Эволюционное развитие мозга. Головной мозг человека - свидетель против эволюции: признание нейрохирурга. Питание и развитие мозга

Доктор Спи Ю *

Головной мозг человека, строение головного мозга, уникальные факты и открытия.

Теория эволюции утверждает, что жизнь возникла из материи в результате чистой случайности. Согласно этой теории жизнь началась с одноклеточных организмов через мутации, естественный отбор и постоянную приспособляемость организмов к окружающим условиям. Этот процесс происходил в течение миллиардов лет, после чего материя, наконец-то, эволюционировала в разнообразные формы жизни, которые существуют в современном мире.

Эволюция настолько крепко засела в наших умах, что мы редко поддаем её сомнению. Иначе говоря, если вы сомневаетесь в эволюции - готовьтесь к нападению! В выпуске журнала Wall Street за 16 августа 1999 говорится: "Один китайский палеонтолог путешествует по миру с лекциями о том, что недавно обнаруженные в его стране окаменелости свидетельствуют против дарвинистской теории эволюции. Причина заключается в том, что основные группы животных появляются внезапно в горных породах на протяжении относительно короткого времени, а не эволюционируют постепенно от одного общего предка, как утверждает теория Дарвина. Когда американские ученые расстраиваются из-за этих данных, он говорит с усмешкой: "В Китае мы можем критиковать Дарвина, но не правительство. В Америке же все наоборот: вы можете критиковать правительство, но не Дарвина".

Возбуждающий нейрон с микроскопическим отростком. Внутри каждого ядра нейрона находится нить молекулы ДНК, размер которой в размотанном виде приблизительно составляет один метр в длину. Она находится внутри клетки размером 1/30 000 булавочной головки!

Имея современные достижения в области неврологии, нейрохирурги имеют замечательную возможность исследовать , наиболее сложную структуру во всей вселенной, которая весит всего 3 фунтов. Основной элемент состоит из нейронов и глиальных клеток. В мозгу человека расположено, по меньшей мере, от 10 до 30 миллиардов нейронов и в десять раз больше глиальных клеток. Каждый нейрон имеет от 10 000 до 50 000 соединений с другими нейронами. С помощью электронного микроскопа можно отличить возбуждающий нейрон от тормозного нейрона. Он отличается присутствием микроскопических отростков, которые от него отходят.

Головной мозг человека является настолько нежной и хрупкой структурой, что его естественный шлем, череп, является встроенным устройством, который его защищает. Череп имеет чрезвычайно сложное геометрическое строение. Он состоит из восьми слоеных костей неравномерной толщины, которые соединены неподвижно швами. Основание черепа представлено толстой пластиной неравномерной плотности с отверстиями для черепных нервов, кровеносных сосудов и спинного мозга. Все нейрохирурги должны быть очень хорошо знакомы с анатомическим строением основания черепа головного мозга. Здесь создаются крошечные канальцы, по которым можно достичь самых глубоко расположенных структур головного мозга, не повредив при этом сам мозг человека. Внутри окружен герметичной спинномозговой жидкостью (СМЖ). Эта жидкость обеспечивает питание мозга человека и выполняет функцию активной подвесной системы для головного мозга. Если по каким-либо причинам у вас не хватает СМЖ, у вас будет болеть голова из-за нехватки смягчающего эффекта.

Головной мозг является структурой, где также можно наблюдать действие правила не снижаемой сложности. Если все составляющие компоненты не работают вместе в унисон, система просто не будет функционировать. Это то же самое, как если в вашем автомобиле отсутствуют подвески или ходовая часть или панель кузова. Никакое количество мутаций или естественный отбор не создадут в вашем автомобиле воздушные подушки, противоскользящие приспособления или другие активные средства безопасности.

Мы воспринимаем внешний мир через органы чувств. Известно пять органов чувств? Это - обоняние, вкус, слух, осязание и зрение.

Головной мозг и обоняние

Наш способен различать более 10 000 различных запахов с помощью крошечных обонятельных нервов, которые расположены на верхней поверхности внутри нашего носа. Биология системы обоняния очень хорошо описана в статье под названием «Молекулярная логика обоняния», написанная Ричардом Акселом, которая была напечатана в выпуске журнала Scientific American за октябрь 1995 год. Система обоняния тесно связана с лимбической системой, которая контролирует наши эмоции и память. Как заметил один выдающийся специалист в области акушерства, который также увлекается виноделием: “Сильный аромат будоражит душу и питает разум”.

Головной мозг и слух

Человеческое ухо с его 24 000 "волосковыми клетками", которые превращают вибрации в электрические импульсы, обладает способностью слышать звуки чрезвычайно низкого уровня акустической энергии. При благоприятных внешних условиях обычный человек может фактически воспринимать звуковые волны силой 10 -16 ват.

Внутренняя часть уха имеет очень изящное анатомическое строение. Слуховой нерв, как видно из фотографии магнитно-резонансного изображения (МРИ) ниже, входит во внутренний слуховой канал, в котором расположены 3 других нерва, 2 вестибулярных нерва и 1 лицевой нерв. Все эти нервы плотно расположены друг возле друга и, несмотря на это, между ними никогда не происходит утечки тока или перекрестной деформации!

Зрение и головной мозг

Человеческий глаз и головной мозг

Когда мы размышляем о человеческом глазе, мы удивляемся ещё больше. Он просто очаровывает нас! Помимо того, что он имеет автоматическую фокусировку, автоматическую выдержку, замечательную реакцию в условиях слабого освещения, замечательное восприятие глубины, которым даже и близко не обладает ни один фотоаппарат, глаз способен улавливать и определять: 1.быстроту действия или его скорость; 2.направление действия; 3.расположение объекта (или предмета); 4.структуру объекта; 5.назначение объекта и 6.цвет объекта.

Зрительный проводящий путь уникален в человеческой анатомии с его перекрестными соединениями. В последнее время очень многие исследования посвящены изучению зрительной коры . Функциональное МРИ обеспечивает наилучший способ исследования реакций головного мозга, которые вызваны зрением у неанестезируемого испытуемого. Первичная зрительная кора, V1 "загорается", когда испытуемый видит объект.

Наиболее удивительное открытие заключается в следующем: если испытуемого просят построить мыслительный образ без какого-либо внешнего зрительного раздражителя, то “загорается" другая область зрительной коры головного мозга - V5. Если этот определенный мыслительный образ обладает какими-либо особенными качествами, то запускается соответствующая физическая реакция тела. Потрясающе! Могут ли эволюционисты объяснить такой замечательный процесс?!

Функциональное МРИ также используется для того, чтобы помечать область речи и область, которая отвечает за память. Это очень важно при хирургических операциях, которые проводятся на пациентах с эпилепсией. Нас постоянно удивляют большие области разных частей голвного мозга, которые вовлечены в функции речи и памяти. Гиппокамп и мезиальные височные структуры являются высокоорганизованными структурами, которые выполняют свои соответствующие функции короткой и длительной памяти. Выполняя тщательно разработанные и сложные тесты, такие как Wada тест (названный в честь невролога Доктора Джун Вада), и в последнее время общепринятую топографию мозга с помощью функционального МРИ, нейрохирург может производить резекцию (то есть удаление) эпилептогенной области головного мозга, сохраняя и предохраняя в то же самое время функции речи или памяти.

Области головного мозга, которые "загораются" во время работы памяти.

Пейсмекерный (ритмоводитель) головного мозга

Когда мы прогуливаемся, играем в теннис, гольф или выполняем сложную микрохирургическую операцию, мы никогда не задумываемся над тем, почему наши движения такие гладкие и хорошо скоординированные. В то время как у людей, страдающих заболеванием Паркинсона (ЗП) эти движения наоборот не плавные и совсем не координированные. Их движения напоминают автомобиль, в который встроена гиперактивная и беспорядочная тормозная система. Почему это происходит? Вся проблема заключается в том, что поражены их подкорковые узлы. Недавно проведенное исследование (Nature 400:677-682) указывает на то, что в нашем организме есть крошечная структура, называемая Гипоталамическое ядро (ГТЯ), которое находится в черепной коробке головного мозга, оно является ритмоводителем нашего тела. Множественные петли обратной связи и соединения между ГТЯ и другими ядрами внутри всех подкорковых узлов отвечают за исключительную плавность движений нашего тела.

Гипоталамическое ядро в головном мозге

Заболевание Паркинсона (ЗП) является прогрессивным заболеванием, которым болеют миллионы людей во всем мире. 10% пациентов, в конечном счете, не поддаются медицинскому лечению. Оперативное вмешательство при ЗП является надеждой для многих таких пациентов. С помощью стимулирования ГТЯ через имплантированный электрод, можно будет снять большинство симптомов этого заболевания. Эта процедура, которая называется “глубокая стимуляция головного мозга” приобретает в последнее время широкое признание. И, тем не менее, если длина электрода хотя бы на один миллиметр не верна, пациент может видеть вспышки света или у него может развиться острая депрессия! В этом и заключается невероятная сложность подкорковых узлов головного мозга. Главный нейрохирург одного медицинского заведения как-то сказал: "Если вы хотите завалить кого-нибудь по нейроанатомии, спросите его, как связаны между собой таламическое ядро, бледный шар и путамен".

Можно и дальше продолжать говорить обо всех тайных сокровищах нашего . Теперь уже установлены области, которые отвечают за наши эмоции, духовные переживания, познавательную способность и постановку нескольких задач. Недавно проведенное исследование даже подтвердило реальность клинической смерти (КС), предполагая возможность существования жизни после смерти и души (это новое исследование планируется к публикации в авторитетном медицинском журнале Resuscitation в 2001 году).

На самом деле, чем больше вы углубляетесь в неврологическое исследование, тем больше удивительных открытий ждут нас. Только благодаря нашим современным компьютерным технологиям мы имеем возможность взглянуть на чудеса нашего встроенного центрального блока обработки данных, то есть на . Можно просто восхищаться порядком, изобретательностью, и сложностью, но в то же самое время простотой самого высокого порядка. Свидетельство дизайна окружает нас повсюду.

В медицине, большинство нашей практики основывается на вероятности. В нашем статистическом анализе мы используем p значения, доверительный интервал и нулевую гипотезу. Какова вероятность того, что жизнь образовалась из атомов в молекулы, и из аминокислот в белки (не стоит забывать о том, что все белки, которые участвуют в образовании жизни, являются левосторонними по своему расположению). Каков шанс того, что из ДНК образовалась информационная РНК, а из отдельной клетки образовалось половое размножение, а после этого и весь человеческий организм со всеми его чудесами, такими как и его чувства, сердце и кровообращение, образование тромба, иммунная система, ранозаживляющие и целительные механизмы? А теперь подумайте о том, что все эти системы и механизмы должны бы были работать вопреки второму закону термодинамики, правилу неснижаемой сложности, и вопреки тому факту, что большинство мутаций являются вредными.

Эволюционисты утверждают: за миллиарды лет время способно творить чудеса, даже если вероятность этого бесконечно мала. Головной мозг человека слишком сложный, чтобы его можно было полностью постичь. Посадите обезьяну перед пианино. Дайте ей много времени (хоть вечность). Какова вероятность того, что наш "предок" возьмет правильные аккорды и сыграет музыкальное произведение Бетховена “К Элизе”? "Называя себя мудрыми, обезумели" (Послание Римлянам 1:22).

"Славлю Тебя, потому что я дивно устроен. Дивны дела Твои, и душа моя вполне сознает это" (Псалом 138:14).

* Доктор Спи Ю является нейрохирургом и преподавателем в Колледже хирургов в Гонконге.

Эволюция человека как биологического вида исключительно сложна. Следовательно, это в полной мере относится к мозгу. Однако это не означает, что мозг человека следует рассматривать как нечто застывшее, неизменяемое. В процессе онтогенетического развития мозг человека претерпевает значительные изменения. В анатомическом отношении мозг новорожденного и мозг взрослого человека существенно различаются. Это означает, что в процессе индивидуального развития происходит возрастное эволюционирование мозговых структур. Кроме того, даже после завершения морфологического созревания нервной системы человека остается необъятная “зона роста” в смысле совершенствования, перестройки и нового образования функциональных систем. Мозг как совокупность нервных элементов у всех людей остается примерно одинаковым, но на основе этой первичной структуры создается бесконечное разнообразие функциональных особенностей.

Завершенность биологической эволюции человека следует понимать не как конечный пункт, а как динамический момент, открывающий большие возможности для индивидуальных вариаций, для постоянного совершенствования личности.

В процессе эволюции мозга можно выявить два важнейших стратегических направления. Первое из них заключается в максимальной предуготованности организма к будущим условиям существования. Это направление характеризуется большим набором врожденных, инстинктивных, реакций, которыми организм оснащен буквально на все случаи его жизни. Однако набор таких “случаев” довольно стереотипен и ограничен (питание, защита, размножение).

В мире организмов-автоматов нет надобности в индивидуальном обучении, личном прошлом, ибо организм рождается наделенным способностями к определенным действиям. Стоит измениться условиям, как наступает гибель. Однако огромная плодовитость сводит практически на нет “неразумность” отдельных особей, не имеющих гибкости в реагировании. Благодаря той же гигантской плодовитости происходит быстрое приспособление целых поколений к меняющимся факторам среды: тысячные и миллионные потеря вследствие неприспособленности быстро восполняются.

Если от мира насекомых, где автоматизация поведения достигает наивысшего расцвета, обратиться к миру млекопитающих, то можно увидеть совсем иную картину: врожденные, инстинктивные формы реагирования “обрастают” индивидуализированными реакциями, основанными на личном опыте. Поведение млекопитающего в какой-либо ситуации гораздо менее определенно, чем насекомого; шаблонов поведения становится все меньше, а исследовательские, ориентировочные реакции занимают все больше места.

Примечательно, что для такой формы жизнедеятельности требуется гораздо больше мозгового вещества. Впрочем, это и понятно. Мозг насекомого - это, по существу, многопрограммный исполнительный автомат, тогда как мозг млекопитающего - автомат самообучающийся, способный к вероятностному прогнозированию.

Однако главное не в количестве, а в структуре мозгового вещества. В рамках второго направления эволюции, предоставившего индивидам наибольшее число степеней свободы действия, происходит неуклонное увеличение размеров коры больших полушарий мозга. Этот отдел является наименее специализированным и, следовательно, наиболее пригодным для фиксации личного опыта. Принцип кортикализации функций, таким образом, предполагает возможность их непрерывного совершенствования.

Казалось бы, второе направление эволюции наиболее перспективно, и его представителям заранее обеспечено полное процветание. Но способность к индивидуальному обучению дается за счет неприспособленности в раннем детстве. Пока происходит обучение, часть неопытного молодняка, естественно, погибает.

Таким образом, возникает трудно разрешимая дилемма: увеличить или сократить срок обучения. В первом случае потомство становится особенно опытным. Однако при этом очень велик риск для жизни. Во втором случае рано повзрослевшему существу грозит плохая приспособляемость, “неразумность”, что в конце концов тоже неблагоприятно для выживания.

В живой природе существует множество компромиссных решений этой дилеммы, суть которых сводится к одному: чем больше набор врожденных реакций для первоначального выживания, тем короче период детства и меньше способность к индивидуальному обучению. Человек в этом ряду занимает особое место: его новорожденный самый беспомощный, а детство - самое продолжительное во всем животном мире. В то же время у человека наиболее высокая способность к обучению, к творческим взлетам мысли.

Однако путь от беспомощного новорожденного до социально зрелого индивида чрезвычайно велик.

Новорожденный фактически ничего не умеет и практически всему может и должен научиться в течение жизни. Как избежать ошибок и искажений в развитии, как добиться формирования гармоничной, творческой личности? Существует мнение, что все зависит от воспитания. Новорожденного можно сравнить с своего Рода нулевым циклом предстоящей постройки, и из этого нуля можно сотворить все, что угодно.

Взгляд на период новорожденности как на нулевую фазу не нов. Еще в XVII в. Д.Локк развивал идеи о том, что душа новорожденного - “чистая доска”, “пустое помещение”, которое заполняется в процессе развития и воспитания. Эти постулаты надолго закрепились в педагогике. Однако современные исследования показывают, что мозг новорожденного - не просто безликая масса клеток, ожидающих внешних воздействий, а генетически запрограммированная система, постепенно реализующая заложенную в нее тенденцию развития. Только что родившийся ребенок - далеко не “нуль”, а сложнейший результат насыщенного перестройками периода внутриутробного развития.

Если продолжить сравнение мозга новорожденного с “чистой доской”, незаполненной тетрадью, то можно отметить, что несмотря на внешнее сходство всех тетрадей каждый экземпляр имеет свои особенности. В одном, например, нельзя писать чернилами (они расплываются), в другом обнаруживаются неразрезанные страницы (поневоле приходится оставлять пустые места), в третьем перепутана нумерация страниц и необходимо делать записи не по порядку, а в разных местах. Более того, практически невозможно записать во все экземпляры один и тот же текст, одни и те же сведения, не говоря уже о различиях формы, стиля изложения и почерка. В одних случаях изложение получается предельно сухим, в других - романтически приподнятым, в третьих целые фрагменты оказываются совершенно неразборчивыми. Однако следует отметить, что сравнение мозга с тетрадью чересчур поверхностно, ибо мозг человека - это не компьютер для фиксации сведений, а система, активно перерабатывающая информацию и способная самостоятельно извлекать новую информацию на основе творческого мышления. Главной причиной творческого, интеллектуального развития ребенка является необходимость взаимодействия отдельных форм поведения в ходе решения возникающих и усложняющихся в окружении ребенка жизненных задач.

На основе изучения развивающегося мозга можно условно говорить о “биологическом каркасе личности”, который влияет на темп и последовательность становления отдельных личностных качеств. Понятие “биологический каркас” динамическое. Это, с одной стороны, генетическая программа, постепенно реализующаяся в процессе взаимодействия со средой, с другой - промежуточный результат такого взаимодействия. Динамичность “биологического каркаса” особенно наглядна в детстве. По мере повзросления биологические параметры все более стабилизируются, что дает возможность разрабатывать типологию темпераментов и других личностных характеристик.

Важнейшими факторами “биологического каркаса личности” являются особенности мозговой деятельности. Эти особенности генетически детерминированы, однако эта генетическая программа всего лишь тенденция, возможность, которая реализуется с различной степенью полноты и всегда с какими-то модификациями. При этом играют большую роль условия внутриутробного развития и различные факторы внешней среды, воздействующие после рождения. Все же влияния внешних факторов небеспредельны. Генетическая программа определяет предел колебаний в своей реализации, и этот предел принято обозначать как норму реакции.

Например, такие функциональные системы, как зрительная, слуховая, двигательная, могут существенно различаться в нормах реакции. У одного человека от рождения присутствуют задатки абсолютного музыкального слуха, другого нужно обучать различению звуков, но выработать абсолютный слух так и не удается. Тo же самое можно сказать о двигательной неловкости или, наоборот, одаренности. Таким образом, “биологический каркас” в известной степени предопределяет контуры того будущего ансамбля, который называется личностью.

Говоря о вариантах нормы реакции отдельных функциональных систем, следует указать на относительную независимость их друг от друга. Например, между музыкальным слухом и моторной ловкостью нет однозначной связи. Можно прекрасно, тонко понимать музыку, но плохо выражать ее в движениях. Этот факт раскрывает одну из важнейших закономерностей эволюционирования мозга - дискретность формирования отдельных функциональных систем.

Мозг эволюционировал не для того, чтобы мы стали хорошо думать, создавать бессмертные произведения, решать математические проблемы или посылать людей в космос.

Эволюционист, палеоневролог, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией развития нервной системы -Института морфологии человека РАМН Сергей Вячеславович Савельев рассказывает об эволюции и деградации мозга и делится своими прогнозами развития человечества.

Как и для чего развивался -человеческий мозг

Современный человек в своем развитии недалеко ушел от обезьяны, жизнь его определяют те же законы, что и десятки миллионов лет назад, и будущее не сулит человечеству ничего хорошего.

Мозг развивался, чтобы быстро и эффективно решать биологические задачи. У нас плохие ногти, медленные ноги, нет крыльев, отвратительная анатомия — мы ходим на двух ногах, как динозавры. И наше единственное преимущество перед другими биологическими видами — размер мозга.
Мозг формировался под действием биологических законов очень долгое время. Наши далекие предки, как все приматы, жили 50 млн лет на деревьях. Потом, 15 млн лет назад, они с этих деревьев спустились и вышли на берега озер за рыбой, икрой и яйцами гнездившихся там птиц. Переизбыток пищи, богатой белком, отсутствие конкуренции за нее — вот основа счастья наших предков. Этот райский период продолжался около 10 млн лет. Чем же занимались приматы, когда решили проблему еды? Вопросами размножения и доминант-ности. Началась жестокая половая конкуренция, и наши предки стали выяснять между собой отношения.

Избыток пищи рождает социальные проблемы — этот биологический закон действует и поныне. Пока все ходят на работу и -зарабатывают деньги, в  семье все хорошо.

Как только на работу ходит один, остальные начинают выяснять отношения между собой!

Речь как инструмент обмана

Речь и коммуникация возникли как основа для совместных действий при охоте в воде. Но очень быстро их начали использовать по-другому  — для обмана. В любом мире продемонстрировать способность к  действию гораздо проще и выгоднее, чем что-то сделать. Вот представьте себе: приходит самец к самке и рассказывает, что он поймал огромную рыбу, но вдруг появились злые звери, - отняли ее и  съели. У вас уже рождается образ  — а  событий-то никаких не было. Он все это придумал, чтобы достичь результата: покорить самку и изготовить себе потомка.

Речь стала эволюционировать потому, что она не подразумевает никакой деятельности. Она энергетически более выгодна. Врать выгодно везде, и  этим занимаются все.

Речь - помогала -в  конкурентной борьбе за  пищу, за самку, за доминантное положение в стае!

Общество изгоняет умных

Десять миллионов лет назад в момент перехода от обезьяны к человеку возникла система социализиации и  начал действовать социальный отбор. Поскольку группа приматов могла решать свои задачи только в  стабильной ситуации, когда никто между собой не грызется, самых агрессивных и самых умных стали либо уничтожать, либо изгонять из стаи.

В  результате этой скрытой формы селекции шла эволюция. С одной стороны, это был консервирующий, или стабилизирующий, отбор: благодаря отказу от биологической индивидуальности создавалась группа с определенными усредненными свойствами.

С другой стороны, изгоняемые особи мигрировали, приспосабливались к  новой среде, плодились и снова изгоняли асоциальных и самых умных!

Социальный отбор влияет на формирование мозга

Миллион с небольшим лет назад социальная структура общества благодаря жесточайшему внутреннему отбору развила лобную область мозга. У человека эта область огромная: у остальных млекопитающих она гораздо меньше относительно всего мозга. Сформировалась лобная область не для того, чтобы думать, а  чтобы заставить человека индивидуального делиться пищей с соседом.

Ни одно животное не способно делиться пищей, потому что еда — источник энергии. А людей, которые не делились пищей, в социальной группе просто уничтожали. Кстати, мы все знаем пример работы лобной области — это анорексия. Человека, который, чтобы похудеть, перестает есть, заставить потом невозможно  — и в конце концов он умирает. Но, оказывается, его можно вылечить: если подрезать ему лобные области, он начнет есть.

Этот метод практиковали до 1960-х годов, пока не запретили психохирургию!

Против массы посредственностей даже гении ничего не могут сделать

Мозг рос, пока было куда мигрировать и пока людям приходилось решать только биологические задачи. Когда человечество столкнулось с  социальными проблемами, мозг стал терять в весе. Этот процесс начался примерно 100 тыс. лет назад. Приблизительно 30 тыс. лет назад это привело к уничтожению неандертальцев.

Они были умнее, сильнее, чем наши предки кроманьонцы; они творчески решали все проблемы, придумывали орудия, средства добывания огня и  т.д. Но из-за того что они жили небольшими популяциями, у них социальный отбор был меньше выражен. А кроманьонцы пользовались преимуществами больших популяций. В  результате длительного негативного социального отбора их группы были хорошо интегрированы.

Благодаря популяционному единству кроманьонцы уничтожили неандертальцев. Против массы посредственностей даже самые сильные гении ничего не могут сделать. В конце концов мы остались на этой планете одни.

Как показывает эта история, для социализации большой мозг не нужен. Прекрасно социализированная тупая особь интегрируется в любое сообщество гораздо лучше, чем индивидуалист. В ходе эволюции личными талантами и особенностями жертвовали ради биологических преимуществ: еды, размножения, доминантности.

Вот какую цену заплатило человечество!

Умственный труд дается нам с трудом

Мозг — странная структура. С  одной стороны, он позволяет нам думать, с другой — не позволяет. Ведь как он работает? В расслабленном состоянии, когда вы отдыхаете, скажем, смотрите телевизор, мозг потребляет 9% всей энергии организма. А если вы начинаете думать, то расход повышается до 25%. А ведь у нас за плечами 65 миллионов лет борьбы за еду, за энергию. Мозг привык к этому и не верит, что завтра ему будет, чем питаться. Поэтому он категорически не хочет думать. (По этой же причине, кстати, люди склонны переедать.)

В ходе эволюции даже возникли специальные защитные механизмы: когда вы начинаете интенсивно работать, размышлять, у вас тут же вырабатываются специальные соединения, вызывающие раздражение: вам хочется есть, в туалет, у вас возникает миллион дел — все, что угодно, только бы не думать. А если вы ложитесь на диван со вкусной едой, организм приходит в восторг. Тут же начинает вырабатываться — он всего на положение одной молекулы отличается от ЛСД. Или , или   — гормоны счастья. Интеллектуальные затраты так не  поддерживаются, и  организм им сопротивляется.

Мозг большой не  для того, чтобы работать все время, а  чтобы решить проблему энергии. У  вас возникла биологическая задача, вы включились и напряженно поработали. А  как только решили задачу — тут же выключились и на диван.

Выгоднее иметь огромный мощный компьютер, запустить его на три минуты, решить задачу и  тут же отключить!

Как заставить ленивый мозг работать

Сделать это очень сложно. Конечно, мозгу можно сулить какие-то отсроченные результаты, но биологические организмы требуют только немедленных результатов: до завтра ведь можно и не дожить. Так что этот способ подходит единицам. А  вот обмануть мозг можно. Для этого существует два приема. Первый  — с  помощью обманных обещаний, второй — с помощью так называемой смещенной активности.

Приведу пример. Собака сидит около стола, вы — за столом, на столе — бутерброд. Собака хочет стащить бутерброд и понимает, что ее накажут. И вот она сидит-сидит между двух огней и вдруг начинает остервенело чесать за ухом. Она не  может ни остаться безучастной, ни среагировать и выбирает третий путь.

Это и есть смещенная активность  — занятие делом, напрямую не относящимся к тому, что вам действительно нужно. Это то, что загнано в щель между биологической («хочу») и социальной («надо») мотивацией. Писатели, скажем, начинают писать совсем не то, что должны, фотографы — снимать что-то не относящееся к заказу,  и  результаты часто бывают гениальными.

Кто-то называет это озарением, кто-то вдохновением!

Способности человека заложены в его мозге

И их нельзя ни расширить, ни увеличить — только реализовать. Например, у художника огромные затылочные поля — раз в пять-шесть больше (по весу, размеру, числу нейронов), чем у обычного человека. Этим определяются его способности. У него больше ресурс по обработке, он будет видеть больше цветов и  деталей, поэтому вы никогда не  сможете с ним договориться о том, что касается изобразительной оценки. Людям с разными способностями трудно понять друг друга.

И чем сильнее выражены их способности, тем хуже!

Как выявить способности человека

Психология этого, к сожалению, не может. А технические средства пока не очень развиты. Однако, я  уверен, через пять-десять лет технологии усовершенствуют, появятся высокоразрешающие томографы (сейчас их разрешение — 25 микрон, а нужно 4—5 микрон), и тогда с помощью специального алгоритма можно будет сортировать людей по способностям и отбирать гениев в разных областях.

Это приведет к тому, что мир изменится навсегда. Самое приятное — благодаря такой сортировке люди смогут заниматься тем, к чему они действительно склонны. Еще одно последствие — индивидуальные различия перекроют этнические, и  расовые проблемы исчезнут. Зато появятся новые — такие, с которыми человечество еще никогда не сталкивалось. Потому что гении, которых отберут искусственным путем, кардинально и, главное, незаметно для окружающих изменят мир.

В ближайшем будущем человечеству предстоит очень короткая, но очень яростная гонка. Кто первый создаст систему сортинга, тот будет править миром. Вы же понимаете, что в первую очередь эту технологию используют не  на благо общества, а в военных целях. Это будет чудовищно.

По сравнению с этим Вторая мировая война покажется игрой в солдатики!

Негативный социальный отбор действует по сей день

Из общества до сих пор изгоняют не только асоциальных элементов, но и самых умных. Посмотрите на судьбы великих ученых, мыслителей, философов — мало у  кого хорошо сложилась жизнь. Это объясняется тем, что мы, как обезьяны, продолжаем конкурировать. Если среди нас появляется доминантная особь, ее надо немедленно ликвидировать — она же угрожает каждому лично. А поскольку посредственностей больше, любой талант должен быть или изгнан, или просто уничтожен. Именно поэтому в школе отличников преследуют, обижают, третируют — и так всю жизнь. А кто остается? Посредственность. Зато прекрасно социализированная.

Мы такие же обезьяны, как и  раньше, и живем по тем же обезьяньим законам, что и 20 млн лет назад. В основном все едят, пьют, размножаются и доминируют. Это основа устройства человечества. Все остальные законы, системы только маскируют это явление.

Общество, в котором нет-нет да появляются одаренные люди, придумало такой способ маскировки наших обезьяньих корней и желаний, чтобы оградить биологические начала от социальных. Но и сегодня все процессы — в сфере политики, бизнеса и т.д. — строятся по биологическим законам. Предприниматели, например, стремятся на всем сэкономить, чтобы получить конкурентные преимущества и таким образом повысить свою доминантность.

Социальные же законы, моральные и этические установки, привитые родителями, наоборот, мешают бизнесу, и все стараются их обойти, чтобы больше заработать!

Человек не может обладать и высокими умственными способностями, и развитыми социальными навыками

Если человек думает о чем-то своем, ищет решения, которых до него не было в природе и в обществе, это исключает высокий уровень адаптированности. И даже если общество признает его гением, он в него не впишется. Высокая социализация, в свою очередь, не  оставляет ни на что времени. Массовики-затейники мало пригодны к  подневольному труду.

Потому что они приобретают доминантность, повышают свой рейтинг с помощью языка, а не дел!

Чтобы управлять людьми, надо апеллировать к инстинктам

Что обещают политики? Каждому мужику по бабе, каждой бабе по мужику, каждому мужику по бутылке водки. Мы вам изменим социалку — вы будете лучше жить. Мы вам сделаем доступное медицинское обслуживание — вы деньги сэкономите и  здоровье сохраните. Мы вам снизим налоги — у вас будет больше еды. Это все биологические предложения, связанные с энергией и продолжительностью жизни. А где социальные предложения? Почти никто из политиков не говорит об изменении социальной структуры общества, о  ценностях. Вместо этого они говорят: мы дадим вам денег — а вы размножайтесь.

Или вот еще пример доведенной до абсурда инстинктивной формы поведения по установлению доминантности — умный дом Билла Гейтса. В этом доме есть хозяин — он входит, и для него настраивается кондиционер, меняются влажность, свет. Уходит — и все подстраивается под запросы менее главного начальника. То есть в доме, по сути дела, находится стадо бабуинов, которые своим появлением в каждой комнате доказывают друг другу, кто главнее. И это называется умный дом? Да это шизофрения в обезьяннике. Апофеоз биологического начала. А подается все это как устройство мира будущего. Какое устройство мира будущего?! Того и гляди хвост отрастет до колена при таком будущем.

Все нововведения направлены на одно и то же!

Нас ждет интеллектуальная деградация

Если цивилизация сохранится в нынешнем виде, в чем я сомневаюсь, то наш интеллектуальный уровень сильно упадет. Это неизбежно. Уже сейчас образовательный ценз значительно снижается, потому что возникла великая вещь — информационная среда, которая позволяет людям имитировать знания, образованность. Для приматов это очень большой соблазн — такая имитация позволяет ничего не делать и иметь успех. При том, что интеллектуальное развитие будет снижаться, требования к уровню социальной адаптированности будут повышаться.

Вот, например, объединили Европу. Кто оказался самым успешным? Умные? Нет. Наиболее мобильные и социализированные, те, кто готов переезжать в другие города и  страны и прекрасно там приживается. Сейчас эти люди приходят во власть, в структуру управления. Европа, объединившись, ускорила деградацию интеллекта. На первый ценностный уровень выходит способность человека поддерживать отношения, на второй — все остальное: профессионализм, умения, навыки.

Так что нас ждет интеллектуальная деградация, уменьшение размеров мозга, отчасти, может быть, физическое восстановление — сейчас же пропагандируется здоровый образ жизни!

Женский мозг меньше мужского

Минимум разницы в среднем по популяции 30 г — максимум 250 г. За счет чего он меньше? За счет ассоциативных центров, отвечающих за абстрактное мышление, — они не очень нужны женщине, так как ее биологическая задача связана с размножением. Поэтому женщины бывают особенно успешны в облас-тях, относящихся к воспитанию, образованию, к -культурологической идентификации, — они хорошо поддерживают, сохраняют, передают преемственные культурологические системы — музеи, библиотеки. Кроме того, они добиваются прекрасных результатов в стабилизированных сообществах, там, где все правила уже определены и хорошо известны.

Ну и, конечно, женщины бывают гениями — мозг очень изменчивая структура!

Согласитесь, свежий взгляд на многие знакомые соц явления?
Или может быть аргументированно не согласитесь?..
В любом случае статья - вызов и приглашение к дискуссии. WA

Нервная система живых существ в процессе эволюции прошла долгий путь от совокупности примитивных рефлексов у простейших до сложной системы анализа и синтеза информации у высших приматов. Что послужило стимулом к формированию и развитию мозга? Статья известного ученого и популяризатора науки Сергея Вячеславовича Савельева, автора книги «Происхождение мозга» (М.: ВЕДИ, 2005), представляет оригинальную теорию адаптивной эволюции нервной системы.

Растения прекрасно обходятся без нервной системы, но тем не менее их клетки могут воспринимать химические, физические и электромагнитные воздействия.

Борьба за существование между растениями в дождевом лесу Цейлона напоминает борьбу в животном мире. насекомоядные растения быстро закрывают листья при прикосновении.

От реакции одной клетки — к многоклеточному организму

Наиболее древнее свойство нервной системы простейших живых существ - способность распространять информацию о контакте с внешним миром с одной клетки на весь многоклеточный организм. Самое первое преимущество, которое дала такая примитивная нервная система многоклеточным, - это способность реагировать на внешние воздействия так же быстро, как простейшие одноклеточные.

У животных, прикрепленных к конкретному месту, - актиний, асцидий, малоподвижных моллюсков с крупными раковинами, коралловых полипов - несложные задачи: фильтрация воды и захват проплывающей мимо пищи. Поэтому нервная система таких малоподвижных организмов по сравнению с нервной системой активных животных устроена очень просто. Она в основном представляет собой небольшое окологлоточное нервное кольцо с совокупностью примитивных рефлексов. Тем не менее даже эти простые реакции протекают на несколько порядков быстрее, чем у растений такого же размера.

Свободноживущим кишечнополостным требуется более обширная нервная сеть. У них нервная система распределена почти равномерно по всему телу или по большей его части (исключение составляют скопления нервных клеток у подошвы и в области окологлоточного кольца), что обеспечивает быструю согласованную реакцию всего организма на раздражители. Равномерно распределенную нервную систему обычно называют диффузной. На различные воздействия организм таких живых существ откликается быстро, но неспецифически, то есть однотипно. Например, пресноводная гидра при любых информационных сигналах - если качнуть лист, на котором она сидит, прикоснуться к ней щетинкой или вызвать движение воды - реагирует одинаковым образом - сжимается.

Появление органов чувств

Следующим этапом в эволюции нервной системы стало появление нового качества - упреждающей адаптации. Это означает, что организм успевает подготовиться к изменению окружающей среды заранее, до непосредственного контакта с раздражителем. Для этого природа создала огромное разнообразие органов чувств, в основе работы которых лежат три механизма: химическая, физическая и электромагнитная чувствительность мембраны нервной клетки. Химическая чувствительность может быть представлена обонянием и контактным органом вкуса, осморецептором и рецептором парциального давления кислорода. Механочувствительность реализуется в виде слуха, органов боковой линии, грави- и терморецепторов. Чувствительность к электромагнитным волнам обусловлена наличием рецепторов внешних или собственных полей, светочувствительностью либо способностью воспринимать магнитные поля планеты и Солнца.

Три типа чувствительности в процессе эволюции выделились в специализированные органы, что неизбежно привело к повышению направленной чувствительности организма. Рецепторы сенсорных органов приобрели возможность воспринимать различные воздействия на расстоянии. В процессе эволюции органы чувств возникли у нематод, свободноживущих плоских и круглых червей, кишечнополостных, иглокожих и многих других примитивных живых существ. Такая организация нервной системы в стабильной среде вполне оправдывает себя. Животное недорогой ценой приобретает высокие адаптивные возможности. До тех пор, пока нет внешнего стимула, нервная система «молчит» и не требует особых расходов на свое содержание. Как только ситуация меняется, она воспринимает это органами чувств и отвечает направленной активностью эффекторных органов.

Однако с появлением упреждающей адаптации у живых существ возникли проблемы.

Во-первых, одни сигналы идут от фоторецепторов, другие - от хеморецепторов, а третьи - от рецепторов электромагнитного излучения. Как сравнить столь разнородную информацию? Сопоставить сигналы можно только при их однотипной кодировке. Универсальным кодом, позволяющим сравнивать сигналы из разных органов чувств, стал электрохимический импульс, генерирующийся в нейронах в ответ на информацию, полученную от органов чувств. Он передается с одной нервной клетки на другую за счет изменения концентрации заряженных ионов по обе стороны клеточной мембраны. Такой электрический импульс характеризуется частотой, амплитудой, модуляцией, интенсивностью, повторяемостью и некоторыми другими параметрами.

Во-вторых, сигналы от разных органов чувств должны прийти в одно и то же место, где их можно было бы сравнить, и не просто сравнить, а выбрать самый важный на данный момент, который и станет побуждением к действию. Это реально осуществить в таком устройстве, где были бы представлены все органы чувств. Для сравнения сигналов от разных органов чувств необходимо скопление тел нервных клеток, которые отвечают за восприятие информации различной природы. Такие скопления, называемые ганглиями или узлами, появляются у беспозвоночных. В узлах располагаются чувствительные нейроны или их отростки, что позволяет клеткам получать информацию с периферии тела.

Но вся эта система бесполезна без управления ответами на сигналы - сокращением или расслаблением мышц, выбросом различных физиологически активных веществ. Для осуществления функций как сравнения, так и управления у хордовых возникает головной и спинной мозг.

Формирование памяти

В постоянно меняющихся условиях окружающей среды простых адаптивных реакций становится недостаточно. К счастью, изменения среды подчиняются неким физическим и планетарным законам. Сделать адекватный поведенческий выбор в нестабильной среде можно, только сравнивая разнородные сигналы с аналогичными сигналами, полученными ранее. Поэтому в процессе эволюции организм вынужден был приобрести еще одно важное преимущество - возможность сравнивать информацию во времени, как бы оценивая опыт предыдущей жизни. Это новое свойство нервной системы называется памятью.

В нервной системе объем памяти определяется числом нервных клеток, вовлекаемых в процесс запоминания. Чтобы запомнить хоть что-то, надо иметь примерно 100 компактно расположенных нейронов, как у актиний. Их память краткосрочна, неустойчива, но эффективна. Если собрать актиний и поместить в аквариум, то все они воспроизведут предыдущую природную ориентацию. Следовательно, каждая особь помнит, в каком направлении «смотрело» ее ротовое отверстие. Еще более сложное поведение актинии обнаружили в экспериментах по обучению. К одним и тем же щупальцам этих животных в течение 5 дней прикладывали несъедобные кусочки бумаги. Актинии сначала отправляли их в рот, проглатывали, а потом выбрасывали. Через 5 дней они перестали есть бумагу. Затем исследователи стали прикладывать бумажки к другим щупальцам. На этот раз животные прекратили поедание бумаги значительно быстрее, чем в первом эксперименте. Этот навык сохранялся в течение 6-10 дней. Такие эксперименты демонстрируют принципиальные отличия животных, обладающих памятью, от существ, не имеющих никаких способов сохранять информацию о внешнем мире и о себе.

Нервная система после выхода позвоночных на сушу

Роль нервной системы стала особенно значительной после выхода позвоночных на сушу, который поставил бывших первичноводных в крайне сложную ситуацию. Они прекрасно приспособились к жизни в водной среде, которая мало походила на наземные условия обитания. Новые требования к нервной системе были продиктованы низким сопротивлением среды, увеличением массы тела, хорошим распространением в воздухе запахов, звуков и электромагнитных волн. Гравитационное поле предъявило крайне жесткие требования к системе соматических рецепторов и к вестибулярному аппарату. Если в воде упасть невозможно, то на поверхности Земли такие неприятности неизбежны. На границе сред сформировались специфические органы движения - конечности. Резкое повышение требований к координации работы мускулатуры тела привело к интенсивному развитию сенсомоторных отделов спинного, заднего и продолговатого мозга. Дыхание в воздушной среде, изменение водно-солевого баланса и механизмов пищеварения обусловили развитие специфических систем контроля этих функций со стороны мозга и периферической нервной системы.

Важные эволюционные события, приводящие к смене среды обитания, требовали качественных изменений в нервной системе.

Первым событием такого рода стало возникновение хордовых, вторым — выход позвоночных на сушу, третьим — формирование ассоциативного отдела мозга у архаичных рептилий.

Возникновение мозга птиц нельзя считать принципиальным эволюционным событием, а вот млекопитающие пошли намного дальше рептилий — ассоциативный центр стал выполнять функции контроля за работой сенсорных систем. Способность к прогнозированию событий стала для млекопитающих инструментом доминирования на планете.

А-Г — происхождение хордовых в илистых мелководьях;
Д-Ж — выход на сушу;
З,П — возникновение амфибий и рептилий;
К-Н — формирование птиц в водной среде;
П-Т — появление млекопитающих в кронах деревьев;
И-О — специализация рептилий.

В результате возросла общая масса периферической нервной системы за счет иннервации конечностей, формирования кожной чувствительности и черепно-мозговых нервов, контроля над органами дыхания. Кроме того, произошло увеличение размеров управляющего центра периферической нервной системы - спинного мозга. Сформировались специальные спинномозговые утолщения и специализированные центры управления движениями конечностей в заднем и продолговатом мозге. У крупных динозавров эти отделы превысили размеры головного мозга. Важно и то, что сам головной мозг стал крупнее. Увеличение его размеров вызвано повышением представительства в мозге анализаторов различных типов. В первую очередь это моторные, сенсомоторные, зрительные, слуховые и обонятельные центры. Дальнейшее развитие получила система связей между различными отделами мозга. Они стали основой для быстрого сравнения информации, поступающей от специализированных анализаторов. Параллельно развились внутренний рецепторный комплекс и сложный эффекторный аппарат. Для синхронизации управления рецепторами, сложной мускулатурой и внутренними органами в процессе эволюции на базе различных отделов мозга возникли ассоциативные центры.

Энергопотребление нервной системы

Насколько новые функции нервной системы окупают затраты на ее содержание? Этот вопрос является ключевым в понимании направления и основных путей эволюции нервной системы животных.

Обладатели развитой нервной системы столкнулись с неожиданными проблемами. Память обременительна. Ее надо поддерживать, «бесполезно» тратя энергию организма. Ведь воспоминание о каком-либо явлении может пригодиться, а может и никогда не понадобиться. Следовательно, роскошная возможность что-либо запоминать - удел энергетически состоятельных животных, животных с высокой скоростью обмена веществ. Но обойтись без нее нельзя - она нужна существам, активно адаптирующимся к внешней среде, использующим разные органы чувств, хранящим и сравнивающим свой индивидуальный опыт.

С появлением теплокровности требования к нервной системе еще более возросли. Любое повышение скорости метаболизма приводит к увеличению потребления пищи. Совершенствование приемов добывания пищи и постоянная экономия энергии - актуальные условия выживания животного с высоким метаболизмом. Для этого необходим мозг с развитой памятью и механизмами принятия быстрых и адекватных решений. Активная жизнь должна регулироваться еще более активным мозгом. Мозгу необходимо работать с заметным опережением складывающейся ситуации, от этого зависят выживание и успех конкретного вида. Однако повышение метаболизма мозга приводит к неизбежному возрастанию затрат на его содержание. Возникает замкнутый круг: теплокровность требует усиления обмена веществ, которое может быть достигнуто только повышением метаболизма нервной системы.

Энергетические издержки большого мозга

По устоявшейся, но необъяснимой традиции под размерами нервной системы понимают массу головного мозга. Относительную его массу вычисляют как отношение массы мозга к массе тела. «Рекордсменом» по величине относительного размера мозга считается колибри. Масса ее мозга составляет 1/12 массы тела. Для птиц и млекопитающих это рекордное отношение. Оно выше только у новорожденного ребенка - 1/7. Относительные массы головных ганглиев пчелы и муравья сопоставимы с относительными размерами головного мозга оленя, а одиночной осы - с мозгом льва... Следовательно, несмотря на общепринятые представления, относительную массу мозга нельзя рассматривать в качестве параметра для оценки интеллекта.

Исходя из величины относительной массы мозга обычно определяют и долю энергетических затрат, приходящуюся на «содержание» нервной системы. Однако в этих подсчетах, как правило, остается неучтенной масса спинного мозга, периферических ганглиев и нервов. Тем не менее все эти компоненты нервной системы, так же как и мозг, потребляют кислород и питательные вещества, а общая масса спинного мозга и периферической нервной системы может существенно превышать массу головного мозга.

На самом деле общий баланс энергетических затрат на функционирование нервной системы складывается из нескольких компонентов. Помимо мозга постоянно в активном состоянии находятся все периферические отделы, поддерживающие тонус мускулатуры, контролирующие дыхание, пищеварение, кровообращение и т. д. Понятно, что отключение одной из таких систем приведет к гибели организма. Нагрузка на эти системы постоянна, но нестабильна. Она меняется в зависимости от поведения. Если животное потребляет пищу, то активность пищеварительной системы возрастает и расходы на содержание ее нервного аппарата увеличиваются. Аналогично повышаются расходы на иннервацию и контроль за скелетной мускулатурой, если животное находится в активном движении. Однако различие между этими энергозатратами в активном состоянии и состоянии покоя относительно невелико, так как тонус мускулатуры или активность кишечника организм вынужден поддерживать постоянно.

Головной мозг тоже активен всегда. Память - это динамический процесс передачи нервного импульса с одного нейрона на другой. Поддержание как наследуемой (видоспецифической), так и приобретенной памяти крайне энергозатратно. Многие органы чувств работают, постоянно воспринимая и обрабатывая проходящий сигнал из внешней среды, что тоже требует непрерывного расходования энергии. Но все же потребление энергии мозгом в разных физиологических состояниях сильно различается. Если животное находится в состоянии относительного покоя, то мозг потребляет минимальное количество энергии. Если животное активно добывает пищу, пытается избежать опасности или находится в брачном периоде, затраты организма на содержание мозга существенно увеличиваются. Сытая и сонная львица затрачивает на содержание своего мозга намного меньше энергии, чем голодная во время охоты.

Энергетические затраты на содержание мозга различаются у животных разных систематических групп. Например, для первичноводных позвоночных характерны относительно небольшой головной, но высокоразвитый спинной мозг и периферическая нервная система. У ланцетника головной мозг не имеет четкой анатомической границы со спинным и идентифицируется только по топологическому положению и цитологическим особенностям строения. У круглоротых, хрящевых, лопастеперых, лучеперых и костистых рыб головной мозг невелик по сравнению с размерами тела. В этих группах доминирует периферическая нервная система. Она, как правило, в несколько десятков, а то и в сотни раз больше головного и спинного мозга вместе взятого. Например, у акул-нянек при массе тела около 20 кг головной мозг весит только 7-9 г, спинной - 15-20 г, а вся периферическая нервная система, по приблизительным оценкам, весит около 250-300 г, то есть головной мозг составляет только 3% массы всей нервной системы. Такой маленький мозг даже в состоянии высокой активности не может существенно повлиять на изменение энергетических затрат. Следовательно, бo"льшую часть энергетических расходов в нервной системе рыб можно считать постоянной. За счет этого они легко осуществляют мобилизацию организма при смене форм поведения. Избегание опасности, поиск добычи, преследование конкурирующей особи происходят в любой последовательности, прекращаются и начинаются почти мгновенно. Все, кто содержал аквариумных рыбок, много раз наблюдали подобные ситуации.

Для теплокровных животных с относительно большим мозгом становится критичным размер тела. Маленьким «головастикам» без высококалорийного интенсивного питания просто не обойтись. Мелкие насекомоядные съедают ежедневно огромное количество пищи. Бурозубка ежедневно потребляет в несколько раз больше массы собственного тела. Обильно питание мелких летучих мышей и птиц. У более крупных млекопитающих отношение масса нервной системы /масса тела увеличивается в пользу тела.Вместе с уменьшением относительных размеров нервной системы снижается и доля потребляемой ею энергии. В связи с этим крупное животное с большим мозгом находится в более благоприятном положении, чем небольшое.

Энергетические затраты на содержание мозга становятся ограничителем интеллектуальной активности для мелких животных. Допустим, что американский крот-скалепус решил попользоваться своим мозгом так же интенсивно, как приматы или человек. Крот массой 40 г обладает головным мозгом массой 1,2 г и спинным мозгом вместе с периферической нервной системой массой примерно 0,9 г. Имея нервную систему, составляющую более 5% массы тела, крот затрачивает на ее содержание около 30% всех энергетических ресурсов организма. Если он задумается над решением шахматной задачи, то расходы его организма на содержание мозга удвоятся, а сам крот моментально погибнет от голода. Мозгу крота потребуется столько энергии, что возникнут неразрешимые проблемы со скоростью получения кислорода и доставки компонентов обмена веществ из желудочно-кишечного тракта. Появятся трудности с выведением продуктов метаболизма нервной системы и ее охлаждением. Таким образом, мелким насекомоядным и грызунам не суждено стать шахматистами.

Однако даже при небольшом увеличении размеров тела возникает качественно иная ситуация. Серая крыса (Rattus rattus ) обладает нервной системой массой примерно 1/60 массы тела. Этого уже достаточно, чтобы достигнуть заметного снижения относительного метаболизма мозга. И активность, основанная на опыте животного, для крыс несопоставима с таковой у кротов и землероек.

У многих небольших животных с относительно большим мозгом возник механизм защиты организма от перерасхода энергии - торпидность, или впадание на несколько часов в спячку. Мелкие теплокровные вообще могут находиться в двух основных состояниях: гиперактивности и спячки. Промежуточное состояние малоэффективно, поскольку энергетические расходы не компенсируются поступающей пищей.

В физиологии крупных млекопитающих торпидность невозможна, но все же крупные теплокровные тоже различными способами защищают себя от повышенных энергозатрат. Всем известна длительная зимняя псевдоспячка медведей, которая позволяет не расходовать энергию во время неблагоприятного для добычи пищи периода. В отношении экономии энергии еще более показательно поведение кошачьих. Львы, гепарды, тигры и пантеры, как и домашние кошки, основное время проводят в полудреме. Подсчитано, что кошачьи около 80% времени неактивны, а 20% тратят на поиск добычи, размножение и выяснение внутривидовых отношений. Но у них даже спячка не означает почти полной остановки жизненных процессов, как у небольших млекопитающих, амфибий и рептилий.

Питание и развитие мозга

Из каких источников берет энергию мозг? Если у любого млекопитающего потребление кислорода мозгом становится меньше 12,6 л/(кг·ч), наступает смерть. При уменьшении количества кислорода мозг может сохранять активность только 10-15 секунд. Через 30-120 секунд угасает рефлекторная активность, а спустя 5-6 минут начинается гибель нейронов. Собственных кислородных ресурсов у нервной ткани практически нет. Тем не менее совершенно неверно связывать интенсивность метаболизма мозга с общим потреблением кислорода. Энергетические затраты на содержание мозга складываются еще и из потребления питательных веществ, а также из поддержания водно-солевого баланса. Мозг получает кислород, воду с растворами электролитов и питательные вещества по законам, не имеющим никакого отношения к интенсивности метаболизма других органов. К примеру, у землеройки потребление кислорода составляет 7,4 л/ч, а у слона - 0,07 л/ч на 1 кг массы тела. Тем не менее величины потребления всех «расходных» компонентов не могут быть ниже определенного уровня, который обеспечивает функциональную активность мозга.

Стабильное снабжение мозга кислородом достигается в разных систематических группах за счет различий в скорости кровотока. Скорость кровотока зависит от частоты сердечных сокращений, интенсивности дыхания и потребления пищи. Чем меньше плотность капиллярной сети в ткани, тем выше должна быть скорость кровотока для обеспечения необходимого притока в мозг кислорода и питательных веществ.

Сведения о плотности расположения капилляров в головном мозге животных весьма отрывочны. Однако существует общая тенденция, показывающая эволюционное развитие капиллярной сети мозга. У прудовой лягушки длина капилляров в 1 мм 3 ткани мозга составляет около 160 мм, у цельноголовой хрящевой рыбы - 500, у акулы - 100, у амбистомы - 90, у черепахи - 350, у гаттерии - 100, у землеройки - 400, у мыши - 700, у крысы - 900, у кролика - 600, у кошки и собаки - 900, а у приматов - 1200-1400 мм. Надо учесть, что при сокращении длины капилляров площадь их контакта с нервной тканью уменьшается в геометрической прогрессии. Поэтому для сохранения минимального уровня снабжения мозга кислородом у землеройки сердце должно сокращаться в несколько раз чаще, чем у приматов: у человека эта величина составляет 60-90, а у землеройки - 130-450 ударов в минуту. Кроме того, масса сердца человека составляет около 4%, а землеройки - 14% массы всего тела.

Итак, нервная система млекопитающих в процессе эволюции стала крайне «дорогим» органом. Расходы на содержание мозга млекопитающих сопоставимы с расходами на содержание мозга человека, на которые в неактивном состоянии приходится примерно 8-10% энергетических затрат всего организма. Мозг человека составляет 1/50 массы тела, а потребляет 1/10 всей энергии - в 5 раз больше, чем любой другой орган. Прибавим расходы на содержание спинного мозга и периферической системы и получим: около 15% энергии всего организма в соcтоянии покоя расходуется на поддержание активности нервной системы. По самым скромным оценкам, энергетические затраты только головного мозга в активном состоянии возрастают более чем в 2 раза. Учитывая общее повышение активности периферической нервной системы и спинного мозга, можно уверенно сказать, что около 25-30% всех расходов организма человека приходится на содержание нервной системы.

Чем меньше времени мозг работает в интенсивном режиме, тем дешевле обходится его содержание. Минимизация времени интенсивного режима работы нервной системы в основном достигается большим набором врожденных, инстинктивных программ поведения, которые хранятся в мозге как набор инструкций. В целях экономии энергии мозг почти не используется для принятия решений, основанных на личном опыте животного. Парадокс заключается в том, что в результате эволюции был создан инструмент для реализации самых сложных механизмов поведения, но энергоемкость такой суперсовершенной нервной системы оказалась очень высокой, поэтому все млекопитающие инстинктивно стараются использовать мозг как можно реже.