Mózg ludzki - zasady jego pracy, możliwości, granice stresu fizjologicznego i psychicznego - pozostają dla badaczy jedną wielką tajemnicą. Pomimo wszystkich sukcesów w swoich badaniach naukowcy nie są jeszcze w stanie wyjaśnić, jak myślimy, zrozumieć mechanizmy świadomości i samoświadomości. Zgromadzona wiedza na temat pracy mózgu wystarczy jednak, aby obalić niektóre z powszechnych mitów na jego temat.
A zazdrośni ludzie byli mądrzejsi od nas?
Średnia objętość mózgu współczesnego człowieka wynosi około 1400 centymetrów sześciennych, co jest dość dużą wartością jak na nasz rozmiar ciała. W toku ewolucji, czyli antropogenezy, człowiek wyhodował sobie duży mózg. $ CUT $ Nasi przodkowie podobni do małp, którzy nie mieli dużych pazurów i zębów, schodzili z drzew i poruszali się do życia na otwartej przestrzeni, zaczęli rozwijać mózg. Chociaż rozwój ten nie przebiegał od razu szybko - w Australopithecus objętość mózgu (około 500 centymetrów sześciennych) praktycznie nie zmieniała się przez sześć milionów lat. Skok jej wzrostu miał miejsce dwa i pół miliona lat temu.
We wczesnych Homo sapiens mózg już znacznie się rozrósł - u Homo erectus (Homo erectus) jego objętość waha się od 900 do 1200 centymetrów sześciennych (obejmuje to zasięg współczesnego ludzkiego mózgu). Neandertalczycy mieli bardzo duży mózg - 1400-1740 centymetrów sześciennych, czyli średnio więcej niż nasz. Wczesne Homo sapiens na terenie Europy - Cro-Magnons - po prostu wpinają nas w pas swoim mózgiem: 1600-1800 centymetrów sześciennych (chociaż Cro-Magnony były wysokie - 180-190 centymetrów, a antropolodzy znajdują bezpośredni związek między wielkością mózgu a wzrostem).
Mózg w ewolucji człowieka nie tylko zwiększył się, ale także zmienił proporcje różnych części. Paleoantropolodzy badają mózgi skamieniałych hominidów z odlewu czaszki - endokranu, który pokazuje względną wielkość płatów. Najszybciej rozwijał się płat czołowy, co jest związane z myśleniem, świadomością, pojawieniem się mowy (strefa Broki). Rozwojowi płata ciemieniowego towarzyszyła poprawa wrażliwości, syntezy informacji pochodzących z różnych zmysłów i zdolności motorycznych palców. Płat skroniowy wspierał rozwój słuchu, zapewniając mowę dźwiękową (strefa Wernickego). Na przykład w erectus mózg rozrósł się, płat potyliczny i móżdżek powiększył się, ale płat czołowy pozostał niski i wąski. A u neandertalczyków, w ich bardzo dużym mózgu, płaty czołowe i ciemieniowe były stosunkowo słabo rozwinięte (w porównaniu z potylicą). W Cro-Magnon mózg stał się znacznie wyższy (z powodu wzrostu płatów czołowych i ciemieniowych) i uzyskał kulisty kształt.
Tak więc mózg naszych przodków rósł i rósł, ale paradoksalnie około 20 tysięcy lat temu rozpoczął się odwrotny trend: mózg zaczął się stopniowo zmniejszać. Tak więc współcześni ludzie mają mniejszy średni rozmiar mózgu niż neandertalczycy i Cro-Magnonowie. Jaki jest powód?
Film promocyjny:
Opinia antropologa
Antropolog Stanislav Drobyshevsky (docent na Wydziale Antropologii Wydziału Biologii Uniwersytetu Moskiewskiego) odpowiada: „Są dwie odpowiedzi na to pytanie: jedna jest lubiana przez wszystkich, druga jest poprawna. Po pierwsze, rozmiar mózgu nie jest bezpośrednio związany z inteligencją, a struktura neandertalczyków i Cro-Magnonów była prostsza niż nasza, ale niekompletność techniczna została skompensowana przez duży rozmiar, a to podobno nie do końca. W rzeczywistości nie wiemy absolutnie nic o budowie neuronalnej mózgu starożytnych ludzi, więc taka odpowiedź to kompletna spekulacja, pocieszająca próżność współczesnych ludzi. Druga odpowiedź jest bardziej realna: starożytni ludzie byli mądrzejsi.
Musieli rozwiązać szereg problemów związanych z przetrwaniem i myśleć bardzo szybko, w przeciwieństwie do nas, którym podaje się wszystko na srebrnym talerzu, a nawet żuje i nie ma potrzeby się nigdzie spieszyć. Starożytni byli generalistami - każdy trzymał w głowie komplet informacji niezbędnych do przetrwania w każdej sytuacji, a ponadto musiała istnieć umiejętność reaktywnego myślenia w nieprzewidzianych sytuacjach. Mamy też specjalizację: każdy zna drobną część swoich informacji, a jeśli coś się stanie - „skontaktuj się ze specjalistą”.
Opinia neuronaukowca
Siergiej SavelyevKierownik Pracowni Rozwoju Układu Nerwowego Instytutu Morfologii Człowieka Rosyjskiej Akademii Nauk Medycznych: „Wynika to z faktu, że w populacji ludzkiej występuje sztuczna selekcja mająca na celu obniżenie indywidualnej zmienności i celowanie w wysoce uspołecznioną przeciętność. I niszczyć zbyt inteligentne i aspołeczne jednostki. Taka społeczność jest łatwiejsza w zarządzaniu, składa się z bardziej przewidywalnych ludzi, co zawsze jest korzystne. Przez cały czas społeczeństwo poświęcało patogeny spokoju na rzecz braku konfliktów i stabilności. Wcześniej były po prostu jedzone, a później wyrzucane ze społeczności. To z tego powodu, z mojego punktu widzenia, z powodu migracji najmądrzejszych wyrzutków i zaczęło się przesiedlanie ludzkości. A w trybie siedzącymW konserwatywnych i bardziej uspołecznionych grupach istniał ukryty wybór mający na celu utrwalenie niektórych z najbardziej dogodnych i sprzyjających zachowaniu właściwości dla utrzymania społeczności. Selekcja behawioralna doprowadziła do kurczenia się mózgu.
MÓZG NEANDERTHALA RÓŻNI SIĘ OD NASZEJ JEDYNEJ FAZY ROZWOJU
Odkrycia dzieci neandertalczyka dają możliwość prześledzenia rozwoju ich dużych mózgów. Naukowcy z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku wraz ze swoimi francuskimi kolegami zrekonstruowali porównawczy rozwój mózgu neandertalczyków i Homo sapiens. Najpierw naukowcy wykonali tomografię komputerową czaszki 58 współczesnych ludzi. A potem zrobili to samo, umieszczając w tomografie czaszki dziewięciu neandertalczyków w różnym wieku.
Chociaż rozmiar czaszki neandertalczyka jest nie mniejszy niż nasz, kształtem różnią się one znacznie. Ale u noworodków obu gatunków pojemnik mózgowy ma prawie taki sam kształt - u noworodka neandertalczyka jest nieco bardziej wydłużony. A potem ścieżki rozwoju się rozchodzą. U współczesnego człowieka, w okresie od braku zębów do niepełnego zestawu siekaczy, zmienia się nie tylko wielkość, ale i kształt skrzynki mózgowej - staje się ona bardziej kulista. A potem rośnie tylko pod względem wielkości, ale prawie nie zmienia kształtu. Biolodzy zdecydowali, że jest to kluczowy proces kształtowania mózgu, którego brakuje neandertalczykom. Kształt czaszki ich noworodków, nastolatków i dorosłych jest prawie taki sam. Całkowita różnica dotyczy jednego krytycznego etapu bezpośrednio po urodzeniu. Prawdopodobnie naukowcy uważają,takiej zauważalnej zmianie kształtu towarzyszy transformacja wewnętrznej struktury mózgu i rozwój sieci neuronowej, która stwarza warunki do rozwoju inteligencji. Naukowcy opublikowali artykuł na temat rozwoju mózgu różnych gatunków ludzkich w czasopiśmie Current Biology.
MIT 1. IM WIĘKSZY MÓZG, TYM INTELIGENTNIEJSZY
Rozmiary mózgu również różnią się znacznie u współczesnych ludzi. Tak więc wiadomo, że mózg Iwana Turgieniewa ważył 2012 gramów, a Anatole France prawie o cały kilogram mniej - 1017 gramów. Ale to wcale nie znaczy, że Turgieniew był dwa razy mądrzejszy od Anatola France'a. Ponadto odnotowano, że właściciel najcięższego mózgu - 2900 gramów - był upośledzony umysłowo.
Ponieważ najważniejszą częścią mózgu są komórki nerwowe, czyli neurony (tworzą one istotę szarą), można założyć, że im większy mózg, tym więcej zawiera neuronów. Im więcej neuronów, tym lepiej działają. Ale w mózgu znajdują się nie tylko neurony, ale także komórki glejowe (pełnią funkcję wspomagającą, kierują migracją neuronów, dostarczają im składników odżywczych, a według najnowszych danych uczestniczą także w procesach informacyjnych). Ponadto część masy mózgu składa się z istoty białej, która składa się z przewodzących włókien. Oznacza to, że istnieje związek między wielkością mózgu a liczbą neuronów, ale nie bezpośredni. I oczywiście nie ma związku między rozmiarem mózgu a inteligencją.
MIT 2. KOMÓRKI NERWOWE NIE PRZYWRACAJĄ
Ponieważ neurony nie dzielą się, od dawna uważano, że tworzenie nowych komórek nerwowych następuje tylko podczas rozwoju embrionalnego. Naukowcy odkryli, że tak nie jest kilka lat temu. Okazało się, że w mózgach dorosłych szczurów laboratoryjnych i myszy istnieją strefy, w których rodzą się nowe neurony - neurogeneza. Ich źródłem są komórki macierzyste tkanki nerwowej (nerwowe komórki macierzyste). Później odkryto, że ludzie również mają takie strefy. Badania wykazały, że nowe neurony aktywnie rozwijają kontakty z innymi komórkami i biorą udział w uczeniu się i zapamiętywaniu. Powtórzmy: u dorosłych zwierząt i ludzi.
Ponadto naukowcy zaczęli badać, jakie czynniki zewnętrzne mogą wpływać na narodziny neuronów. Okazało się, że neurogenezę wzmacnia intensywna nauka, wzbogacanie warunków środowiskowych i aktywność fizyczna. A najsilniejszym czynnikiem hamującym neurogenezę był stres. Cóż, ten proces zwalnia z wiekiem. To, co jest prawdą w przypadku zwierząt laboratoryjnych, w tym przypadku można całkowicie przenieść na ludzi. Co więcej, obserwacje i badania na ludziach to potwierdzają. Oznacza to, że aby wzmocnić tworzenie nowych komórek nerwowych, musisz trenować mózg, uczyć się nowych umiejętności, zapamiętywać więcej informacji, urozmaicać swoje życie nowymi doświadczeniami i prowadzić aktywny fizycznie styl życia. Na starość prowadzi to do tego samego efektu, co w młodszych latach. Ale stres związany z narodzinami nowych neuronów jest destrukcyjny.
Mózg można pompować na bieżni
Badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców i opublikowane w czasopiśmie PNAS wykazało, że ćwiczenia aerobowe (ćwiczenia na bieżni) w podeszłym wieku budują hipokamp, obszar mózgu, który jest bardzo ważny dla pamięci i uczenia się przestrzennego. Jego objętość określono w aparacie do rezonansu magnetycznego. Uważa się, że wraz z wiekiem hipokamp kurczy się w tempie 1-2% rocznie. Eksperci uważają, że ta atrofia hipokampu jest bezpośrednio związana z osłabieniem pamięci związanym z wiekiem. Tak więc u osób starszych, które były zajęte na bieżni przez rok, objętość hipokampu nie tylko nie zmniejszyła się, ale nawet wzrosła, a także poprawiła się pamięć przestrzenna w porównaniu z grupą kontrolną. Powodem jest znowu stymulacja tworzenia nowych neuronów.
Stres uszkadza mózg. Ciekawe odzyskiwanie życia
Stres w dzieciństwie jest szczególnie szkodliwy dla mózgu. Jego konsekwencje wpływają na psychikę, zachowanie i zdolności intelektualne osoby dorosłej. Istnieje jednak sposób, aby zrównoważyć szkodliwe skutki wczesnego stresu. Jak wykazali izraelscy naukowcy na szczurach laboratoryjnych, możesz pomóc, wzbogacając siedlisko ofiary. Stres niszczy mózg poprzez hormony, do których należą kortykosteroidy wytwarzane w nadnerczach, a także hormony przysadki i tarczycy. Ich podwyższony poziom powoduje zmiany w dendrytach - krótkie procesy neuronów, zmniejsza plastyczność synaps, zwłaszcza w hipokampie, spowalnia tworzenie nowych komórek nerwowych w zakręcie zębatym hipokampu i tak dalej. Takie zaburzenia podczas rozwoju mózgu nie pozostają niezauważone.
Eksperci z Institute for the Study of Affective Neuroscience, University of Haifa, podzielili szczury laboratoryjne na trzy grupy. Jednego poddano trzydniowemu stresowi w młodym wieku, drugiego umieszczano w wzbogaconym środowisku po stresie, trzeciego pozostawiano jako kontrolę. Szczury, które musiały żyć w wzbogaconym środowisku, przeniesiono do dużej klatki, w której znajdowało się wiele interesujących obiektów: plastikowe skrzynki, cylindry, tunele, platformy i koła jezdne.
Podczas testów szczury z grupy stresowej wykazywały zwiększony strach i zmniejszoną ciekawość oraz gorzej się uczyły.
Byli mniej zmotywowani do odkrywania nowego środowiska, co można porównać do utraty zainteresowania życiem, co często ma miejsce u osoby w stanie depresji. Ale przebywanie w wzbogaconym środowisku kompensowało wszystkie wywołane stresem zaburzenia zachowania.
Naukowcy sugerują, że wzbogacanie środowiska chroni mózg przed stresem z kilku powodów: pobudza produkcję białek - czynników wzrostu nerwów, aktywuje układy neuroprzekaźników i sprzyja tworzeniu się nowych komórek nerwowych. Wyniki opublikowali w magazynie PLoS ONE. Wyniki te są najbardziej bezpośrednio związane z sierotami, których wczesne dzieciństwo spędziło w sierocińcu. Tylko ciekawe i pełne wrażeń życie, które rodzice adopcyjni będą starali się dla nich stworzyć, pomoże złagodzić trudne doświadczenia życiowe.
MIT 3. LUDZKI MÓZG PRACUJE NA 10/6/5/2%
Pomysł ten był do niedawna bardzo rozpowszechniony. Zwykle jako uzasadnienie podawano, że mózg ma ukryty potencjał, którego nie wykorzystujemy. Ale współczesne metody badawcze nie potwierdzają tej tezy. „Wynikało to z faktu, że kiedy nauczyliśmy się rejestrować aktywność elektryczną poszczególnych neuronów, okazało się, że bardzo niewiele neuronów w punkcie pomiarowym jest aktywnych w danym momencie” - mówi Olga Svarnik, kierownik laboratorium neurofizjologii systemowej i interfejsów neuronowych Centrum NBIK Rosyjskiego Centrum Badawczego Kurczatowskiego instytut”.
W mózgu znajduje się około 1012 neuronów (liczba jest stale udoskonalana) i są one bardzo wyspecjalizowane: niektóre są aktywne elektrycznie podczas chodzenia, inne - podczas rozwiązywania problemu matematycznego, inne - podczas randki miłosnej itp. Trudno sobie wyobrazić, co by się stało, gdyby nagle zdecyduj się zarabiać pieniądze w tym samym czasie! „Tak jak nie jesteśmy w stanie zrealizować wszystkich naszych doświadczeń w tym samym czasie, to znaczy nie możemy jednocześnie prowadzić samochodu, skakać na skakance, czytać itd.” - wyjaśnia Olga Svarnik - „tak samo jak wszystkie nasze komórki nerwowe nie może i nie powinien być aktywny w tym samym czasie. Ale to nie znaczy, że nie używamy mózgu w stu procentach”.
„Zostało to wymyślone przez tych psychologów, którzy sami używają mózgu w dwóch procentach” - kategorycznie zapewnia Siergiej Saweliew w wywiadzie dla reportera. - Mózg może być używany tylko w całości, niczego w nim nie można wyłączyć. Zgodnie z prawami fizjologicznymi mózg nie może pracować mniej niż połowa, ponieważ nawet gdy nie myślimy, w neuronach utrzymuje się stały metabolizm. A kiedy człowiek zaczyna intensywnie pracować głową, aby rozwiązać niektóre problemy, mózg zaczyna zużywać prawie dwa razy więcej energii. Wszystko inne jest fikcją. I żadnego mózgu nie można wytrenować tak, aby zintensyfikować swoją pracę dziesięciokrotnie."
MIT 4. KAŻDE DZIAŁANIE ODPOWIADA SWOJEJ CZĘŚCI MÓZGU
Rzeczywiście, w korze mózgowej człowieka neurolodzy wyróżniają strefy związane ze wszystkimi zmysłami: wzrokiem, słuchem, węchem, dotykiem, smakiem, a także strefy asocjacyjne, w których informacje są przetwarzane i syntetyzowane. Rezonans magnetyczny (MRI) rejestruje aktywność pewnych obszarów podczas różnych czynności. Ale mapa mózgu nie jest absolutna i jest coraz więcej dowodów na to, że sprawy są znacznie bardziej skomplikowane. Na przykład nie tylko dobrze znany obszar Broki i obszar Wernickego są zaangażowane w proces mowy, ale także inne części mózgu. A móżdżek, który zawsze był kojarzony z koordynacją ruchów, bierze udział w wielu różnych czynnościach mózgu.
Z pytaniem, czy istnieje specjalizacja w mózgu, „Szczegóły świata” zwróciły się do Olgi Svarnik: „Istnieje specjalizacja w mózgu na poziomie neuronów i jest ona dość stała” - odpowiedział specjalista. - Ale trudniej jest rozróżnić specjalizację na poziomie struktur, bo obok siebie mogą leżeć zupełnie różne neurony. Możemy mówić o nagromadzeniu neuronów, takich jak kolumny, możemy mówić o segmentach neuronów, które są aktywowane w tym samym momencie, ale nie można tak naprawdę wybrać żadnych dużych obszarów, które są zwykle podświetlane. MRI odzwierciedla aktywność przepływu krwi, ale nie pracę poszczególnych neuronów. Prawdopodobnie na podstawie obrazów uzyskanych za pomocą MRI możemy powiedzieć, gdzie, mniej lub bardziej prawdopodobne, można znaleźć tę lub inną specjalizację neuronów. Ale wydaje mi się błędne twierdzenie, że jakaś strefa jest za coś odpowiedzialna”.
MIT 5. MÓZG TO KOMPUTER
Według Olgi Svarnik porównywanie mózgu z komputerem to nic innego jak metafora: „Można sobie wyobrazić, że w pracy mózgu są pewne algorytmy, że człowiek usłyszał informacje i coś robi. Ale powiedzenie, że nasz mózg działa w ten sposób, byłoby błędem. W przeciwieństwie do komputera w mózgu nie ma bloków funkcjonalnych. Na przykład uważa się, że hipokamp jest strukturą odpowiedzialną za pamięć i orientację przestrzenną. Ale neurony w hipokampie zachowują się inaczej, mają różne specjalizacje, nie funkcjonują jako całość."
A oto, co na ten sam temat myśli biolog i popularyzator nauki Alexander Marko (Instytut Paleontologii RAS): „W komputerze wszystkie sygnały wymieniane przez elementy obwodów logicznych mają tę samą naturę - elektryczną, a sygnały te może odebrać tylko jeden z dwóch. wartości - 0 lub 1. Przekazywanie informacji w mózgu nie jest oparte na kodzie binarnym, ale raczej na trójskładniku. Jeśli sygnał wzbudzający jest skorelowany z jedynką, a jego brak z zerem, to sygnał hamujący można porównać do minus jeden. Ale w rzeczywistości mózg wykorzystuje kilkadziesiąt typów sygnałów chemicznych - to tak samo, jakby w komputerze były używane dziesiątki różnych prądów elektrycznych … A zera i jedynki mogą mieć dziesiątki, powiedzmy, kolorów.
Najważniejsza różnica polega na tym, że przewodnictwo poszczególnych synaps … może się różnić w zależności od okoliczności. Ta właściwość nazywa się plastycznością synaptyczną. Istnieje jeszcze jedna radykalna różnica między mózgiem a komputerem elektronicznym. W komputerze główna ilość pamięci jest przechowywana nie w logicznych obwodach elektronicznych procesora, ale oddzielnie w specjalnych urządzeniach pamięci. W mózgu nie ma obszarów specjalnie przeznaczonych do długotrwałego przechowywania wspomnień. Cała pamięć jest zapisana w tej samej strukturze międzyneuronalnych połączeń synaptycznych, która jest jednocześnie potężnym urządzeniem obliczeniowym - analogiem procesora”.