Чотири найбільші міфи про мозку людини
Що робить мозок людини таким особливим? Так, звичайно, він великий, але втім, не найбільший із існуючих. Також стверджується, що у мозку перебуває сто мільярдів нейронів, але звідки взялися ці цифри, і як вона співвідноситься з кількістю нейроном в інших живих істот?
Можна подумати, що відповіді на ці питання відомі, але є велика ймовірність того, що ми були серйозно дезінформовані в питаннях специфічності нашого мозку, порівняно з мізками інших істот нашої планети. Нижче чотири найбільші міфи, що стосуються мозку людини.
Міф №1: Людський мозок складається із ста мільярдів нейронів
Нейрони є фундаментальними будівельними цеглинами будь-якої нервової системи. Це специфічні клітини з деревоподібними відростками, які розходяться у різні боки, стикаючись з відростками інших клітин. В результаті формується хімічна та електрична мережа, яка і є нашим мозком. Ці клітини займаються обробкою інформації про наше оточення, проводять управління нашими діями відповідно до нього, контролюють наші неусвідомлювані тілесні функції. Саме нейрони дають нашому мозку можливість ефективно і швидко виконувати різні дії, чого не може досягти будь-яка з машин, що створюються.
Якщо враховувати незамінність цих клітин, можна припустити, що вчені можуть визначити, скільки нейронів перебуває у голові. Більше того, багато років ми думали, що знаємо це. Якщо подивитися підручники з нейробіології, наукові журнали та дослідження, то можна виявити, що число нейроном у мозку людини в них зазначено як сто мільярдів, причому зазвичай, не наводиться жодних посилань.
Чому немає посилань? Нейробіолог лікарГеркулано-Хаузел вважає, що так вийшло через те, що прямі оцінки загальної кількості нейронів не робилися до 2009 року, коли вона з групою вчених провели дослідження мозку чотирьох померлих людей. Вони розріджували їх за допомогою техніки, яка називається «ізотропна фракталізація». Кожен мозок був розчинений у гомогенну емульсію, так званий «мозковий суп». Було проведено вивчення зразків цього «супу», що дозволило підрахувати кількість нейронів у зразках, а потім провести екстраполяцію, щоб дізнатися загальну кількість нейронів у кожному з мозкових «тортиків».
За словами Геркулано-Хаузела, які з'явилися у підкасті до журналу Nature, вдалося виявити, що в середньому людському мозку міститься близько 86 мільярдів нейронів. Жоден із досліджених зразків не містив ста мільярдів цих клітин. Вона зазначила, що може здатися, що це не така істотна різниця, але 14 мільярдів нейронів дорівнюють розміру мозку, наприклад, бабуїна, або майже половині мозку горили. Тож насправді це цілком суттєва різниця.
Міф №2: Чим більший розмір мозку, тим він кращий
Якщо зібрати разом кілька близьких видів живих істот, і порівняти їх мізки, можна буде помітити кореляцію між когнітивними особливостями і абсолютним розміром мозку. Наприклад, у ссавців примати (до яких належать і люди) і китоподібні (наприклад, дельфіни) мають більші мізки, ніж, припустимо комахоїдні (наприклад, мурахоїд). Також вони перевершують останніх у розумових здібностях. Якщо ґрунтуватися лише на цьому спостереженні, що можна зробити висновок, що розмір мозку – це добрий предиктор когнітивних можливостей.
Але подібний висновок «більше – значить краще» руйнується, якщо почати порівняти особини різнихвидів. Наприклад, у корів мозок більший, ніж практично у будь-якого виду мавп. При цьому у корів практично однозначно слабші розумові здібності, ніж майже у всіх приматів з меншим розміром мозку. Подібним чином, якщо взяти мозок капібари, який важить трохи більше ніж сімдесят грамів, то її когнітивні здатності не зрівнятися з мавпочкою капуцину, вага мозку якої близько 50 грамів.
А найкращим доказом того, що «більше не обов'язково краще», стане порівняння мозку людини з мозком найбільших ссавців, наприклад, слона чи кита. Середній мозок людини важить приблизно 1200 грамів, слона – приблизно вчетверо менше, але рекордсмен кашалот, його мозок важить приблизно 6800 грамів.
Чому з мозком, який більший за людський у шість разів, кашалоти досі не поневолили людство?
Міф №3: У людського мозку найбільший розмір у порівнянні з розмірами тіла
Цей міф залишився ще з часів Аристотеля, який написав у 335 році до нашої ери, що у людини найбільший мозок із усіх тварин у порівнянні з розмірами його тіла. У подібну пастку можна потрапити, якщо спробувати пояснити відмінності між розмірами мозку та інтелектом, допустимо у кашалоту та людини. У наш час подібне пояснення використовується багатьма людьми, щоб переконати себе, що на інтелект впливає не абсолютний розмір або вага мозку, а співвідношення між вагою мозку та вагою тіла.
Але якщо вивчити цю логічну побудову, можна виявити, що з неї випливає ще одна неточна картина в порівнянні з тим, що ми можемо спостерігати в природі. Дійсно, співвідношення ваги мозку до ваги тіла у людини вище, ніж у слона (приблизно 1/40 проти 1/560). Але вона приблизно дорівнює подібному співвідношенню миші, а іноді можназустріти й менші відносини, наприклад, 1/12 в деяких птахів.
Вченими була придумана складна система оцінки, яка називається «фактор енцефалізації (EQ), яка має обійти обмеження базового ставлення мозку до тіла. У ньому вимірюється співвідношення мозку і тіла тварини лише в порівнянні з іншими тваринами, у яких приблизно подібний розмір.
Вчені провели порівняння факторів енцефалізації у різних тварин, виявивши, що у людей цей фактор вищий, ніж у решти живих істот на планеті.
Міф №4: У мозку більшого розміру нейронів більше, ніж у маленькому мозку
Але навіть у факторі енцефалізації є одна вада, яка полягає в тому, що у більшого мозку не обов'язково більше нейронів, ніж у маленького. Цей факт знову призводить нас до міфу №1 і до питання, яка кількість нейронів міститься в людському мозку.
Вченим вже досить давно відомо, що розмір мозку тварин може відрізнятися у різних видів. Але донедавна більшість досліджень припускало, що щільність нейронів (їх кількість, віднесеної до маси мозку) більш менш постійна величина серед тварин різних класів.
Цей міф був викритий дослідженнями професора Геркулано-Хаузела разом групою вчених, з допомогою згаданого «мозкового супу». Вони вимірювали загальну кількість нейронів у мозку різних видів ссавців. Результати досліджень показали, що у різних ссавців різні «правила розрахунку» їхньої кількості.
Дослідникам вдалося виявити, що мізки приматів збільшуються у розмірі майже з такою ж швидкістю, з якою зростає кількість нейронів у них. Якщо порівняти 1 грам нейронної тканини мозку великого примату з 1 грамом тканини мозку меншого примату, число нейронів виявиться приблизнооднаковим.
А якщо взяти гризунів, то розміри їх мозку збільшуються швидше, ніж кількість нейронів. Як результат, у більших гризунів менше нейронів на 1 г нейронної тканини, ніж у дрібних різновидів.
У мозку комахоїдних виявилося комбінація з мозку приматів і гризунів. Кора мозку збільшується швидше, ніж зростає кількість нейронів. А мозок має лінійну швидкість росту, аналогічно приматам.
Кінцевий висновок даних досліджень наступний: серед приматів, комахоїдних та гризунів, саме у приматів мозок використовує найбільш економічний принцип, що максимально використовує весь доступний простір. За словами доктора Геркулано-Хаузела, збільшення кількості нейронів у десять разів для мозку гризуна призводить до 35-кратного збільшення самого мозку. Аналогічне збільшення мозку примату призведе лише до 11-кратному збільшення мозку.
Якщо уявити мозок гіпотетичного гризуна, в якому буде 86 мільярдів нейронів (як у людини), то він мав би важити приблизно 35 кілограмів, що набагато вище, ніж параметри будь-якої відомої істоти.
Мозок людини особливий?
Є кілька висновків, які випливають із розвінчаного міфу №4. Перший - відносний розмір мозку (навіть якщо використовувати фактор енцефалізації) не може використовуватися як надійна міра числа нейронів у різних класів тварин.
Другий – це дає нам два досить контрінтуїтивні факти про мозку людини. Один із них, що наш мозок зовсім не унікальний. У ньому може бути 86 мільярдів нейронів, але це число вписується в правило розрахунку для приматів з мозком такого розміру. Якщо збільшити мозок шимпанзе до розмірів людського, то в ньому буде стільки ж нейронів.
Але є ще один,який підтверджує той факт, що у мозку людини є дещо унікальне. Як пояснила доктор Геркулано-Хаузел, мозок людини збільшується за правилами, такими ж, як і в інших приматів. Економічний принцип дозволяє упакувати в доступний обсяг набагато більше нейронів, ніж у мозок гризуна аналогічного розміру, а можливо, і в мозок будь-якої з живих істот, що живуть на планеті.
А те, що у людей найбільший мозок, що діє, серед приматів означає, що у мозку людини найбільше число нейронів, які формують поведінку і свідомість в цілому.
Те, як безпрецедентна кількість нейронів у мозку людини поєднується з нашою генетикою та загальною структурою мозку, забезпечуючи найпросунутіші когнітивні здібності на Землі, ще необхідно знайти.
Наприклад, якби з'явилася можливість збільшити мозок шимпанзе до розмірів мозку людини, то стався б стрибок когнітивних здібностей рівня, порівнянного з нашим?
Ще одне, поки що не досліджене питання: як проводити порівняння числа нейронів мозку людини з іншими видами ссавців, особливо тих, хто має мозок великого розміру? В даний час немає точних досліджень числа нейронів ні у китоподібних, ні у слонів.