сколько нейронов в мозге шимпанзе
У собак (и енотов) наибольшее число нейронов среди хищных
Любителям кошек это, конечно, не понравится: недавнее исследование показало, что у кошек в коре головного мозга нет и половины того количества нейронов, какое есть у собак. Поскольку речь идёт о части мозга, делающей познание интегральным и гибким, выходит, что собачьи познавательные способности лучше кошачьих. Эти данные получены группой исследователей под руководством Сюзаны Геркулано-Хаузел (Suzana Herculano-Houzel).
Многие дрессировщики и владельцы животных согласны с тем, что у собак более сложное поведение и более высокая способность решать проблемы, чем у кошек. Однако подкрепить данное наблюдение систематическим и точным доказательством весьма затруднительно. Дело в том, что подсчитать, сколько в мозге нейронов (путём превращения их в «суп» по методу, разработанному Геркулано-Хаузел) гораздо проще, чем выразить числами поведение и познание, чтобы затем, используя эти числа, провести сравнение животных различных видов.
Тем не менее, количество нейронов в коре головного мозга даёт для такого сравнения немало ценной информации. По этому показателю у человека безусловное лидерство, хотя по объёму кортекса он далеко не чемпион: например, у африканского слона кортекс вдвое больше, чем у человека, но содержит лишь треть человеческого количества нейронов (5,6 миллиарда против 16 миллиардов). Второе место по количеству нейронов в коре головного мозга сейчас присуждают гориллам и орангутангам (8—9 миллиардов нейронов), а третье место занимают шимпанзе (6—7 миллиардов нейронов).
Несовпадение кортекса, содержащего наибольшее количество нейронов, и кортекса, имеющего наибольший объём, связано, насколько нам известно, с появлением в классе млекопитающих отряда приматов (включая нас самих). В то время как у ранних млекопитающих эволюционное увеличение количества кортикальных нейронов, по-видимому, неуклонно вело к увеличению объёма кортекса, приматы принесли с собой ряд новшеств — таких, как ногти вместо когтей, бинокулярное зрение и рост количества кортикальных нейронов без увеличения объёма кортекса. В результате, приобретая в ходе эволюции дополнительные кортикальные нейроны, головной мозг неприматов стал увеличиваться в размерах намного быстрее, чем мозг приматов.
Группа Геркулано-Хаузел в своей последней работе, опубликованной в журнале Frontiers in Neuroanatomy, добавила в растущий список животных, головной мозг которых для подсчёта нейронов был превращён в «суп», восемь видов хищных. Простейший прогноз был такой: добавленные виды — хорёк, полосатый мангуст, кошка, енот, собака, гиена, лев и бурый медведь — имеют мозги, которые можно измерять, используя обычную для неприматов шкалу. С другой стороны, для крупных хищных, таких как львы, характерна охота на крупных копытных, и она способна сформировать у хищника мощную когнитивную потребность быть хитрее потенциальной жертвы, чтобы той не удалось скрыться от него на своих более длинных ногах. В свою очередь, у кошек и собак, одомашненных тысячи лет назад, пропорция головной мозг — тело нередко менялась в сторону уменьшения величины мозга для данной величины тела (или укрупнения тела для данной величины мозга). Отразилось ли всё это на количестве кортикальных нейронов?
Работа, проведённая под руководством Деборы Жардим-Месседер (Débora Jardim-Messeder) в рамках её магистерской диссертации, показала, что по числу нейронов, содержащихся в данной массе головного мозга, большинство исследованных хищных, включая одомашненных кошек и собак, сопоставимо с другими видами неприматов. Как и ожидалось, не только объём головного мозга, но и количество содержащихся в нём нейронов у кошек меньше, чем у собак: в кошачьем кортексе авторы исследования обнаружили около 250 миллионов нейронов — весьма скудное количество по сравнению с 430 миллионами нейронов маленькой собачки и более чем 620 миллионами нейронов золотистого ретривера. Поскольку как у маленьких, так и у больших собак сохраняется соотношение между объёмом кортекса и количеством нейронов, свойственное всем млекопитающим-неприматам, похоже, что к головному мозгу огромного множества разнокалиберных собак, которое появилось вследствие приручения и искусственного отбора, следует применять ту же мерку, что и к любым другим видам неприматов.
Однако это совершенно не годится для енота, ставшего одним из двух исключений, зафиксированных в ходе исследования. Несмотря на головной мозг кошачьего размера, у двух диких енотов оказалось собачье количество кортикальных нейронов: около 400 миллионов. Такое количество нейронов в таком маленьком кортексе вынуждает ставить енотов на один уровень с приматами. Было время, когда расчётливых и хитрых животных в характерных масках, пока не причислили их к хищным, и впрямь классифицировали как обезьян. Енотов для исследования кортекса предоставила профессор Келли Ламберт (Kelly Lambert), поведенческий нейробиолог из Университета Ричмонда (University of Richmond), штат Вирджиния. Её давно поражает поведение этих животных, и ей было приятно узнать, что у них так много кортикальных нейронов. Однако в своей лаборатории Ламберт изучает не енотов, а крыс. Её спросили: почему? Ведь еноты, как ни крути, такие умные! «Потому что мою лабораторию пришлось бы сделать максимально безопасной, чтобы удерживать этих пройдох взаперти!» — ответила Ламберт.
Для бурого медведя исходную гипотезу скорректировали в противоположном направлении, ибо в его головном мозге нейронов оказалось гораздо меньше, чем ожидалось. Хотя масса медвежьего мозга 315 граммов, что почти в 10 раз больше, чем у кошки или енота, этот самый крупный среди исследованных мозгов представителей отряда Хищные содержит всего лишь около 250 миллионов кортикальных нейронов, то есть столько же, сколько у кошки, и почти вдвое меньше, чем у енота. Весьма сомнительно, что исследованный медвежий мозг был аномальным, ибо в нём (как, между прочим, и в случае с енотом) отсутствовали следы какого-либо заболевания и имелось ровно столько клеток-ненейронов, сколько и рассчитывали найти в мозге млекопитающего такой величины.
Исследователи предполагают, что огромное тело бурого медведя несовместимо с большим количеством кортикальных нейронов. Поскольку это всеядный зверь, в 1 грамме его пищи содержится меньше калорий, чем в пище других крупных, но питающихся только мясом животных. К тому же медведь массивней других хищных: тот, которого исследовали, имел массу 350 кг, тогда как исследованная львица — 180 кг. Поскольку диета бурого медведя недостаточна для того, чтобы постоянно поддерживать активность мозга и всего тела, это животное в течение примерно шести месяцев в году пребывает в спячке, что позволяет резко сократить расход энергии в зимнее время. Авторы выдвинули гипотезу, согласно которой кортекс бурого медведя достигает максимального размера, а затем теряет значительную часть кортикальных нейронов ввиду недостатка энергии для поддержания их активности.
Лев, второй по величине представитель хищных из тех, что подверглись исследованию, демонстрирует сходную тенденцию. Исследованная львица была в 9 раз массивней золотистого ретривера и имела мозг, размеры которого вдвое превосходили размеры мозга этой собаки, однако в её кортексе оказалось лишь около 500 миллионов нейронов — меньше, чем у золотистого ретривера (и чуть больше, чем у одного из енотов). Согласно гипотезе ведущего исследователя профессора Геркулано-Хаузел, скудное количество нейронов в львином кортексе при его внушительном объёме объясняется той же проблемой, с какой приходится иметь дело и другим крупным плотоядным, питающимся только мясом: при беге они расходуют столько энергии, что их мозг считает достойной внимания лишь такую охоту, которая сулит большую добычу, однако при этом потенциальные жертвы, имея длинные ноги, стремительно убегают, делая охоту дорогостоящим и рискованным предприятием. «Их чествуют как царей и цариц джунглей, но всё это величество, похоже, зиждется на чрезвычайно высоких затратах энергии. Нужно сосать лапу, чтобы быть крупным плотоядным», — говорит Геркулано-Хаузел.
В настоящее время она и её группа разрабатывают новый подход к оценке потребления энергии головным мозгом животных разных видов — такой, который не требует привлекать живых животных к лабораторным исследованиям.
«Дело не в лобных долях» Биолог Филипп Хайтович о том, как функционирует мозг человека и чем мы отличаемся от обезьян
Филипп Хайтович, доктор биологических наук, руководитель группы сравнительной биологии в Институте вычислительной биологии в Шанхае, профессор Сколковского института науки и технологий, прочитал в Культурном центре «ЗИЛ» лекцию, посвященную особенностям развития человеческого мозга. Он сравнил то, каким образом развивается мозг у людей и у приматов, и попытался дать ответ на вопрос о том, почему человек умнее обезьяны. «Лента.ру» записала основные положения лекции Филиппа Хайтовича.
Мозг как сетевая структура
Мозг — это очень сложный орган. Человеческий мозг включает около 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов синапсов — соединений между нейронами. С помощью современных технологий исследователи могут изучать работу нейронных сетей, видеть, какие из них активируются во время выполнения живым существом той или иной задачи. Когда вы, скажем, смотрите на светофор и понимаете, что горит зеленый или красный свет, за процесс отвечает не один, не десять нейронов, а целые сложные сети.
Естественно предположить, что человеческий мозг является уникальным по сравнению с мозгом других живых существ именно из-за количества нейронов, которые могут образовать более сложные сети и, таким образом, мы можем сохранять большие объемы информации. Представьте, у вас есть компьютер, у него не восемь, а 700 гигабайт памяти. Но действительно ли можно объяснить разницу между мозгом человека и мозгом других животных только размером? Некоторые говорят, мол, у слона тоже большой мозг, а мозг дельфина по объему вообще сопоставим с человеческим. Их оппоненты возражают, что нужно смотреть на количество нейронов и размер лобных долей, которые у человека очень большие.
Если посмотреть на наше родовое древо, то окажется, что с шимпанзе мы разошлись около 8 миллионов лет назад, а неандертальцы и homo sapiens произошли от одного вида 0,5 миллиона лет назад. Почему можно с такой уверенностью утверждать, что так все и было? Почему наши пути с неандертальцами разошлись 0,5 миллиона лет назад, а не 100 миллионов и как можно доказать, что у нас есть родство с шимпанзе?
Можно сказать «посмотрите на череп, вроде череп похож». Но это не очень хороший аргумент, ведь мы знаем, что дельфины и рыбы тоже похожи, но близкого родства между ними нет, ведь дельфины — млекопитающие и их ближайшим родственником является корова. Родство человека и обезьяны выясняется сейчас не на основании сравнения костей и скелета, а на основании анализа ДНК, содержащей генетическую информацию. В каждой клетке нашего тела она есть, и в каждой клетке она одна и та же.
Френологические модели головы показывают различные участки мозга на выставке в Wellcome Collection в Лондоне
Фото: Chris Helgren / Reuters
ДНК одного человека чрезвычайно похожа на ДНК любого другого человека, но примерно один из тысячи нуклеотидов в ней другой. Она представляет собой биологическую молекулу, в структуре которой во время самовоспроизведения случаются ошибки. Сравнив ДНК отца с ДНК ребенка, можно подтвердить или опровергнуть факт отцовства, обнаружив генетическое сходство или полное различие. С тем же успехом можно сравнить геном человека и любого другого вида живого существа.
Если посмотреть на ДНК шимпанзе, то увидим, что она на 98 процентов совпадает с ДНК человека. Кажется, что это очень небольшое различие, но тут стоит учитывать, геном состоит как из множества позиций, которые как ни на что практически не влияют, так и влияют на многое. Существует множество генетических заболеваний, например, мышечная дистрофия. Причина ее кроется в мутации одного единственного нуклеотида, а в нашей ДНК более шести миллиардов нуклеотидов. На этом примере можно видеть, что 2 процента, по-настоящему, — это громадная доля, из-за них может измениться очень многое.
Объем — не главное
Все люди чрезвычайно схожи генетически между собой. Если же посмотреть, скажем, на африканских горилл, орангутангов или шимпанзе, которые, как нам кажется, очень похожи между собой, то мы увидим, что в генетическом плане между двумя представителями одного вида человекообразных обезьян может быть существенно бОльшая разница, чем между африканцем и европейцем.
У шимпанзе есть родственник — бонобо, примерно так же относящийся к ним, как неандерталец к человеку. Различить их можно по физиономии: у шимпанзе она светлая, а у бонобо черная. Несмотря на то что они генетически очень похожи, поведение их сильно отличается. Шимпанзе живут племенами, почти как первобытные люди, у них есть сильные самцы-вожаки, вступающие в поединки друг с другом. Если два племени встречаются, то неизбежно завязывается драка, кого-нибудь почти всегда убивают.
Музей мозга в Лиме, Перу
Фото: Pilar Olivares / Reuters
Шимпанзе, конечно, дальние родственники человека — разделение нашей ветви древа с ними произошло 8 миллионов лет назад. Это много — ведь всего двадцать тысяч лет назад человек разумный существовал в примитивном обществе. Еще два миллиона лет назад было большое количество разнообразных видов человека. Сейчас кто-то может сказать, что живут, мол, в лесу какие-то обезьяны, и больше никого похожего на нас нет. Не нужно заблуждаться — до нас существовало множество очень похожих на современных людей разновидностей человека, причем неандертальцы не были отдельным видом, поскольку они скрещивались с человеком разумным. В результате, все они вымерли, а мы — остались. Мы представляем собой победивший вид, и поскольку их всех мы истребили, то нам остается только истреблять друг друга по старой памяти.
Но вернемся к объему мозга. В ходе эволюции мозг разных видов человека увеличивался, изменялись черты лица, исчезали массивные надбровные дуги. Тут было бы очень интересно исследовать ДНК боксера и депутата Валуева — у нас есть гены неандертальцев, и, возможно, за его форму черепа отвечают именно они.
Где-то 2,5 миллиона лет назад объем мозга предков человека составлял около 500 кубических сантиметров, но с этого момента он начал очень быстро увеличиваться. Около 2 миллионов лет тому назад объем черепной коробки уже составляет 1 литр. Примерно 50 тысяч лет назад, когда человек разумный сосуществовал с неандертальцем, были люди, у которых этот показатель составлял 2 литра, при том, что у современных представителей homo sapiens он — 1-1,5 литра. То есть, совсем недавно мозг нашего вида был больше, чем сейчас. Иногда говорят, что размер мозга неандертальца превосходил размер мозга современного человека. Это правда, но размер мозга наших предшественников, живших в то же время, был больше, чем у нас.
Можем ли мы сказать, что из-за этого большого мозга они были умными, у них была цивилизация, технологии и т. д.? Нет, изменений в инструментах, которыми пользовались наши предки миллион лет назад и 100 тысяч лет назад, практически не было. Птицы вьют гнезда, бобры строят плотины — это достаточно сложные технологии, но никакого прогресса тут нет. Так же и наши предшественники — они использовали какие-то простейшие скребки, топоры, и вдруг, около 100 тысяч лет назад начинается удивительная культурная революция. Появляются крючки для рыбной ловли, каменные и костяные изделия, первые предметы искусства, причем эти события не связаны с увеличением размера мозга. Некоторое уменьшение его размеров в последние 50 тысяч лет можно объяснить увеличением лобных долей и уменьшением затылочных, которые, скажем, были более развиты у неандертальцев.
Мы копируем поведение окружающих
Для купирования эпилептических припадков, возникающих в результате редкого заболевания, некоторым детям, чтобы спасти их, удаляют одно из полушарий мозга. При этом они учатся в обычной школе и не отстают в развитии от остальных.
Смысл заключается в том, что если в детстве удалить целое полушарие, то это никакого травматического воздействия на способности человека не произведет (во взрослом состоянии, когда мозг уже сформирован, все, конечно будет по-другому). Так что дело не в размере, не в лобных долях, не в количестве нейронов, а в чем-то другом.
Проведение электроэнцефалограммы мозга
Фото: Michaela Rehle / Reuters
Одна из гипотез о том, почему человек существенно умнее животного, гласит, что разгадка заключается в развитии. Когда ребенок рождается, он еще ничего не умеет — ни разговаривать, ни пользоваться мобильным телефоном. Но после обучения, общения с родителями, сверстниками, он приобретает все необходимые навыки и становится полноправным членом общества.
Ученые — причем уже довольно давно, 50 лет назад — задались вопросом о том, что, возможно, детенышам шимпанзе для развития просто не хватает человеческого общества, ведь если взять человеческого ребенка и лишить его общения с другими людьми, он не сможет стать человеком. Они подумали, что детеныш шимпанзе сможет научиться всему, что умеем мы. Но получилось наоборот — обезьяна ничему не научилась, а маленький человек стал все больше копировать поведение животного.
Этот эксперимент показывает, что отличает человеческого детеныша от шимпанзе: мы действительно любим копировать чье-либо поведение. Мы копируем поведение многих видов, мы копируем поведение сверстников и родителей. Иногда это идет во вред — есть эксперименты, проводившиеся с маленькими двухгодовалыми детьми и шимпанзятами, которые заключаются в том, что нужно нажать на кнопку, чтобы получить какую-нибудь игрушку или конфету. Приходит экспериментатор и нажимает на кнопку не рукой, а головой, и дети копировали это поведение — тыкались в кнопку головой и получали конфету. Детеныши шимпанзе же не копировали поведение исследователя — они нажимали на кнопку лапой, потому, что поняли, что копировать не обязательно, достаточно просто нажать.
С помощью современных технологий можно посчитать, сколько синаптических контактов есть в мозге на каждой стадии развития человеческого организма. На момент рождения человека или детеныша обезьяны таких связей в их лобных долях, отвечающих за сложные реакции, практически нет. Ни обезьяна, ни маленький человек не знают, как им реагировать, когда перед ними горячий утюг — что с ним делать? Нужно ли его есть, хватать или наоборот, лучше не трогать?
Постепенно, за счет взаимодействия с окружением, с самим горячим утюгом, и у обезьяны, и у человека формируется все больше синаптических контактов. У человека в возрасте примерно 50 лет это число синаптических контактов начинает снижаться. Кажется странным — как так может быть? На самом деле, ничего странного в этом нет.
Некоторые из выстроенных синаптических контактов используются для того, чтобы выполнять определенные действия — например, почистить зубы, а другие не используются ни для чего, или используются, но вредят. У зрелого человека меньше синаптических контактов просто для того, чтобы оптимизировать принятие решений, чтобы в определенной ситуации выбирать из какого-то ограниченного количества сценариев, существующих в наших нейронных цепях.
Фото: Robert Pratta / Reuters
Когда у вас очень много вариантов — например, вас спрашивают, что вы хотите на завтрак, когда доступны практически все мыслимые блюда, — у вас на выбор уйдет практически час. Если же доступно либо одно, либо другое, то человек быстро примет решение.
Но если посмотреть на кривую развития у разных видов, то окажется, что формирование синаптических контактов у макаки заканчивается в первые несколько месяцев жизни — у этой обезьяны есть «окно пластичности», в течение которого ее можно обучить чему-то, но оно открыто всего несколько месяцев. У человека же это окно открыто существенно дольше и практически никогда не закрывается — мы можем выучить иностранный язык в 80 лет или научиться кататься на велосипеде в 70, то есть самая большая разница именно в развитии.
Зов предков
Когда в Европу впервые привозили шимпанзе, то отмечали, что их детеныши гораздо больше похожи на человека, чем взрослые особи. В наше время, примерно 40 лет назад, ученые задались вопросом: может быть, мозг взрослого человека сохраняет черты мозга детеныша обезьяны? Действительно, в некотором роде это так, не только на уровне количества синапсов, но и активности генов.
В каждой нашей клетке есть ДНК, и в каждой клетке она одинаковая. Чтобы сделать мозг, нужно активировать определенный набор генов. Если мы посмотрим на активность этих генов в человеческом мозге или в мозге шимпанзе, то увидим разницу. Если у человека наибольшая активность образования синапсов, связей между нейронами, наблюдается в 5-10 лет, то у обезьян она приходится практически на момент рождения. Это очень интересно, поскольку не только синапсы, но и более глубинные молекулярные механизмы, отвечающие за их формирование, ведут себя в человеческом мозге по-иному, чем в мозге обезьян.
Конечно, можно спросить, как этот процесс связан с функционированием нашего мозга? Может, он просто связан с размером — чем больше мозг, тем больше нужно синаптических контактов, и на их формирование уходит больше времени, а, соответственно, никакого прямого отношения к нашим способностям формирование этих контактов не имеет?
Здесь можно посмотреть на болезни человека, нарушающие развитие его способностей, например — аутизм, при котором у человека не вырабатывается способность к общению, он не может принимать нестандартные решения и т. д. Согласно результатам нашего недавнего исследования, программа активности генов, отвечающих за развитие синапсов в мозге аутиста, возвращается в некотором роде к первоначальной архаичной программе развития, похожей на те, которые присущи шимпанзе и макакам (конечно, есть и множество других изменений — мозг аутиста ни в коем случае не похож на мозг шимпанзе по активности генов). В результате разрушается когнитивная функция. Это подтверждает, что долговременное формирование синаптических контактов, даже в зрелом возрасте, является одним из тех механизмов, которые необходимы, чтобы наше сознание смогло сформироваться.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
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».
«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
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.