgā stresa robežas - joprojām ir viens liels noslēpums pētniekiem. Neskatoties uz visiem panākumiem savā pētījumā, zinātnieki vēl nespēj izskaidrot, kā mēs domājam, izprast apziņas un pašapziņas mehānismus. Uzkrātās zināšanas par smadzeņu darbu tomēr ir pietiekamas, lai atspēkotu dažus izplatītos mītus par to.
A greizsirdīgs cilvēki bija gudrāki par mums?
Mūsdienu cilvēka vidējais smadzeņu tilpums ir aptuveni 1400 kubikcentimetri, kas ir diezgan liela vērtība mūsu ķermeņa lielumam. Cilvēks evolūcijas laikā - antropoģenēzē - sev ir izaudzējis lielas smadzenes. $ CUT $ Mūsu apenēm līdzīgajiem senčiem, kuriem nebija lielu spīļu un zobu, kuri cēlās no kokiem un pārcēlās uz dzīvi atklātās telpās, sāka attīstīt smadzenes. Kaut arī šī attīstība nekavējoties nenotika ātri - Australopithecus smadzeņu tilpums (apmēram 500 kubikcentimetri) praktiski nemainījās sešus miljonus gadu. Lēkme tās pieaugumā notika pirms divarpus miljoniem gadu.
Agrīnā Homo sapiens smadzenēs smadzenes jau ir ievērojami pieaugušas - Homo erectus (Homo erectus) to tilpums svārstās no 900 līdz 1200 kubikcentimetriem (to sedz mūsdienu cilvēka smadzenes). Neandertāliešiem bija ļoti lielas smadzenes - 1400–1740 kubikcentimetri, kas ir vidēji vairāk nekā mūsu. Early Homo sapiens Eiropas teritorijā - Cro-Magnons - vienkārši piesprauž mūs jostai ar smadzenēm: 1600-1800 kubikcentimetru (lai arī Cro-Magnons bija garš - 180-190 centimetri, un antropologi atrod tiešu savienojumu starp smadzeņu lielumu un augstumu).
Smadzenes cilvēka evolūcijā ne tikai palielinājās, bet arī mainījās dažādu daļu attiecībās. Paleoantropologi pārbauda fosilā hominīdu smadzenes no galvaskausa - endokrāna, kas parāda daivu relatīvo lielumu. Visstraujāk attīstījās frontālā daiva, kas ir saistīta ar domāšanu, apziņu, runas parādīšanos (Brokas zona). Parietālās daivas attīstību papildināja jutīguma uzlabošanās, dažādu jutekļu informācijas sintēze un pirkstu smalkās motorikas. Laika daiva atbalstīja dzirdes attīstību, nodrošinot skaņu runu (Vernickes zona). Tā, piemēram, erectus gadījumā smadzenes palielinājās platumā, pakauša daiva un smadzenītes palielinājās, bet frontālās daivas palika zemas un šauras. Un neandertāliešu smadzenēs ļoti lielajās smadzenēs frontālās un parietālās daivas bija salīdzinoši vāji attīstītas (salīdzinājumā ar pakauša). Cro-Magnons smadzenes kļuva daudz augstākas (sakarā ar frontālās un parietālās daivas palielināšanos) un ieguva sfērisku formu.
Tātad mūsu senču smadzenes auga un auga, bet, paradoksāli, pirms apmēram 20 tūkstošiem gadu sākās pretēja tendence: smadzenes sāka pakāpeniski samazināties. Tātad mūsdienu cilvēkiem ir mazāks vidējais smadzeņu lielums nekā neandertāliešiem un Cro-Magnons. Kāds ir iemesls?
Reklāmas video:
Antropologa atzinums
Antropologs Staņislavs Drobiševskis (Maskavas Valsts universitātes Bioloģijas fakultātes Antropoloģijas katedras asociētais profesors) atbild: “Uz šo jautājumu ir divas atbildes: viena patīk visiem, otra ir pareiza. Pirmais ir tas, ka smadzeņu lielums nav tieši saistīts ar intelektu, un neandertāliešu un Cro-Magnons struktūra bija vienkāršāka nekā mūsējā, bet tehnisko nepilnību kompensēja lielais izmērs, un tas domājams, ka nebija pilnībā. Patiesībā mēs absolūti neko nezinām par seno cilvēku smadzeņu nervu struktūru, tāpēc šāda atbilde ir pilnīga spekulācija, kas mierina mūsdienu cilvēku nojausmu. Otrā atbilde ir patiesāka: senie cilvēki bija gudrāki.
Viņiem bija jāatrisina virkne izdzīvošanas problēmu un ļoti ātri jādomā, atšķirībā no mums, kuriem visu pasniedzam uz sudraba šķīvja un pat sakošļājam, un nav nekur jāsteidzas. Senie cilvēki bija vispārēji pārstāvji - katrs turēja galvā pilnīgu informācijas komplektu, kas nepieciešams, lai izdzīvotu visās situācijās, kā arī bija jābūt spējai reaģēt domājot neparedzētās situācijās. Mums ir arī specializācija: visi zina nelielu informāciju no savas informācijas, un, ja kaut kas notiek - “sazinieties ar speciālistu”.
Neirozinātnieku viedoklis
Sergejs Saveļjevs, Krievijas Medicīnas zinātņu akadēmijas Cilvēka morfoloģijas institūta nervu sistēmas attīstības laboratorijas vadītājs: “Tas ir saistīts ar faktu, ka cilvēku populācijā ir mākslīgā atlase, kuras mērķis ir pazemināt individuālo mainīgumu un mērķtiecīgi atlasīt augsti socializētu viduvējību. Un iznīcināt pārāk gudrus un asociālus indivīdus. Šāda kopiena ir vieglāk vadāma, tā sastāv no vairāk paredzamiem cilvēkiem, kas vienmēr ir izdevīgi. Visu laiku sabiedrība upurēja miera patogēnus par labu konfliktiem un stabilitātei. Iepriekš tos vienkārši ēda, vēlāk viņi tika izraidīti no sabiedrības. Tieši tāpēc, manuprāt, visgudrāko izstumto cilvēku migrācijas dēļ, sākās cilvēces pārcelšanās. Un mazkustīgā,Konservatīvās un socializētākās grupās notika slēpta atlase, lai konsolidētu dažas no kopienas uzturēšanai visērtākajām un labvēlīgākajām izturēšanās īpašībām. Uzvedības izvēle izraisīja smadzeņu saraušanos.
NEPIECIEŠAMĀS smadzeņu atšķirības no mūsu TIKAI vienas attīstības posma
Neandertāliešu bērnu atradumi dod iespēju izsekot, kā attīstījās viņu lielās smadzenes. Zinātnieki no Maksa Planka evolucionāras antropoloģijas institūta Leipcigā kopā ar saviem franču kolēģiem ir rekonstruējuši Neandertālijas un Homo sapiens salīdzinošo smadzeņu attīstību. Pirmkārt, zinātnieki veica 58 mūsdienu cilvēku galvaskausa datortomogrāfiju. Un tad viņi rīkojās tāpat, tomogrāfā ievietojot deviņu dažāda vecuma neandertāliešu galvaskausus.
Lai arī neandertālieša galvaskausa izmērs nav mazāks par mūsējo, pēc formas tie ievērojami atšķiras. Bet abu sugu jaundzimušajiem smadzeņu kaste ir gandrīz vienādas formas - neandertāliešu zīdainim tā ir diezgan nedaudz iegarena. Un tad attīstības ceļi atšķiras. Mūsdienu cilvēkam periodā no zobu neesamības līdz nepilnīgam priekšzobu komplektam mainās ne tikai smadzeņu kastes izmērs, bet arī forma - tā kļūst sfēriskāka. Un tad tas palielinās tikai pēc izmēra, bet gandrīz nemainās formā. Biologi ir nolēmuši, ka tas ir galvenais smadzeņu veidošanās process, kas neandertāliešiem trūkst. Viņu jaundzimušo, pusaudžu un pieaugušo galvaskausa forma ir gandrīz vienāda. Kopējā atšķirība ir vienā kritiskā stadijā tūlīt pēc piedzimšanas. Droši vien zinātnieki uzskata,šādas ievērojamas formas izmaiņas pavada smadzeņu iekšējās struktūras pārveidošana un neironu tīkla attīstība, kas rada apstākļus intelekta attīstībai. Zinātnieki ir publicējuši rakstu par dažādu cilvēku sugu smadzeņu attīstību žurnālā Current Biology.
MĪTS 1. LIELĀKS Smadzenes, jo smalkāks tas ir
Arī mūsdienu cilvēkiem smadzeņu lielums nedaudz atšķiras. Tātad ir zināms, ka Ivana Turgeneva smadzenes svēra 2012 gramus, bet Anatole France - gandrīz par veselu kilogramu mazāk - 1017 gramus. Bet tas nenozīmē, ka Turgenevs bija divreiz gudrāks nekā Anatole France. Turklāt tika reģistrēts, ka smagāko smadzeņu īpašnieks - 2900 grami - bija garīgi atpalicis.
Tā kā vissvarīgākā smadzeņu daļa ir nervu šūnas jeb neironi (tie veido pelēko vielu), var pieņemt, ka jo lielākas ir smadzenes, jo vairāk neironu tajā ir. Un jo vairāk neironu, jo labāk viņi darbojas. Bet smadzenēs ir ne tikai neironi, bet arī glia šūnas (tās veic atbalsta funkciju, vada neironu migrāciju, apgādā tās ar barības vielām un saskaņā ar jaunākajiem datiem piedalās arī informācijas procesos). Turklāt daļu smadzeņu masas veido baltā viela, kas sastāv no vadošām šķiedrām. Tas ir, ir saistība starp smadzeņu lielumu un neironu skaitu, bet ne tiešu. Un acīmredzami nav saistības starp smadzeņu lielumu un intelektu.
MĪTS 2. NERVU ŠŪNAS NEATSTERĒ
Tā kā neironi nedalās, jau sen tiek uzskatīts, ka jaunu nervu šūnu veidošanās notiek tikai embrionālās attīstības laikā. Zinātnieki atklāja, ka tas tā nav pirms dažiem gadiem. Izrādījās, ka pieaugušu laboratorijas žurku un peļu smadzenēs ir zonas, kurās dzimst jauni neironi - neiroģenēze. To avots ir nervu audu cilmes šūnas (neironu cilmes šūnas). Vēlāk tika noskaidrots, ka arī cilvēkiem ir šādas zonas. Pētījumi liecina, ka jaunie neironi aktīvi veido kontaktus ar citām šūnām un ir iesaistīti mācībās un atmiņā. Atkārtosim: pieaugušiem dzīvniekiem un cilvēkiem.
Tālāk zinātnieki sāka pētīt, kādi ārējie faktori var ietekmēt neironu dzimšanu. Un izrādījās, ka neiroģenēze tiek pastiprināta ar intensīvu mācīšanos, uzlabojot vides apstākļus un veicot fiziskās aktivitātes. Un visspēcīgākais neiroģenēzi kavējošais faktors bija stress. Nu, šis process palēninās līdz ar vecumu. Kas šajā gadījumā attiecas uz laboratorijas dzīvniekiem, to var pilnībā nodot cilvēkiem. Turklāt novērojumi un pētījumi par cilvēkiem to apstiprina. Tas ir, lai veicinātu jaunu nervu šūnu veidošanos, jums ir jāapmāca smadzenes, jāapgūst jaunas prasmes, jāiegaumē vairāk informācijas, jādažādo sava dzīve ar jaunu pieredzi un jāvada fiziski aktīvs dzīvesveids. Vecumā tas rada tādu pašu efektu kā jaunākajos gados. Bet stress jaunu neironu dzimšanai ir iznīcinošs.
Smadzenes var uzpumpēt uz skrejceliņa
Starptautiskās zinātnieku grupas pētījums, kas publicēts žurnālā PNAS, parādīja, ka aerobikas vingrinājumi (skrejceliņu vingrinājumi) vecumdienās veido hipokampu - smadzeņu zonu, kas ir ļoti svarīga atmiņai un telpiskajai mācībai. Tā tilpums tika noteikts magnētiskās rezonanses attēlojumā. Tiek uzskatīts, ka ar vecumu hipokamps sarūk ar ātrumu 1-2% gadā. Eksperti uzskata, ka šī hipokampu atrofija ir tieši saistīta ar vecuma vājināšanos atmiņā. Tātad gados vecākiem cilvēkiem, kuri gadu nodarbojās ar skrejceliņu, hipokampas tilpums ne tikai nesamazinājās, bet pat palielinājās, kā arī uzlaboja telpisko atmiņu, salīdzinot ar kontroles grupu. Iemesls atkal ir jaunu neironu veidošanās stimulēšana.
Stress sabojā smadzenes. Interesanti dzīves atjaunojumi
Bērnu stress smadzenēm ir īpaši slikts. Tās sekas ietekmē pieauguša cilvēka psihi, uzvedību un intelektuālās spējas. Bet ir veids, kā kompensēt agrīnā stresa postošās sekas. Kā Izraēlas zinātnieki ir parādījuši laboratorijas žurkām, jūs varat palīdzēt, ja jūs bagātināt upura dzīvotni. Stress iznīcina smadzenes caur hormoniem, kas ietver kortikosteroīdus, kas tiek ražoti virsnieru dziedzeros, kā arī hipofīzes un vairogdziedzera hormonus. Viņu paaugstinātais līmenis izraisa izmaiņas dendritos - īsos neironu procesos, samazina sinaptisko plastiskumu, it īpaši hipokampā, palēnina jaunu nervu šūnu veidošanos hipokampu dentatētajos guros utt. Šādi traucējumi smadzeņu attīstības laikā nepaliek nepamanīti.
Haifa Universitātes Afektīvās neirozinātnes pētījumu institūta eksperti laboratorijas žurkas iedalīja trīs grupās. Vienu jaunībā pakļāva trīs dienu stresam, otro pēc stresa ievietoja bagātinātā vidē, trešo atstāja kā kontroli. Žurkas, kurām vajadzēja dzīvot bagātinātā vidē, tika pārvietotas uz lielu būru, kur atradās daudz interesantu priekšmetu: plastmasas kastes, cilindri, tuneļi, platformas un skriešanas riteņi.
Pārbaudot, žurkas no stresa grupas parādīja paaugstinātas bailes un mazāku zinātkāri un mācījās sliktāk.
Viņiem bija samazināta motivācija izpētīt jaunu vidi, ko var salīdzināt ar intereses zaudēšanu par dzīvi, kas bieži notiek cilvēkam depresijas stāvoklī. Bet atrašanās bagātinātā vidē kompensēja visus stresa izraisītos uzvedības traucējumus.
Zinātnieki norāda, ka vides bagātināšana aizsargā smadzenes no stresa vairāku iemeslu dēļ: tas stimulē olbaltumvielu - nervu augšanas faktoru - ražošanu, aktivizē neirotransmiteru sistēmas un veicina jaunu nervu šūnu veidošanos. Viņi publicēja rezultātus žurnālā PLoS ONE. Šie rezultāti ir vistiešākajā veidā saistīti ar bāreņiem, kuru agrīnā bērnība tika pavadīta bērnu namā. Tikai interesanta un notikumiem bagāta dzīve, kuru adoptētāji mēģinās viņiem radīt, palīdzēs izlīdzināt grūto dzīves pieredzi.
3. MĪTS. CILVĒKU smadzenes strādā 10/6/5/2%
Šī ideja bija ļoti izplatīta vēl nesen. Parasti tas tika minēts kā pamatojums tam, ka smadzenēm ir latents potenciāls, kuru mēs neizmantojam. Bet mūsdienu pētījumu metodes neatbalsta šo tēzi. “Tā radās tāpēc, ka, kad iemācījāmies reģistrēt atsevišķu neironu elektrisko aktivitāti, izrādījās, ka ļoti maz no visiem mērīšanas punkta neironiem jebkurā brīdī ir aktīvi,” saka Olga Svarnik, Krievijas Pētniecības centra “Kurchatovsky” NBIK centra sistēmiskās neirofizioloģijas un neirālo saskarņu laboratorijas vadītāja. institūts.
Smadzenēs ir apmēram 1012 neironi (skaits tiek atjaunināts visu laiku), un tie ir ļoti specializēti: daži ir elektriski aktīvi staigājot, citi - matemātiskas problēmas risināšanas laikā, citi - mīlas datuma laikā utt. Ir grūti iedomāties, kas notiktu, ja viņi pēkšņi nolemj vienlaikus nopelnīt naudu! “Tāpat kā mēs nespējam vienlaicīgi realizēt visu savu pieredzi, tas ir, mēs vienlaikus nevaram vadīt automašīnu, lēkt virvi, lasīt un tā tālāk,” skaidro Olga Svarņika, “tāpat kā visas mūsu nervu šūnas nevar un nedrīkst vienlaikus būt aktīviem. Bet tas nenozīmē, ka mēs simtprocentīgi neizmantojam smadzenes."
“To izgudroja tie psihologi, kuri paši smadzenes izmanto par diviem procentiem,” intervijā žurnālistei kategoriski apgalvo Sergejs Saveljevs. - Smadzenes var izmantot tikai pilnībā, tajās neko nevar izslēgt. Saskaņā ar fizioloģiskajiem likumiem smadzenes nespēj strādāt mazāk par pusi, jo pat tad, kad mēs nedomājam, neironos tiek uzturēta pastāvīga vielmaiņa. Un, kad cilvēks sāk intensīvi strādāt ar galvu, risināt dažas problēmas, smadzenes sāk patērēt gandrīz divreiz vairāk enerģijas. Viss pārējais ir daiļliteratūra. Un neviens smadzenes nevar tikt apmācīts, lai desmit reizes pastiprinātu viņu darbu."
MĪTS 4. KATRAS RĪCĪBAS ATBILD PAR SAVAS Smadzeņu daļu
Patiešām, cilvēka smadzeņu puslodes garozā neirozinātnieki izšķir zonas, kas saistītas ar visām maņām: redzi, dzirdi, ožu, pieskārienu, garšu, kā arī asociatīvās zonas, kurās informācija tiek apstrādāta un sintezēta. Un magnētiskās rezonanses attēlveidošana (MRI) reģistrē noteiktu zonu aktivitāti dažādu darbību laikā. Bet smadzeņu karte nav absolūta, un arvien vairāk tiek pierādīts, ka lietas ir daudz sarežģītākas. Piemēram, runas procesā tiek iesaistīti ne tikai labi zināmais Brokas un Vernickes apgabals, bet arī citas smadzeņu daļas. Un smadzenītes, kas vienmēr ir bijušas saistītas ar kustību koordinēšanu, ir iesaistītas visdažādākajās smadzeņu darbībās.
Uz jautājumu par to, vai smadzenēs pastāv specializācija, “Details of the World” vērsās pie Olgas Svarņikas: “ Smadzenēs ir specializācija neironu līmenī, un tā ir diezgan nemainīga,” atbildēja speciāliste. - Bet ir grūtāk atšķirt specializāciju struktūru līmenī, jo pilnīgi dažādi neironi var gulēt blakus. Mēs varam runāt par neironu uzkrāšanos, piemēram, kolonnām, mēs varam runāt par neironu segmentiem, kas tiek aktivizēti tajā pašā brīdī, taču nav iespējams patiešām atlasīt lielus apgabalus, kurus ir ierasts izcelt. MRI atspoguļo asins plūsmas aktivitāti, bet ne atsevišķu neironu darbu. Droši vien no attēliem, kas iegūti ar MRI palīdzību, mēs varam pateikt, kur vairāk vai mazāk iespējams atrast vienu vai otru neironu specializāciju. Bet man šķiet nepareizi apgalvot, ka kaut kāda zona ir par kaut ko atbildīga."
MĪTS 5. Smadzenes ir dators
Pēc Olgas Svarņikas vārdiem, smadzeņu salīdzināšana ar datoru nav nekas vairāk kā metafora: “Mēs varam iedomāties, ka smadzenēs ir zināmi algoritmi, ka cilvēks ir dzirdējis informāciju un kaut ko dara. Bet teikt, ka mūsu smadzenes darbojas šādā veidā, būtu nepareizi. Atšķirībā no datora, smadzenēs nav funkcionālu bloku. Piemēram, domājams, ka hipokamps ir struktūra, kas atbild par atmiņu un telpisko orientāciju. Bet neironi hipokampā uzvedas atšķirīgi, viņiem ir atšķirīgas specializācijas, tie nefunkcionē kopumā."
Un šeit ir tas, ko par to pašu jautājumu domā biologs un zinātnes popularizētājs Aleksandrs Marko (Krievijas Zinātņu akadēmijas Paleontoloģijas institūts): “Datorā visiem signāliem, kurus apmaina loģisko shēmu elementi, ir tāds pats raksturs - elektrisks, un šos signālus var uztvert tikai viens no diviem vērtības - 0 vai 1. Informācijas pārsūtīšana smadzenēs balstās nevis uz bināro kodu, bet gan uz trīskāršu kodu. Ja aizraujošais signāls tiek korelēts ar vienu un tā neesamība ar nulli, tad kavējošo signālu var pielīdzināt mīnus vienam. Bet patiesībā smadzenes izmanto vairākus desmitus ķīmisko signālu veidu - tas ir tā, it kā datorā tiktu izmantoti desmitiem dažādu elektrisko strāvu … Un nullēm, un tām varētu būt desmitiem dažādu, teiksim, krāsu.
Vissvarīgākā atšķirība ir tā, ka katras konkrētās sinapses vadītspēja var mainīties atkarībā no apstākļiem. Šo īpašību sauc par sinaptisko plastiskumu. Starp smadzenēm un elektronisko datoru ir vēl viena radikāla atšķirība. Datorā galvenais atmiņas apjoms tiek glabāts nevis procesora loģiskajās elektroniskajās shēmās, bet atsevišķi, īpašās atmiņas ierīcēs. Smadzenēs nav tādu zonu, kas būtu īpaši paredzētas atmiņu ilgstošai glabāšanai. Visa atmiņa tiek ierakstīta tajā pašā interneuronālo sinaptisko savienojumu struktūrā, kas vienlaikus ir grandioza skaitļošanas ierīce - procesora analogs."