Мозг животных эволюция. Мы теряем мозг: выживает глупейший. Общая характеристика мозга

С древнейших времен человек считал себя главным приматом на земле, полагаясь на умственные способности, которые кардинальным образом отличаются от большинства живых существ. Однако почему именно человек достиг такого высокого интеллектуального развития и поставил себя на место предводителя этой земли, а не другие также достаточно умные существа, например, дельфин?

Эволюционный раздел психологии позволяет ответить на незаурядные вопросов. Давайте разберемся, как развивался мозг человека.

Рассмотрим, где находятся мозги.

1. Головной

Расположен в полости черепной коробки, которая сформирована костями. Его размерность составляет примерно 1.3 кг, что является довольно большим. Мозг отвечает за функциональность когнитивных и двигательных способностей, он продолжает работать даже во сне.

1. Продолговатый

Является частью головного и представляется как переход в спинной. Локализуется у основания черепа, поэтому перелом может спровоцировать повреждения. Проходит в узенькое отверстие и связывается со спинным мозгом, поэтому даже незначительные травмы могут привести к летальным последствиям.

1. Спинной

Дужки позвонков обращены назад и формируют костные кольца, которые при сложении, образовывают спинномозговой канал. Располагается вдоль всего позвоночника и заканчивается в области поясницы.

1. Костный

Белый, расположен внутри трубчатых костей, а красный образуется в участках формирования клеток. Он отвечает за обновление крови, поэтому здоровый мозг позволяет избежать лейкемии, анемии и других болезней крови.

Зачем людям такой сложный орган как мозг и как он нам достался? Почему нам нужно так много нейронов? Разве нам не хватит, например, двадцати тысяч нервных клеток, имеющихся у улитки, которая уже много миллионов лет прекрасно выживает и адаптируется в своей среде. 6-7 миллионов лет, назад засушливый климат Земли, значительно сократил территории тропических лесов, где в основном и обитали древние приматы. Им пришлось приспосабливаться к новым условиям, к жизни в саванне. Перебежки между деревьями и кустарниками все чаще древние приматы делали на задних конечностях, чтобы осматриваться, видеть соплеменников, источники пищи или своих врагов. Около трех миллионов лет назад – это были первые шаги наших далеких предков. Скорее всего, это произошло на территории современной восточной Африки.

Примерно 500-600 тысяч лет назад они разделились на несколько линий. Одна из которых привела к неандертальскому человеку, а другая – к человеку разумному. В то же время от Африки и Европы до Месопотамии и Сибири, близкие родственники Homo Sapiens – гейдельбергский человек, Денисовский человек, Родезийский человек и другие. Каждый из них превосходил наших предков по физической силе и объему головного мозга. Чтобы выжить человеку разумному, нужно было меняться, развивать новые качества тела и психики.

Есть такие понятия – эволюция поведения и эволюция структуры мозга. Они идут в параллели. Чем сложнее , тем сложнее поведение. Если что и заставляет животных эволюционировать, так это соревнование между видами. Чтобы выжить в этой конкуренции, им нужно было отличаться как-то от других видов. И не исключено, что позволили нашему виду выжить и оккупировать планету, истребив всех остальных конкурентов.

Люди постоянно задаются одним и тем же вопросом: ? Каждый отвечает по своему, но у природы есть один простой ответ – продолжение рода. Все на что мы биологически запрограммированы – это передача генетической информации следующему поколению. Как бы мы о себе не думали, но в этом мы не отличаемся от той же улитки. Любой на земле вынужден решать три важнейшие задачи: размножение, питание и доминирование.

Если с размножением и питанием все очевидно, то, что означает доминантность? Любая особь вынуждена доказывать свое превосходство над соплеменниками, иначе соплеменники затопчут. Это возвращает нас к тому, с чего мы и начинали – к соревнованию, конкуренции. Мозг решает эти три биологические задачи на автопилоте, без нашего волевого участия. Мозг контролирует уровень гормонов в крови, которые, таким образом, реализуют наши потребности в сексе, питании и стремлении побеждать.

Например, есть области мозга, которые отвечают за совершенно конкретную ситуацию. Эти нейроны реагируют на уровень глюкозы в крови и посылают сигнал мозгу, например: нужно добыть еду. И это делается бессознательно, естественным образом, как движение руки или ноги. И этим мы похожи на современных приматов. Но почему же их предки так и остались обезьянами – мы ?

Мозг человека и мозг шимпанзе

Если бы не разница в размерах, то их почти невозможно различить. Значительная часть мозга – это структуры, так называемой, лимбической системы. Это одна из самых древних частей мозга, которая появилась еще у первых позвоночных. Лимбическая практически ни чем не отличается от своего аналога у обезьян. Зона ее ответственности – это те самые животные инстинкты: размножение, питание, доминантность. Потом появились эмоции и память.

Тонкий слой серого вещества покрывает все извилины и борозды больших полушарий головного мозга. Это новая кора – неокортекс, которая появилась еще у низших млекопитающих. У шимпанзе она уже достаточно развита, но только у человека новая кора не просто покрывает большие полушария мозга, но и значительно усложняется. Именно с развитием новой коры ученые связывают появление творческого мышления и сознания.

Гипноз и человеческий мозг

– это своего рода инструмент, который позволит нам рассмотреть механизмы некоторых психических функций человека. Как правило, эти функции связаны с работой коры больших полушарий головного мозга. Вы точно знаете, как выглядят ваши родители, друзья, коллеги по работе или просто знакомые люди. Пусть даже знаете вы их просто по фотографиям или кино. А теперь представьте, если такие знакомые лица при помощи гипноза станут вдруг для вас абсолютно чужими. Утратив даже такую способность как распознавание лиц, мы теряем и часть себя. И эта способность – заслуга нашего неокортекса.

Или, например, мы можем решать большое количество задач: логические, на пространственное и т.д. Но лиши нас этой возможности и мы не сможем разобрать даже простую головоломку.

В любой момент времени мы можем представить, что будем делать через час или через день, то есть планировать свою жизнь. Знаем как выглядит знакомый нам человек. Мы способны среди десятков предметов выбрать тот, который принадлежит нам. И это лишь малая часть того, чем мы обязаны нашему неокортексу. Что же заставило эту часть мозга увеличиться в размерах и дать нам неоспоримое преимущество пред остальными приматами?

Возможные причины увеличения человеческого мозга

Основная происходила в кронах деревьев, когда происходило развитие сенсомоторной чувствительности; наши предки воспользовались свободным обонянием и сформировали кору головного мозга. Наша кора, которой мы думаем, то есть все, что покрыто бороздами и извилинами – это как раз то место, которое произошло в прошлом из полового обоняния. Именно поэтому все наши поступки, одежда, слова, проходят через фильтр половых отношений. Это наше и наказание, и преимущество, позволяющее писать красивые стихи, но с другой стороны, не позволяющее детям учиться, замыкая их поведение на половые процессы.

До сих пор не совсем понятно, что послужило причиной резкого увеличения объемов мозга в новой коре и когда это случилось, потому что по данным палеонтологии даже у очень древних людей мозг уже довольно велик. Тем не менее, похоже, что это было какое-то достаточно взрывное изменение.

Наши наиболее продвинутые предки, очевидно жившие в условиях непростой конкуренции, вынуждены были научиться думать. Те из них, кто это делал лучше, получил шанс занять более высокое положение в сообществе и в итоге, оставить больше потомства.

Ленивый работяга мозг

Но за увеличение мозга пришлось заплатить. Наш мозг самый энергозатратный орган. При интенсивной умственной деятельности он потребляет до 25% всей энергии, хотя его масса составляет лишь два процента от общей массы тела.

Даже небольшое перенапряжение грозило организму настоящим энергетическим кризисом. Позволив себе такой дорогой мозг, организм вынужден был изменяться, избавляться от всего лишнего, чтобы потом мозг никогда не испытывал перебоев с питанием.

И думает-то только лишь для того, чтобы ничего не делать. Наш мозг устроен таким образом, что он готов напрячься на некоторое время, а потом ничего не делать, понизив энергетические расходы. Возникла задача – быстро ее решить и тут же отключиться. Для этого и создавался мозг.

Наш мозг постоянно находится в работе. Неважно спим мы или смотрим телевизор, или играем в компьютерные игры, или на экзамене пытаемся решить какую-то очень сложную задачу. Потребление энергии нашим мозгом практически постоянно. Он постоянно нуждается в потоке глюкозы и кислорода, чтобы эту глюкозу окислять. И это очень важно для мозга, когда в него постоянно поступают глюкоза и кислород. Например, есть некоторые виды других животных, в мозг которых глюкоза не поступает и они без нее и кислорода могут обойтись достаточно долгое время. А у нас нет.

Мы знаем, что если нам чуть-чуть не хватает кислорода или у нас чуть-чуть низкий уровень глюкозы, то мы можем легко потерять сознание. То есть мозг при кислородном голодании либо нехватки глюкозы практически отключается. Человеческий мозг не может голодать в отличие от других органов, которые могут накапливать и тратить ее по мере необходимости. А мозг расходует энергию прямо при ее поступлении. Любое ухудшение кровоснабжения, остановка сердца и через пять-семь минут наступают структурные изменения и мозг умирает.

Всем известно про серое и белое вещество мозга. Серое вещество мозга – это нервные клетки, нейроны. А белое – их отростки. В головном мозге серое вещество – это кора. В спинном – его сердцевина. Это то, что обеспечивает процессы восприятия, памяти, мышления и управления мышцами.

Интересна другая проблема антропосоциогенеза – эволюция мозга. При восстановлении черепов ископаемых высших приматов и гоминид было выявлено различие в объемах мозга по сравнению с мозгом современного человека. Возникла идея количественной грани между обезьяной и человеком: ископаемые, имеющие объем менее – 700-800 см³ - обезьяны, более – люди. Позже оказалось, что определённую роль играют не столько масса мозгового вещества, сколько его структура.

Новые функции привели к изменению структуры в коре больших полушарий. В связи с орудийной деятельностью началось увеличение мозга в двух очагах: нижнем теменном (связан с действием рук) и нижнем лобном (двигательная зона устной речи). Далее сформировались новые эпицентры – зоны, находящиеся в месте смыкания частей коры, регулирующих зрение, слух и осязание, отвечающие за переработку информации, поступающей извне. Последняя зона роста – лобные доли – центры ассоциативного, абстрактного и т.д. мышления.

Мозг человека по сравнению с мозгом шимпанзе не имеет ни одного нового типа клеток или тканей, отдельные части имеют аналогичные пропорции. Различие заключается в меньшей у человека плотности упаковки нейронов в коре, в большем числе нейронов коры с короткими аксонами нейроглиальных клеток на единицу объема коры. Соотношение абсолютного числа нейронов коры человеческого мозга и коры шимпанзе равно 1,4:1.

Только количественные характеристики не объясняют принципиального различия в поведении и психики этих двух видов.

По Иванову, правое полушарие «специализируется» на решении пространственных задач, распознавании нечленораздельных звуков, в нем хранится информация об именах существительных и их коннотатах. Оно распознает иероглифы, низкие звуки, лица людей. Правое полушарие оперирует с конкретным временем в конкретном пространстве, «не понимает» глаголов и «не способно» лгать.

Левое полушарие моложе правого. Оно «отвечает» за анализ речи, распознавание высоких звуков. Левое полушарие оперирует с абстрактными понятиями. Современные исследования указывают на доминирование левого полушария над правым, но Иванов подчеркивает, что эта доминанта относительна и возникает в процессе взросления и обучения.

Российские биологи, основываясь на результатах экспериментов с белыми мышами и анализах медицинской статистики, предположили, что в течение последнего десятилетия происходит глобальный сдвиг от доминанты левого полушария в сторону активности правого.

По Сперанскому, это свидетельствует о том, что «мы меняемся от рационалистической доминанты к мистической – доминированию интуитивного мышления». Этим он объяснял рост сообщений о паранормальных явлениях, рост иррациональных настроений.

В науке сформировался ряд гипотез, описывающих причины значительного развития мозга в антропосоциогенезе.

1). Шведский исследователь Линдблад описывает южноамериканских индейцев, живущих в тропическом лесу. Предшественниками их индейцы называют «безволосую обезьяну», или «икспитека», ведшую водный образ жизни. Для него было характерна редуцированная волосатость, прямохождение и длинные волосы. Новый образ жизни повысил выживаемость, мутационные изменения наследственных структур повлекли приспособление к водной среде. Это выразилось в уменьшении волосатости тела и развитии слоя подкожного жира. Особенно мощный слой подкожного жира был у детей в первые годы. Ноги у икспитека были длиннее рук, большие пальцы ног не противопоставлены и направлены вперёд. Осанка при хотьбе прямая, возможно, как у нас. Дальнейшее развитие черепа и мозга привело к появлению человека современного типа.

2). Эта гипотеза сформировалась в рамках исследований по «космическому катастрофизму», связывающему возникновение человека со вспышкой близкой сверхновой звезды. Зафиксировано, что её вспышка по времени приблизительно соответствует возрасту древнейших останков человека разумного (30-60 тыс. лет назад).

Ряд антропологов считает, что появление человека вызвано мутацией. А импульс гамма и рентгеновского излучения от вспышки сверхновой звезды (1 год) сопровождался кратковременным увеличением числа мутаций из-за увеличения ультрафиолетового излучения как мутагенного агента.

Иными словами, жесткое излучение, порождённое вспышкой сверхновой звезды, могло вызвать необратимые изменения в клетках мозга некоторых животных, в том числе и гоминид или рост самого мозга. Это могло привести к формированию разумных мутантов вида «человек разумный».

3). Современный человек – мутант, возникший вследствие инверсии земного магнитного поля. Установлено, что земное магнитное поле, которое в основном задерживает космическое излучение, по неизвестным причинам иногда ослабевает. Тогда происходит перемена геомагнитных полюсов – геомагнитная инверсия. Во время таких инверсий степень космического излучения резко возрастает. Исследуя историю Земли, учёные пришли к выводу, что в начале трёх последних миллионов лет полюса Земли четыре раза менялись местами. В пользу этой гипотезы говорит также факт, что человек появился в то время и в тех местах, где сила радиоактивных излучений оказалась интенсивной для изменения человекообразных обезьян. Такие условия сложились 3 млн. лет назад В Южной и Восточной Африке – в период отделения человека от мира животных. Именно в это время, по мнению геологов, из-за сильных землетрясений обнажились залежи радиоактивных руд.

Возможно, вызванные радиацией мутации изменили австралопитека: он стал способен совершать действия, необходимые для его безопасности и обеспечения пищей. В соответствии с этой гипотезой питекантроп появился 640 тыс. лет назад во время второго изменения геомагнитных полюсов. В 3 инверсию появился неандерталец, в 4 – современный человек.

4). Возможно, наиболее ранней формой охоты у гоминид была индивидуальная охота, состязание на выносливость. Такая охота требует многочисленных марш-бросков по саванне и должна вызвать сильный тепловой стресс, который угрожает расстройством деятельности нейронов коры, весьма чувствительных к росту температуры.

В итоге наступает временное нарушение пространственной ориентации и памяти. Человек обладает уникальной адаптацией, которой нет у других приматов. Она предохраняет тело от перегрева и облегчает потерю тепла через выделение и испарение (отсутствие волосяного покрова, исключительно развитая)

Существовали две точки зрения на эволюцию мозга гоминид. Одни исследователи считали главным показателем развития размеры мозга, его объем. Другие авторы придавали большее значение структурным качественным преобразованиям коры.

Сторонники первой точки зрения считали основным критерием выделения семейства гоминид размеры мозга. В связи с этим существовала гипотеза "мозгового рубикона", выдвинутая английским антропологом А. Кизсом. Суть ее состоит в следующем - по объему мозга современные и ископаемые гоминиды оказывались как бы на разных берегах символической реки Рубикон. На одном берегу - австралопитековые, объем мозга, которых не превышает 700 куб. см, на другом берегу - все ископаемые и современные люди с мозгом не менее 850 куб.см. А. Кизс предположил, что существует "критическая масса" мозга, без которой невозможно изготовление орудий и другие сложные формы поведения. Такая масса составляет, по его мнению, 750 куб.см. Иными словами, если объем мозга равен 700 куб.см, то это еще не человек, а если 755 куб.см - то уже человек.

Как известно, объем головного мозга как таксономический признак имеет малую ценность. Его величина вариабельна даже в пределах одного вида. Его показатели могут перекрываться у нескольких видов. Поэтому сторонники второй точки зрения главным морфологическим критерием выделения семейства гоминид считали систему прямохождения. Увеличение размеров мозга, безусловно, характерно для приматов. Однако большее значение в эволюции мозга гоминид имели качественные перестройки коры, появление у гоминид новых специфических человеческих областей коры головного мозга.

Можно заключить, что в эволюции головного мозга гоминид сочетались увеличение размеров мозга и перестройка его отдельных участков с увеличением зон абстрактного мышления и уменьшением зон чувственного восприятия. За период от 4 млн лет до 10 тыс. лет назад мозг вырос от 500 до 1500 куб.см (в среднем), т.е. в 3 раза. Причем на более поздних этапах антропогенеза развитие мозга опережало развитие зубной системы и локомоторного аппарата. Еще большие изменения происходили в микроструктуре мозга. В. И. Кочеткова связывает изменения, происходившие в макро- и микроструктуре мозга гоминид, с их деятельностью.

Существует мнение, что укрупнение головного мозга у млекопитающих сопровождалось увеличением размеров тела. И. Эйсенберг назвал эту связь "энцефализацией". Вес головного мозга связан с весом тела. Абсолютный вес мозга больше у крупных животных, чем у мелких. Относительный вес мозга - вес мозга/вес тела у крупных животных в среднем меньше, чем у мелких.

Я. Я. Рогинский (1978) ввел индекс E2/S, где Е - вес мозга, S - вес тела. Этот индекс позволяет сравнивать животных по степени их церебрализации более объективно. У животных, имеющих аналог руки, - паукообразная обезьяна с осязательным хватательным хвостом (8,64), слон с хоботом (9,62) и др., - этот индекс имеет наибольшие указатели среди млекопитающих. У человека этот индекс равен 32. Р. Фоули полагает, что укрупнение головного мозга у гоминид является следствием питания мясом. Причем основное влияние на увеличение размеров головного мозга оказывало изменение стратегий поиска пищи. Разнообразие пищевого рациона, расширение охотничьих территорий было взаимосвязано с усложнением социальных связей, усилением кооперации и заботы о молодых, об их обучении. В свою очередь, развитие социальности и средств коммуникации также вело к развитию мозга.

Помимо экологических и поведенческих существуют гипотезы, объясняющие увеличение мозга генетическими факторами.

Гипотеза мутации. Считают, что такие явления, свойственные человеку, как мясоедение, гиперсексуальность и проявление агрессивности, могли возникнуть как мутация. Причиной последней могла быть жизнь в условиях повышенной радиации.

Гипотеза изоляции - гетерозиса. Ускоренную эволюцию мозга в эпоху плейстоцена связывают с демографическими изменениями популяции древнейших гоминид. Речь идет о крупных популяциях, подразделенных на много мелких домов, почти не скрещивающихся между собой. Предполагают, что при скрещивании ранее изолированных групп возникал новый стимул развития головного мозга в виде эффекта гетерозиса. Гетерозис - это увеличение размеров тела и внутренних органов вследствие скрещивания отдаленных групп (Никитюк, Чтецов, 1983).

10. Социальные факторы происхождения человека

К социальным факторам антропогенеза относят труд, общественный образ жизни, развитое сознание и речь. Роль социальных факторов в антропогенезе была раскрыта ф. Энгельсом в работе "Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека" (1896). Этим факторам принадлежала ведущая роль на более поздних этапах становления человека.

Важнейший фактор эволюции человека - труд. Способность изготавливать орудия труда свойственна только человеку. Животные могут лишь использовать отдельные предметы для добывания пищи (например, обезьяна использует палку, чтобы достать лакомство).

Трудовая деятельность способствовала закреплению морфологических и физиологических изменений у предков человека, которые называют антропоморфозами.

Важным антропоморфозом в эволюции человека было прямохождение. В течение многих поколений в результате естественного отбора сохранялись особи с наследственными изменениями, способствующими прямохождению. Постепенно сформировались приспособления к прямохождению: S-образный позвоночник, сводчатая стопа, широкие таз и грудная клетка, массивные кости нижних конечностей.

Прямохождение привело к высвобождению руки. Сначала рука могла выполнять лишь примитивные движения. В процессе труда она совершенствовалась, стала выполнять сложные действия. Таким образом, рука является не только органом труда, но и его продуктом. Развитая рука позволила человеку изготавливать примитивные орудия труда. Это дало ему значительные преимущества в борьбе за существование.

Совместная трудовая деятельность способствовала сплочению членов коллектива, вызывала необходимость обмена звуковыми сигналами. Общение способствовало развитию второй сигнальной системы - общению при помощи слов. Сначала наши предки обменивались жестами, отдельными нечленораздельными звуками. В результате мутаций и естественного отбора шло преобразование ротового аппарата и гортани, формирование речи.

Труд и речь влияли на развитие мозга, мышление. Так в течение длительного времени в результате взаимодействия биологических и социальных факторов осуществлялась эволюция человека.

Если морфологические и физиологические особенности человека передаются по наследству, то способность к трудовой деятельности, речь и мышление развиваются только в процессе воспитания и образования. Поэтому при длительной изоляции ребенка у него не развиваются совсем или развиваются очень плохо речь, мышление, приспособленность к жизни в обществе.

Формирование головного мозга у зародышей всех позвоночных начинается с появления на переднем конце нервной трубки вздутий - мозговых пузырей. Вначале их образуется три, а затем пять. Из пе­реднего мозгового пузыря в дальнейшем образуется передний и про­межуточный мозг, из среднего - средний мозг, а из заднего - мозжечок и продолговатый мозг. Последний без резкой границы переходит в спинной мозг

В нервной трубке есть полость - невроцель, которая в ходе образо­вания пяти мозговых пузырей формирует расширения - мозговые же­лудочки (у человека их 4).В этих участках мозга различают дно (основание) и крышу (мантия). Крыша располагается над - а дно под желудочками.

Вещество мозга неоднородно - представлено серым и белым веще­ством. Серое - это скопление нейронов, а белое образовано отростка­ми нейронов, покрытыми жироподобным веществом (миелиновой оболочкой), которое придает веществу мозга белый цвет. Слой серого вещества на поверхности крыши любого отдела мозга называется ко­рой.

Большую роль в эволюции нервной системы играют органы чувств. Именно концентрация органов чувств на переднем конце тела обусловила прогрессивное развитие головного отдела нервной труб­ки. Полагают, что передний мозговой пузырь сформировался под влиянием обонятельного, средний - зрительного, а задний - слухового рецепторов.

РЫБЫ

Передний мозг небольшой, не разделен на полушарии, имеет толь­ко один желудочек. Его крыша не содержит нервных элементов, а образована­ эпителием. Нейроны сосредоточены на дне желудочка в полосатых­ телах и в отходящих спереди от переднего мозга обонятельных долях. По существу, передний мозг выполняет функцию обоня­тельного центра.

Средний мозг является высшим регуляторным и интегративным центром. Он состоит из двух зрительных долей и является наиболее крупным отделом мозга. Такой тип мозга, где высшим регуляторным центром является средний мозг, называется ихтиопсидпым .

Промежуточный мозг состоит из крыши (таламуса) и дна (гипоталамуса) С гипоталамусом связан гипофиз, а с таламусом - эпифиз.

Мозжечок у рыб хорошо развит, поскольку их движения отлича­ются большим разнообразием.

Продолговатый мозг без резкой границы переходит в спинной мозг и в нем сосредоточен пищевой, сосудодвигательный и дыхатель­ный центры.

От мозга отходит 10 пар черепно-мозговых нервов, что характерно для низших позвоночных

Амфибии

У амфибий имеется ряд прогрессивных изменений в головном мозге, что связано с переходом к наземному" образу жизни, где усло­вия по сравнению с водной средой более разнообразны и характери­зуются непостоянством действующих факторов. Это привело к про­грессивному развитию органов чувств и соответственно - прогрессив­ному развитию головного мозга.

Передний мозг у амфибии в сравнении с рыбами значительно крупнее, в нем появилось два полушария и два желудочка. В крыше переднего мозга появились нервные волокна, образующие первичный мозговой свод - архипаллиум . Тела нейронов располагаются в глуби­не, окружая желудочки, в основном в полосатых телах. Все еще хорошо развиты обонятельные доли.

Высшим интегративным центром остается средний мозг (ихтиопсидный тип). Строение такое же, как у рыб.

Мозжечок связи с примитивностью движений амфибий имеет вид небольшой пластинки.

Промежуточный и продолговатый мозг такие же, как у рыб. От головного мозга отходят 10 пар черепно-мозговых нервов.