Четыре крупнейших мифа относительно человеческого мозга
Мозг — это как океан на нашей планете. Уж сколько много мы знаем о человеческом теле, а мозг продолжает оставаться кладезем загадок, как и наш Мировой Океан.
Миф 1: В человеческом мозге сто миллиардов нейронов
Нейроны это фундаментальные строительные кирпичики любой нервной системы. Эти специфические клетки, древовидные отростки которых расходятся во все стороны и соприкасаются с такими же отростками соседних клеток, формируют огромную электрическую и химическую сеть, которая является нашим мозгом, и обрабатывают информацию о нашем окружении, управляют нашими действиями в соответствии с этим самым окружением, и даже контролируют наши неосознаваемые телесные функции.
Именно наши нейроны позволяют нашему мозгу совершать различные действия быстрее и эффективнее, чем любая из когда-либо созданных машин.
Учитывая какую незаменимую роль играют эти клетки, вы можете предположить, что у учёных есть пара идей относительно того, сколько же именно нейронов заключено у нас между ушей; и многие годы мы думали, что так оно и есть.
Пролистайте несколько учебников по нейробиологии, пару научных исследований и научных журналов, и вы обнаружите, что многие обозначают число нейронов в человеческом мозгу красивой круглой цифрой в сто миллиардов – и обычно делают это без подтверждающих ссылок.
Почему без ссылок? По мнению нейробиолога доктора Геркулано-Хаузел, так получилось потому, что никаких прямых оценок общего числа нейронов в человеческом мозге не делалось до 2009 года, когда она и её команда извлекли мозги четырёх недавно скончавшихся людей, принесли их в лабораторию и разжижили их с помощью техники, называемой «изотропная фракциализация».
Геркулано-Хаузел и её команда растворили каждый мозг в гомогенную эмульсию в виде «мозгового супа» (это её слова, не наши), взяли образцы из этого супа, подсчитали количество нейронов в каждом образце, и затем экстраполировали, чтобы получить общее число нейронов в каждом мозговом «тортике».
</a>
«Мы обнаружили, что средний человеческий мозг содержит приблизительно 86 миллиардов нейронов», говорит Геркулано-Хаузел в недавнем подкасте к журналу Nature. Затем она продолжает:
«Ни один мозг, который мы исследовали к настоящему моменту, не содержал ста миллиардов клеток. И хотя кажется, что это не особо большая разница, но 14 миллиардов нейронов это размер мозга к примеру бабуина, или почти половина нейронов мозга гориллы. Так что это на самом деле вполне приличная разница».
Миф 2: Чем больше мозг – тем он лучше
Если вам удастся собрать вместе пачку нескольких близкородственных видов живых существ, вскрыть их черепные коробки и выскрести оттуда мозги, вы, скорее всего, начнёте замечать корреляции между абсолютным размером мозга и когнитивными способностями животного.
Среди млекопитающих например, приматы (вроде нас) и китообразные (вроде дельфинов) имеют более крупные мозги, чем скажем насекомоядные (вроде муравьеда), и обладают тем, что большинство может признать как пропорционально большие умственные способности. Основываясь на одном этом наблюдении, вы можете склониться к тому, чтобы считать размер мозга хорошим предиктором когнитивных возможностей.
Однако отношение «Больше – значит лучше» нарушается, как только вы начинаете сравнивать особей разных видов. Коровы, например, имеют более крупные мозги, чем практически любой вид обезьян, но если только они не очень (очень) хороши в скрывании этого, коровы практически однозначно имеют меньше умственных способностей, чем большинство (если не все) «менее мозговитых» приматов.
Сходным образом, мозг капибары (водная свинка, самый крупный грызун на Земле; прим. mixednews) может весить более семидесяти граммов, но её когнитивные способности бледнеют в сравнении со способностями обезьянки капуцина, мозг которой весит всего лишь пятьдесят граммов.
Разумеется, для целей нашей дискуссии, посвящённой человеческим мозгам, наиболее красноречивым доказательством того, что «больше не значит лучше», будет являться сравнение размеров нашего мозга и мозга крупнейших млекопитающих животных, таких например, как кит или слон.
На картинке выше, вы можете видеть сравнение человеческого мозга с гораздо более крупным мозгом слона. Средний человеческий мозг весит около 1200 граммов, а мозг слона – почти в четыре раза больше, но самый крупный мозг – у кашалота, и весит он 6800 граммов.
С мозгом, который весит в шесть раз больше человеческого, почему кашалоты до сих пор не подчинили себе человечество?
Миф 3: Мозг человека имеет наибольший размер по отношению к размерам тела
Этот миф пришёл к нам ещё из времён Аристотеля, который в 335 году до нашей эры написал: «Из всех животных, человек имеет самый большой мозг в сравнении с размером его тела».
В эту ловушку легко угодить, если вы попытаетесь объяснить разницу между размером мозга и интеллектом у, скажем, человека и кашалота. В наши дни, многие люди пользуются примерно тем же объяснением, что и Аристотель, чтобы убедить себя – связь между размером мозга и интеллектом заключается не в абсолютном весе или размере мозга, а скорее в соотношении веса мозга и веса тела.
Пристально изучите эту логическую цепочку, и вы обнаружите, что она даёт нам ещё одну неточную картину по сравнению с тем, что мы на самом деле наблюдаем в природе. Да, соотношение мозга к телу у человека огромно по сравнению скажем со слоном (около 1/40 против 1/560 соответственно); но оно примерно равно такому же соотношению у обычной мыши (тоже 1/40), и даже у меньше соотношения, которое вы можете встретить у некоторых маленьких птиц (1/12).
Чтобы преодолеть ограничения базового соотношения мозга к телу, учёные придумали более сложную систему оценки, известную как «фактор энцефализации» (EQ), который измеряет соотношение мозга и размера тела животного по сравнению с другими животными примерно сходного размера.
В этом случае, EQ не только принимает в расчёт тот факт, что размер мозга имеет тенденцию увеличиваться с увеличением размера тела, но и то, что размер мозга вовсе не обязательно изменяется пропорционально увеличению тела.
Когда учёные сравнили факторы энцефализации у различных животных, они обнаружили, что данный фактор у людей выше, чем у любого другого живого существа на нашей планете. Вот таблица, основанная на данных недавно опубликованного обзора внешних измерений когнитивных способностей, которая наглядно представляет фактор энцефализации человека в сравнении с некоторыми другими живыми существами.
Миф 4: Мозг большего размера содержит больше нейронов, чем маленький мозг
Но даже фактор энцефализации содержит в себе неотъемлемый изъян, по одной простой причине: больший мозг не обязательно содержит в себе больше нейронов, чем маленький – факт, который возвращает нас к мифу номер один и вопросу из какого числа нейронов всё-таки состоит человеческий мозг.
Учёные, разумеется, достаточно давно знают, что размер мозга животных может сильно отличаться у разных видов. Но до самого недавнего времени, тем не менее, большинство исследований предполагали, что плотность нейронов (в данном случае в тексте имеется в виду количество нейронов, отнесённое к общей массой мозга, а не физическая плотность нейронной ткани; прим. mixednews) является более или менее постоянной величиной среди разных классов животных. Однако данное убеждение не может находиться дальше от реальности.
Этот миф был ловко разоблачён доктором Геркулано-Хаузел и её командой, когда они использовали всё тот же метод мозгового супа что и для измерения числа нейронов в человеческом мозге, чтобы определить общее число нейронов у различных видов млекопитающих. Результаты их исследований, которые на данный момент уже опубликованы в серии отчётов, демонстрируют, что мозги разных млекопитающих следуют разным «правилам расчёта»:
Мозги приматов, как обнаружилось, увеличиваются в размере с той же скоростью, с какой растёт число нейронов в них; если вы сравните один грамм нейронной ткани крупного примата с одним граммом ткани меньшего примата, вы получите примерно одинаковое число нейронов.
Мозги грызунов, с другой стороны, как выяснилось, увеличиваются в размере быстрее, чем приобретают новые нейроны. В результате, более крупные грызуны имеют тенденцию располагать меньшим числом нейронов на грамм нейронной ткани, чем мелкие разновидности.
Мозги насекомоядных ведут себя как комбинация мозгов грызунов и приматов, с корой мозга, которая увеличивается в размерах быстрее, чем прирастает число нейронов (подобно грызунам), и мозжечком, соотношение скоростей роста у которого линейно (подобно приматам).
Конечный вывод из этого звучит так: среди грызунов, насекомоядных и приматов, мозг приматов построен на основании наиболее экономичного, максимально использующего доступное пространство принципа. Доктор Геркулано-Хаузел пишет:
«Десятикратное увеличение числа нейронов в мозге грызуна означает 35-кратное увеличение самого мозга; для сравнения, такое же десятикратное увеличение числа нейронов в мозге примата означает увеличение размера мозга всего лишь в одиннадцать раз.
Мозг гипотетического грызуна с 86 миллиардами нейронов (подобно человеческому мозгу), должен был бы весить чудовищные тридцать пять килограмм – что во много раз превосходит все известные параметры у любого из ныне живущих существ”.
Является ли мозг человека особенным?
Существует несколько выводов, которые можно сделать из развенчания мифа номер четыре. Во-первых, оно демонстрирует, что относительный размер мозга (даже с учётом влияния фактора энцефализации) не может быть использован в качестве надёжного мерила количества нейронов у различных классов животных.
Более того, это на самом деле приводит нас к выводу, что размер мозга, размер тела, и связь между ними, не являются достаточными индикаторами когнитивных способностей, и что подобные предположения следует скорее фокусировать на общем количестве нейронов, которым располагает данное существо.
А во-вторых, это открывает нам два достаточно контринтуитивных факта о человеческом мозге. Первый заключается в том, что наш мозг в некоторой степени вовсе не уникален. Он может содержать 86 миллиардов нейронов, но это как раз то число, которое вы и ожидаете найти (на основании правил расчёта для приматов) в мозге такого размера; если вы увеличите мозг шимпанзе до размеров мозга человека, вы обнаружите в нём точно такое же количество нейронов.
А второй заключается в подтверждении того факта, что кое-что в человеческом мозге действительно уникально. Доктор Геркулано-Хаузел объясняет:
«Во-первых, мозг человека увеличивается по тем же правилам, что и мозг приматов: более экономичный принцип по сравнению с грызунами позволяет упаковать в доступный объём гораздо больше нейронов, чем в мозг грызуна такого же размера, и возможно в мозг любого другого живого существа того же размера. И во-вторых, наше положение среди приматов как обладателей самого большого действующего мозга гарантирует, что, по крайней мере из числа приматов мы обладаем самым большим числом нейронов, которые вносят свой вклад в формирование сознания и поведения в целом».
То, каким образом наше беспрецедентное число нейронов в мозге сочетается с такими вещами, как наша генетика и общая структура мозга, которые и дают в результате наиболее продвинутые когнитивные способности на нашей планете, ещё предстоит найти.
Например – если мозг шимпанзе каким-либо образом можно было бы увеличить до размеров человеческого, увидели бы мы скачок его когнитивных способностей до уровня, соответствующего нашему?
Другой «пока ещё не изученный» вопрос – как сравнивать количество наших нейронов и «правила расчёта» с другими видами млекопитающих, и особенно с теми, кто обладает мозгом большего размера? На сегодняшний день не существует исследований точного числа нейронов ни у слонов, ни у китообразных.