Человеческий мозг – только факты. Глава iii от обезьяны к человеку разумному Объем мозга у ныне живущих людей
Последнее обновление: 29/09/2013
Мозг человека – поразительный орган, способный на удивительные подвиги памяти. Он необыкновенно быстро приспосабливается к изменениям, но восприимчив к повреждениям. Насколько велики его объёмы?
Хотя человеческий мозг по своей структуре и подобен мозгу других млекопитающих, размер относительно размера тела делает его особенным. Если судить по этому показателю, то у человека гораздо больше мозгов – если можно так выразиться, – чем у кого-либо из млекопитающих.
Размеры мозга: факты
– Если говорить о весе, то, в среднем, у взрослого человека он составляет от 1300 до 1400 граммов. Средняя длина человеческого мозга – 15 сантиметров.
– Мозг новорожденного ребенка весит примерно от 350 до 400 граммов.
– У мужчины мозг, как правило, больше, чем у женщины. С учётом соотношения его массы с общей массой тела, мозг среднего мужчины больше на 100 граммов.
– У женщин лобная и лимбическая доли – области, связанные с решением проблем и эмоциональной регуляцией – обычно крупнее, чем у мужчин.
– У мужчин же больший размер имеют теменная доля (связанная с восприятием пространства) и миндалевидное тело (оно отвечает за социальное и сексуальное поведение).
– Нейроны – структурные единицы нервной системы. Они передают и хранят информацию, что позволяет различным отделам мозга взаимодействовать друг с другом, а также обеспечивает связь мозга с различными частями тела. Исследователи подсчитали, что человеческий мозг состоит из 100 миллиардов нейронов.
Имеет ли значение размер?
У кого-то больше, у кого-то меньше. Вам было бы интересно узнать, что размер мозга связан с характеристиками вроде нетрудоспособности или интеллекта. Исследователи обнаружили, что в некоторых случаях размер мозга может быть обусловлен определенными заболеваниями или условиями развития. Например, дети, страдающие аутизмом, как правило, имеют больший мозг (да и рост их мозга происходит непропорционально), чем остальные. Гиппокамп – область мозга, тесно связанная с памятью – у пожилых взрослых, страдающих болезнью Альцгеймера, меньше.
А вот как насчет интеллекта? Ответ на этот вопрос во многом зависит от того, кому именно Вы его задаёте. Согласно результатам одного масштабного исследования, проведённого Майклом МакДэниелом из Университета Содружества (Ричмонд, Виргиния), больший мозг связан с более высоким уровнем интеллекта. Однако не все исследователи обязательно согласятся с такими выводами.
Вообще, подобные исследования поднимают важные вопросы. Как именно нужно определять и измерять уровень интеллекта? Должны ли мы принимать во внимание соотношение с размерами тела, устанавливая такую связь? Какие именно отделы головного мозга мы должны исследовать?
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.
Эта глава посвящена человеческому разуму и для начала обратим внимание, что из большого многообразия животных, только у одной ветви человекообразных обезьян 6,5 млн. лет начал увеличиваться мозг, в котором позднее развились центры речи и разума, сделавшие из обезьяны современного человека. Это очень важный момент, т.к. животные и птицы тоже имеют мозг, который позволяет им запоминать, что полезно, а что опасно для жизни, находить места своих стоянок, обучать навыкам жизни своих детенышей, запоминать своего хозяина-человека и выполнять его требования. При этом сегодняшняя наука считает, что животные это проделывают неосознанно, а только опираясь на выработавшиеся у них в течение жизни рефлексы.
Но почему нынешние обезьяны так и остались на уровне их предшественников, и у них не появился разум? Опять же вспомним Закон прогрессивного развития, который определяет, что ВСЕМУ СВОЕ ВРЕМЯ! Рождение разума, как рождение ребенка, наступило точно в назначенное время, когда преобразование энергии Большого Взрыва достигло очередного этапа, который в Таблице 3 соответствует 6,64 млн. до н.э.
Именно тогда энергия Вселенной перешла на следующий более высокий уровень, и наступил момент для важных из-менений в строении мозга, которые затронули только самую развитую в то время ветвь животных, которыми были человекообразные обезьяны, а мозг остальных живых существ так и остался на прежнем уровне развития. Процесс зарождения разума проходил во Вселенной только один раз, т.к. ВСЕМУ СВОЁ ВРЕМЯ! Такова жизнь, которая постоянно идет по заданной программе и только в сторону прогрессивного развития. В этой программе не предусмотрен возврат назад, а те, кто пожелает это сделать, будут очень жестоко возвращены программой в заданное русло. Именно поэтому зарождение разума во Вселенной произошло только один раз 6,5 млн. лет назад, в том числе и на других планетах!!! И не зря говорят, что в реку невозможно войти дважды, т.к. первая вода уже утекла и все дальнейшие преобразования энергии во Вселенной пошли дальше по зало-женной программе!
Первобытный человек, благодаря появившемуся разуму, постепенно получил способность анализировать ситуацию и выбирать из множества вариантов, то, которое он считает наиболее правильным. Кроме того разум позволил находить человеку новые решения и именно это свойство позволило людям совершать открытия и продвигаться по пути прогресса.
Что же такое разум, и каков механизм его действия? К сожалению, современная наука, досконально изучившая техническими средствами структуру мозга человека и остальных животных, так и не дала до настоящего времени ответ на этот вопрос. При этом ученые поняли, как передаются сигналы от органов чувств в мозг и как поступает обратный ответ, но вот как происходит процесс принятия решения, этого сказать пока еще никто не может.
Именно поэтому многие предлагают сопоставить мозг человека с ЭВМ, и надо заметить, это сходство потрясающее, т.к. осознанно, или нет, но создавая компьютер, ученые точно повторили схему человеческого мозга, который как раз в то время изучалась учеными.
В Приложении 3 приведена из Википедии краткая хро-нология создания ЭВМ от первых громоздких и медленных ламповых машин до современных смартфонов, процессоры которых во много раз опережают возможности персональных ЭВМ десятилетней давности.
Главная идея при создании электронной вычислительной машины состояла в использовании электрических реле, имеющих два фиксированных состояния (открыто и закрыто), что позволило записывать числа в машине в двоичном коде, который используют для записи цифр с помощью последовательного чередования 0 и 1. Каждое число и буква могут быть зашифрованы в виде цепочки последовательно меняющихся нулей и единичек, из которых составляются тексты, закладывающиеся в память компьютера. Как будет показано ниже, главная клетка мозга – нейрон, где сохраняется память, также может занимать только два состояния "открыто или закрыто".
Таблица 5
| Период | События на Земле |
| 1 | 2 |
| 1 965 | Научно-техническая революция в освоении космоса в 1957 и переход в 1964 г. ЭВМ к интегральным схемам |
| 1 991 | В 1989 наступила эра Интернета |
| 2 003 | Бурное развитие персональных ЭВМ |
| 2 010 | Революция в микроэлектронике iPad (Apple). |
| 2 013 | Ускоренно развиваются 3 D и нано технологии |
Как видно из Таблицы 5 с каждой технической революцией происходил скачек в развитии вычислительных машин и позднее вместо реле стали использовать лампы, затем полупроводники, микросхемы, и, наконец, микропроцессоры, которые всего лишь за 50 лет существенно снизили габариты машин и их стоимость, а быстродействие при этом выросло в миллионы раз.
К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных, и память бывает энергонезависимая, которая не стирается при снятии электропитания (жесткий диск, Flash, оптические диски), и энергонезависимая, которая используется для обеспечения работы процессора, и стирающаяся после снятии электропитания (оперативная и кэш-память). Также и в мозгу человека есть долговременная память и кратковременная, которая стирается через какое-то время.
Бит – минимальная единица информации, записываемая в одной ячейки памяти и принимающая значения 0 и 1. Байт - равен восьми битам. В мозгу человека память хранится в клетках - нейронах и один нейрон сохраняет минимальную порцию информации, аналогичную байту.
Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, Терабайт и т.д. увеличи-ваю последовательно размер памяти в 1000 раз.
Чтобы понять, сколько памяти необходимо компьютеру для запоминания информации, произведем простой расчет. Для того чтобы увидеть изображение на экране монитора необходимо сначала зафиксировать его в памяти камеры, путем раскладывания света на красные, синие и зеленые оттенки, а затем преобразования их в матрице камеры в электрические сигналы. Скорость записи изображения в современных кинокамерах составляет до 50 Мбит в секунду, и для высококачественного фильма, длительностью 100 минут, потребуется память в размере до 37 Гигабайт. Запомните эту цифру, т.к. она понадобится, когда пойдет речь о принципе работы человеческого мозга. Именно поэтому по мере развития компьютерной техники всегда возникал вопрос об увеличении памяти и скорости обработки информации.
Процессор – это важнейший элемент ЭВМ, в который поступает внешняя информация и затем отправляется в память компьютера. Аналогичный элемент есть и в человеческом мозгу. Называется он гиппокамп, но его работа намного сложнее и именно в нем нужно искать пути, ведущие к разуму. Но об этом мы поговорим немного позднее.
А сейчас речь пойдет о главной тайне человечества – РАЗУМЕ и принципах его работы.
Мозг представляет собой сложнейшую систему, обрабатывающую огромное количество входящей информации через органы чувств (глаза, уши, нос, язык и кожу) и принимающую решение, что делать с этой информацией.
В мозгу большую часть занимают два больших полушария, покрытые корой из серого вещества толщиной 1-5 миллиметров, где располагаются около 10 млрд. нервных клеток нейронов, которые являются хранилищем долговременной памяти. Распространено мнение, что правое полушарие определяет предмет, а левое определяет, для чего его можно использовать.
Существует два вида памяти – первичная, хранящая временную информацию, которую человек очень быстро забывает и вторичная, сохраняющая информацию на длительное время, в том числе и на всю жизнь. В ходе исследования мозга ученые обнаружили, что человеческий мозг работает по следующей схеме.
Все сигналы, которые поступают в человеческий организм через глаза, уши, нос, язык и кожу трансформируются в находящихся в них клетках-рецепторах в электрические сигналы, которые по нервам поступают в участок мозга гиппокамп, расположенный в глубине височных долей мозга. Предполагается, что основная функция гиппокампа - это кодирование информации для сохранения в других отделах мозга. Эта часть мозга соединена со многими другими зонами мозга, где хранятся запомненные человеком прошлые события и полученные знания. Новые технологии сканирования мозга наглядно показали, что информация в этих зонах рассортирована как в папках компьютера строго по назначению, (опасность, еда, жилье, боль, удовольствие и т.д.), и новая информация поступает, после анализа в гиппокампе, точно в свою зону.
Фактически память хранится в соответствующих зонах мозга, и чем больше этих центров, тем выше уровень развития разума. Если путь от входящей в организм информации до сформированного ответного сигнала очень короток, то это соответствует рефлексу, а чем больше накоплено знаний, тем сложнее процесс принятия решений, т.к. каждая зона принимает участие в дальнейшем пути поступившей информации. Именно поэтому говорят, что у животных рефлексы, а у человека разум. Следовательно, память это не какое-то отдельное место в нашем мозгу, а целая сеть связанных между собой зон.
Поступивший внешний сигнал будет циркулировать по замкнутым нейронным цепям гиппокампа, пока принимается решение в течение нескольких секунд или минут, куда отправить поступившую информацию - на хранение в длительную память, задержать на некоторое время в первичной памяти, или сразу передать сигнал соответствующим органам тела (побежать, засмеяться, что-то взять и т.д.).
Рассмотрим более подробно, как формируются и передаются сигналы в мозг на примере глаза. У человекообразных и большинства других обезьян, сусликов, многих рыб и птиц цветовое зрение хорошо развито. Цветовым зрением обладают многие насекомые, в том числе мухи и пчелы. К млекопитающим, у которых цветовое зрение слабо развито или отсутствует, относятся мыши, крысы, кролики, кошки и собаки.
Изображение, вошедшее в глаз, фокусируется в кристаллике и в перевернутом состоянии отображается на сетчатке в задней части глаза, где сосредоточено более 125 млн. нервных клеток. Среди них большую часть составляют палочки, помогающие человеку различать предметы в сумерках, и три типа колбочек, которые отвечают за восприятие красного, синего и зеленого оттенка. Прямо как в матрице камеры.
Любое изображение поступает в глаз в виде фотонов света, энергия которых, попадая на нервные клетки-рецепторы, расположенные на сетчатке глаза, вызывает химическую реакцию, в результате которой появляется электрический ток ионов. Этот процесс происходит в каждой из 125 млн. палочек и колбочек, и увиденное изображение, преобразованное в электрические сигналы, идет по аксонам, сплетенным в толстый зрительный нерв, к среднему мозгу и далее к гиппокампу, где происходит анализ поступившей информации.
Решение о сохранении полученной информации в памяти в большинстве случаев осуществляется автоматически в гиппокампе, в котором сплетены связи от 10 миллиардов нейронов, находящихся в коре мозга. Если в памяти вашего мозга уже хранится связанная с новым событием информация, то новая информация, как важная для человека, автоматически надолго отпечатается в вашем мозгу. Опросив все зоны, где находится ранее запомненная информация, гиппокамп принимает решение, куда отправить полученное через глаз изображение.
В этой связи очень важно научиться заставлять свой мозг запоминать информацию при обучении, т.к. при первом прочтении эта информация воспринимается, как неизвестная и откладывается в краткосрочную память. Но если материал по-вторять, то он уже будет восприниматься, как ранее запомненный и отложится в долгосрочную память. Повторенье-мать ученья.
В 1955 году Рональд Майерс, аспирант из Чикагского университета, занимался обучением кошки, различать различные изображения, показываемые на экране, и за несколько тысяч повторений кошка стала надежного различать несколько фигур. Кошки обучаются медленно; например, голубям потребовалось в этой ситуации всего лишь несколько сотен повторений. Этот опыт показал, что долгосрочная память есть и у животных и формируется она, как и у человека, методом повторения, но вот наличие в человеческом мозгу зон, где знания, рассортированы по категориям, и подключение к процессу выработки решения гиппокампа, существенно ускоряет образовательный процесс.
Однако если бы наш мозг фиксировал всё, что попадает в него через органы чувств, то процесс запоминания прекратился бы на первых секундах жизни человека. Вспомните, что при просмотре одного фильма в глаз человека попадает информация об увиденных изображениях, которые требуют 37 Гигабайт памяти, а каждый байт несет информацию, которую способен запомнить один нейрон. Даже с учетом последней информации о том, что в мозгу человека собрано около 87 млрд. клеток, этого хватило бы только на 2 фильма, а в процессе формирования памяти участвует гораздо меньше нейронов. Правда книга занимает только 2 мегабайта и человеческой памяти хватит на 5000 книг. Вывод напрашивается сам собой, что в памяти остается только та информация, которая скорей всего потом пригодится человеку. Память камеры может запомнить все листья на дереве, каждый волосок на голове, а человеку это не важно, и в памяти остаются только общие контуры объектов, что позволяет резко сократить количество нейронов, задействованных при запоминании. Человеческий мозг не может, как компьютер, уве-личить размер своей памяти, т.к. процесс роста мозга в ходе эволюции занимал миллионы лет, и чтобы справиться с постоянно увеличивающимся потоком информации мозгу приходится стирать данные в памяти, которые долго не используются. Освободившиеся нейроны при этом могут вновь участвовать в процессе запоминания.
Исследования показали, что начиная с шестидесяти лет, наш мозг ссыхается на 5-10% каждые десять лет и в этом возрасте гиппокамп и лобная (мыслительная) часть коры головного мозга работают менее активно. Старческое слабоумие поражает каждого двадцатого с шестидесяти пяти лет, с 80 - каждого пятого, а с 90 - даже каждого третьего. Также ученые выяснили, что на память плохо действуют такие факторы, как волнения, недостаток сна, алкоголь, высокое давление и перегрузка информацией. Когда у вас не остается времени на размышления и раздумья, мозг стремительно теряет глюкозу, которая является "топливом" для процессов, происходящих в головном мозге. А после резкого снижения уровня глюкозы восстановление до нормы проходит длительно с большими трудностями. Именно поэтому человек и животные, обладающие мозгом, нуждаются во сне, чтобы восстановить потраченные за день питательные вещества, участвующие в процессе формирования памяти.
Другой угрозой для работы мозга является Стресс, кото-рый в экстремальной ситуации на короткое время заряжает наш мозг дополнительной энергией, которую берет из хранящейся в тканях глюкозы, чтобы выделить адреналин для улучшения циркуляции крови. Однако постоянный стресс приведет к разрушению мозга и нейроны гиппокампа умирают навсегда. Наверное, многие испытывали тяжелейшее состояние, разбитость и неспособность сконцентрироваться после бессонной ночи, когда у вас во дворе орала автомобильная сигнализация. Это особенно опасно для людей, которым необходимо утром садиться за руль, идти к операционному столу и т.д.
Очень интересен вопрос, касающийся возможности пе-редачи умственных способностей по наследству. И здесь определенно можно сказать, что знания накопленные человеком за его жизнь, по наследству не передаются и память ребенка, ро-дившегося у гения и у бездельника, абсолютно чистая, и кем станет этот человек, зависит только от знаний, полученных им в процессе обучения. Поэтому все поколения людей каждый раз заново проходят полный цикл накопления знаний, но в нарастающем объеме, с учетом развития жизни.
Другое дело, что люди обладают разными способностями к запоминанию, и здесь сказывается генетическая наследст-венность, развивающаяся по законам Менделя, которые устанавливают доминирующее влияние генов одного из родителей. Как уже было сказано, память состоит из множества зон в мозгу человека, и чем больше человек загружает свой мозг знаниями, тем больше у него становится таких зон, и я считаю, что это приводит к генетическим изменениям. Конечно, образ жизни дикаря не требует создания в мозгу огромного количества зон, какие есть у творчески мыслящего человека и их генетическая наследственность в части умственных способностей совершенно разная. Но при этом если дети умного человека не пожелают напрягаться при обучении, то их мозг с потенциально высокими возможностями будет бездействовать. И если в следующем по-колении, у их детей тоже не проявится интерес к знаниям, то постепенно генетические умственные преимущества этой ветви людей будут потеряны. Таким образом, конечно, есть разница в наследственных способностях людей максимально развивающих из поколения в поколение свой мозг и у населения, ограни-чивающегося естественными потребностями на уровне "хлеба и зрелищ". И дело не в принадлежности к какой либо расе, или нации, что пытались доказать в фашистской Германии, а в регу-лярном многовековом развитии мозга в процессе обучения. Ко-нечно, политический и социальный фактор накладывают существенный отпечаток на уровень умственных способностей населения, и политика лидера страны во многом определяет уровень образованности населения его страны.
Таким образом, разум человека это процесс выработки в мозгу решений, который в отличие от животных сопровождается анализом поступившей информации в гиппокампе, связанном с большим количеством зон, где сохранены знания, рассортиро-ванные по их назначению.
Технические открытия в электронике, скоро позволят создать оборудование, которое выявит процесс формирования решений в мозгу человека и будет открыта тайна разума.
Вспомним Таблицу 3 и посмотрим, как появление новых способностей у человека в течение 6,5 миллионов было связано с изменением размера мозга и его строения.
Таблица 6
| 6,64 млн. до н.э. | 6,5 млн. до н.э. выделяется линия к человеку |
| 3,32 млн. до н.э. | 4-3,5 млн. до н.э. сформировался Австралопитек
Объём головного мозга 530 см³ |
| 1,66 млн. до н.э. | 1,6 млн. до н.э. Человек прямоходящий освоил огонь
Объём головного мозга 700-850 см³ |
| 828 063 до н.э. | 800 тыс. до н.э. появился Человек гейдельбергский
Объём головного мозга 1100 см³ |
| 413 023 до н.э. | 400 тыс. до н.э. 2 этап Человека гейдельбергского
Объём головного мозга 1200 см³ |
| 205 504 до н.э. | 200 000 лет до н.э. появляются неандертальцы
Объём головного мозга 1400 см³ |
| 101 744 до н.э. | 100 тыс. лет назад расцвет неандертальцев
Объём головного мозга 1500 см³ |
| 49 864 до н.э. | 50 000 лет назад революция в каменных орудиях
Объём головного мозга 1600 см³ |
| 23 924 до н.э. | 24 000 до н.э. кроманьонцы вытеснили неандертальцев Объём головного мозга 1550 см³ |
| 10 954 до н.э. | Неолитическая революция
Объём головного мозга 1450 см³ |
| Объём мозга современного человека 1400 см³ |
Особенно обратим внимание на период с 23 924 до н.э. до 10 954 до н.э., когда кроманьонцы полностью вытеснили с Земли неандертальцев, и с этого периода началось уменьшение размера мозга 2 . Это говорит о том, что в это время обозначилось резкое изменение разума людей, и умственные способности стали прогрессировать не за счет размеров мозга, а за счет изменения внутренней структуры и появления зон, где стали откладываться новые быстро развивающиеся знания. Произошел переход "количества в качество", как при развитии ЭВМ. Именно такой аналогичный переход в изменении структуры мозга, должен произойти в ближайшие годы, когда под воздействием постоянно увеличивающегося потока знаний, доставляемых человеку быстро развивающимися информационными технологиями, произойдет массовое изменение разума человечества. Как это будет происходить, попытаюсь показать в заключительной ГЛАВЕ VIII , а в дополнении к Главе III приведу несколько интересных мыслей, высказанных о мозге Академиком Натальей Петровной Бехтеревой (7.7.1924-22.6.2008) .
Вопрос, сколько весит мозг человека и как зависят интеллектуальные способности индивида от его массы, интересовал ученых еще с древних времен. Например, Архимед, живший в 300 годах до нашей эры, вычислял этот показатель, погружая голову в емкость с водой и по вылившейся жидкости, путем математических расчетов, рассчитывал предполагаемый вес этого органа. Такой метод, конечно же, не давал истинного результата, но сам факт, что этим интересовались еще в те времена, поражает.
На данный момент известно, что масса мозгов человека примерно равна 2% веса всего тела, однако такое суждение неточно, так как показатель меняется на протяжении всей жизни и зависит от множества факторов.
Ответить на вопрос, сколько точно весит мозг взрослого человека, нельзя не взвесив этот орган, что возможно только после смерти обследуемого. При этом существующие среднестатистические данные, могут дать лишь примерное представление об этой величине.
Итак, масса мозга обычного человека среднего возраста колеблется в пределах 1100-2000 г. Такой разброс обусловлен различными факторами, влияющими на развитие организма. Известно, что масса человека зависит от половой принадлежности, возраста и расы индивида.
Так, мужчины вполне могут подшучивать над слабым полом по поводу того, что их мозги весят на 100-150 г больше, тем не менее этот факт не позволяет судить об умственных способностях и говорит об особенностях строения ЦНС: у мужчин связь между восприятием действительности и координацией движения лучше, поэтому развита пространственная и двигательная активность, о чем свидетельствует развитость зон, отвечающих за выполнение этих функций. А у женщин более развиты интуиция и ассоциативное мышление, что позволяет им быстрее обрабатывать поступившую информацию и находить более легкие пути решения поставленных задач.
Развитие головного мозга
Головной мозг человека является частью ЦНС, контролирующей жизнедеятельность организма. Над изучением этого органа трудятся большое количество психологов, медиков и других специалистов, изучающих структуру и связь его целостности с функционированием физиологических систем тела.
Обычные размеры головного мозга составляют 20×20×15 см, при этом он имеет сложное строение, а каждый из отделов включает в себя несколько видов нейронов.
Как уже писалось ране, средний вес человеческого мозга колеблется в пределах 1100-2200 г, но в основном укладывается в диапазон 1100-1500 г, и достигает максимального веса к 27-летнему возрасту, а затем постепенно начинает уменьшаться, теряя в среднем за 1 год на 3г.
Пренатальное развитие
Формирование ЦНС во внутриутробный период жизни ребенка начинается на 3-ей неделе после оплодотворения яйцеклетки. При этом из наружного зародышевого листка сначала развивается нервная пластина, которая со временем изгибается, образуя нервную борозду. Края этой извилины срастаются, создавая нервную трубку плода, из передней части которой образуется головной мозг ребенка. При этом сначала конец трубки делится на 3 отдела или 3 первичных мозговых пузыря. Из первого формируются большие полушария и промежуточный отдел, из второго - средний, а из последнего - мозжечок, мост и продолговатый мозг.
Развитие мозга в пренатальный период происходит параллельно созреванию других структур, причем наиболее древние отделы формируются быстрее и активней, поэтому у здорового новорожденного ребенка, при появлении на свет, полностью функционируют такие безусловные рефлексы, как дыхание, глотание и т. д., а вес этого органа на момент рождения составляет примерно 300-500г.
Натальное состояние
Дальнейшее развитие функций ЦНС продолжается после рождения, и в конце первого года жизни ребенка масса мозга, расположенного в полости мозгового черепа, приблизительно составляет 1000 г. У взрослого человека этот показатель колеблется около цифры в 1300 г. Исходя из этого, становится очевидным, что наибольший темп увеличения происходит в первый год жизни.
К этому времени подкорковые структуры уже практически полностью сформированы, а масса органа растет за счет деления глиальных клеток и увеличения числа ответвлений дендритов, при этом количество нейронов остается прежним, так как они перестают делиться еще во время внутриутробного развития.
В этот период происходит окончательное дозревание проекционных областей, берущих начало от рецепторов органов чувств и моторных проводящих путей, при этом самое большое развитие происходит у структур, отвечающих за регуляцию двигательной системы и активность мозговой деятельности.
Период от 2 до 5 лет
В этот период вес головного мозга увеличивается за счет развития областей, отвечающих за пространственную ориентацию и целенаправленное движение, а также за сложные психологические процессы, такие как мышление, память, и усвоение поступившей информации из окружающего мира.
Период от 5 до 7 лет
В последнюю очередь созревают поля головного мозга человека, отвечающие за способность к обучению и запоминанию. При этом все психические процессы, происходящие в мозгах ребенка (восприятие, внимание, память, мышление и воображение), связаны в первую очередь с развитием речи, которая в свою очередь, формируется под воздействием этих функций.
Таким образом, развитие головного мозга происходит в несколько этапов, а сбой формирования одного из уровней, влечет за собой нарушение созревания структур следующего этапа и как результат: умственные и поведенческие отклонения.
Сравнение мозга человека и животных
Масса мозга различных представителей фауны зависит от огромного количества факторов. Например, земноводные и древние ящеры не могут похвастаться тяжестью этого органа: вес мозгов динозавра, при его довольно крупных габаритах, был примерно 1000г.
Если сравнивать этот показатель у млекопитающих и человека, то данные также будут разниться: Например, вес мозгового вещества слона составляет от 4000 г до 5000 г, а самая большая масса мозга зафиксирована у синего кита - около 9000 г.
Самое коммуникабельное животное - собака, имеет мозги весом не более 100г, что не мешает этим представителям животного мира, хорошо поддаваться тренировке, недаром для изучения безусловных рефлексов академиком Павловым были выбраны именно они.
Как видно из вышесказанного, масса мозгового вещества животных не влияет на их умственные способности, а у людей наоборот: слишком большой вес головы взрослого человека говорит о развитии патологии. Поэтому можно сделать вывод о том, что уровень интеллекта лишь меньшей степени зависит от соотношения массы мозга к массе тела: поэтому животные с высоким показателем лучше поддаются дрессуре и соответственно ими проще управлять.
Зависимость веса мозга и уровня интеллекта
Чтобы ответить на вопрос, сколько весит мозг взрослого человека в среднем и как влияет интеллект на вес мозга, ученым пришлось проделать огромную работу по изучению этого органа. Так, для нормального функционирования нейронам ЦНС требуется потреблять не менее 30% поступившего через легкие кислорода, а его недостаток ведет к угасанию мозговой деятельности и поражению клеток и структур этого органа, соответственно снижению его веса. Известно, что вслед за понижением физической активности уменьшается острота умственных способностей человека, поэтому люди преклонного возраста склонны к расстройствам памяти и у них теряется способность логического мышления.
Теория о том, что масса мозга взрослого человека не влияет на интеллект, подтвердилась в ходе исследований этого органа у людей, страдающих психическими отклонениями: например, самый крупный мозг весом в 2800 г принадлежал слабоумному, при этом масса мозгов гениев не отличалась от среднестатистических данных. Это объясняется тем, что на развитие способностей влияют особенности строения структур коры, и чем гуще сеть ее нейронов, тем талантливее индивид, при этом увеличение других структур, влечет отклонение умственных способностей.
Исследования, проводимые над людьми с микроцефалией, показали, что эти индивиды способны вести упрощенную социальную жизнь, однако за ними всегда требовался посторонний уход.
Масса мозга некоторых известных людей
Самый тяжелый мозг у физически и психически здорового человека был описан в 19 веке немецким естествоиспытателем Рудольфи, и составлял 2,222 килограмма, что дает возможность судить о том, что средняя масса головного мозга колеблется в пределах 1000-2200 г.
Обследование мозгового вещества известных людей, подтверждает теорию о том, что вес мозгов не влияет на гениальность, так как этот показатель не выходит за установленные рамки:
- Владимир Маяковский, советский поэт -1,7 кг;
- Альберт Эйнштейн, физик-теоретик -1,23 кг;
- Отто фон Бисмарк, политик -1,97 кг;
- Владимир Ленин (Ульянов), политик -1,34 кг;
- Людвиг ван Бетховен, композитор -1,75 кг;
- Анатоль Франс, литературный критик и писатель - 1,02 кг;
- Иван Тургенев, писатель - 2,01 кг;
- Карл Фридрих Гаусс, немецкий физик, математик - 1,492 кг.
При этом детальное обследование структур этого органа выявило зависимость развития участков коры, отвечающих за творческое мышление или математический склад ума от проявленных способностей.
Видео: Насколько развит твой мозг? 6 задач для проверки мозга
В 1859 году Чарльз Дарвин выпустил в свет книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение избранных пород в борьбе за жизнь». Она внесла большой переполох в учёный мир, хотя в ней прямо и не заявлялось, что человек является последней ступенью эволюции животного мира. Дарвин ограничился лишь осторожной фразой, что на проблему происхождения человека скоро будет пролит «новый свет». Учёный понимал, что его теория вызовет жесточайший отпор со стороны большинства, может быть, даже взрыв ненависти, и поэтому не решился замахнуться на проблему, над которой довлел авторитет церкви. Достаточно было того, что он и так наносил удар вере в неизменность видов и в создание их божественной волей. Естественно, подобное заявление оказалось малопривлекательным для ученых мужей, настаивавших на божественном происхождении всех земных тварей.
В книге Дарвина было показано и доказано, как и почему происходит эволюция, а также выявлены главные движущие силы эволюции растений и животных - изменчивость, наследственность и отбор. К каким же выводам привела ученого вся сумма установленных фактов? А вывод был один - человек происходит от низшей формы. Дарвин в обстановке полнейшего отсутствия практических подтверждений его теории реконструирует, то есть восстанавливает вид этой низшей формы по аналогии с современными человекообразными обезьянами. Строение предка человека, каким он представился Дарвину, было нейтральным по отношению к строению человекообразных обезьян и строению человека, то есть он занимал по многим признакам промежуточное положение между ними. От этой нейтральной формы разошлись две ветви - одна к современному человеку, другая к современным человекообразным обезьянам.
Эта теория, естественно, требовала подтверждения, и в течение следующих 50-60 лет развернулись активные поиски ископаемых предков человека. Надо сказать, что дарвиновская теория антропогенеза блестяще выдержала проверку палеонтологией, наукой об ископаемых видах растений и животных. Пик палеонтологических находок, связанных с проблемой антропогенеза, пришелся на середину ХХ века. В результате систематизации этих открытий ученым удалось представить себе примерную картину эволюционного развития человека. Эта картина являла собой последовательную смену этапов развития, каждый из которых характеризовался определенным типом человека вплоть до Homo sapiens - современного человека разумного.
Многочисленные открытия в области палеонтологии, сделанные в ХХ веке, стали достаточным основанием, чтобы с уверенностью заявить: человек произошел от общего с человекообразными обезьянами предка. К человекообразным обезьянам в наше время относятся гориллы, шимпанзе, орангутаны и гиббоны.
Человек отличается от приматов вертикальным положением туловища, способностью передвигаться на двух конечностях, особенно приспособленными для хватания передними конечностями, большим объёмом мозга и умением изготовлять и использовать разнообразные орудия. Части скелета человека эволюционировали в следующем порядке: сначала - грудная клетка и руки, затем - таз и ноги и в последнюю очередь - череп и мозг.
Прямая осанка вывела обезьяночеловека на путь, непосредственно ведущий к настоящему человеку. Она освободила его руки и поставила более важные задачи перед глазами. А взаимодействие этих новых свойств стимулировало дальнейший рост мозга.
Эволюцию человека можно разделить на три большие фазы:
- приобретение навыков хождения на двух ногах;
- уменьшение размеров челюстей;
- увеличение мозга.
Рука и нога предка человека менялись по мере приобретения новых функций. Нога как вспомогательный опорный орган приобрела так называемую двойную сводчатость стопы: продольную и поперечную. Изменилась посадка головы гоминид: лицевой отдел расположился более отвесно, чем у человекоподобных. Увеличился объём головного мозга и, соответственно, вместимость мозговой коробки.
Примерно 2 миллиона лет назад от общих предков человека и человекообразных обезьян отделились первые человекообразные существа. Естественно, их еще нельзя было назвать людьми в полном смысле слова. Они обладали достаточно небольшим объёмом головного мозга, около 500-600 см3 (для сравнения: самые большие человекообразные обезьяны - гориллы - имеют такой же объём головного мозга). Структура мозга даже отдаленно не была похожа на структуру мозга человеческого, но уже несколько отличалась от мозга шимпанзе и гориллы. Эти существа получили название австралопитеки («австрало» - южный, а «питек» - обезьяна). Австралопитеки прекрасно двигались в выпрямленном положении. Рост австралопитека был около метра, а продолжительность жизни едва достигала 20 лет. Время его обитания приходится на эпоху раннего палеолита (каменного века). Некоторые учёные считают, что австралопитек существовал ещё раньше - в самом начале четвертичного периода (около 4 миллионов лет назад). В настоящее время практически все исследователи разделяют точку зрения о том, что австралопитеки были «побочной» ветвью эволюции гоминид.
Следующий представитель на лестнице эволюционного развития человека именуется питекантропом . Объём его мозга был больше и составлял около 900 см3. Питекантроп ходил подобно современному человеку, может быть только слегка сгибая ноги в коленях. Ростом он был похож на среднего европейца - 165-170 см. Умел ли питекантроп изготавливать орудия труда? Ученые дали утвердительный ответ: питекантроп изготовлял простейшие орудия труда или во всяком случае мог это делать. Это были грубые рубящие орудия из кремня, треугольной формы рубила. Время существования питекантропа обозначено средним палеолитом (600-100 тысяч лет назад).
Представления о следующем этапе эволюции сформулированы в результате палеонтологических находок, сделанных в долине Неандерталь близ Дюссельдорфа. Так в научной литературе появился термин неандерталец . По объёму мозга (от 1200 до 1600 см3) неандерталец не уступал современному человеку, иногда даже превосходил его. Нормальный же объём мозга современного человека составляет 1400 см3, но есть и исключения. Так, объём мозга Анатоля Франса едва превосходил 1000 см3, а у Ивана Сергеевича Тургенева был больше 2000 см3. Но несмотря на большой объём мозга, устройство мыслительного аппарата неандертальца оставалось несовершенным.
Период существования неандертальца приходится на неблагоприятный климатический период - ледниковую эпоху (60-28 тысяч лет до н. э.). Неандерталец обитал в пещерах, умел шить себе одежду, то есть ему были известны такие орудия труда, как игла, копьё, скребок и т. д. В этот же период произошла так называемая неолитическая революция, в результате которой неандерталец изобрел лук
, что действительно стало революционным моментом в его жизни. Теперь ему стало легче вести охоту, а рацион питания пополнился новыми видами пищи (птица, новые виды животных).
Следующий представитель предков человека на лестнице эволюции - кроманьонец - представлял собой человека в современном смысле слова, естественно, более примитивного, но всё-таки человека. Эпоха, в которую жил кроманьонский человек, приходится на период с 40-го по 10-е тысячелетие до нашей эры. Первые находки скелета кроманьонского человека были сделаны в 1868 году на юго-западе Франции в пещере Кро-Маньон. Итак, около 40 тысяч лет назад в разных областях земного шара произошел ряд культурных сдвигов в совершенно новых направлениях. События жизни человека начинают развиваться по иному пути и иным, ускоренным темпом, причем главной движущей силой становится теперь сам человек.
Количество достижений, изменений в социальной организации жизни кроманьонца было настолько велико, что в несколько раз превосходило количество достижений австралопитека, питекантропа и неандертальца, вместе взятых. Кроманьонцы унаследовали от своих предков большой деятельный мозг и достаточно практическую технологию, благодаря чему в относительно короткий промежуток времени сделали невиданный шаг вперёд. Это проявилось в эстетике, развитии общения и систем символов, технологии изготовления орудий и активном приспособлении к внешним условиям, а также в новых формах организации общества и более сложном подходе к себе подобным.
Все кроманьонцы пользовались теми или иными каменными орудиями и занимались охотой и собирательством. Они достигли множества поразительных достижений, расселились по всем географическим областям, пригодным для обитания. Кроманьонцы создали первые примитивные формы обжига гончарных изделий, строили для этого печи и даже выжигали уголь. В мастерстве обработки каменных орудий они превзошли своих предков, научились делать всевозможные орудия, оружие и приспособления из кости, бивней, оленьих рогов и из дерева.
Все сферы деятельности кроманьонцев были усовершенствованы по сравнению с их предками. Они изготавливали лучшую одежду, разводили более жаркие костры, сооружали более обширные жилища и ели гораздо более разнообразную пищу, чем их предшественники.
Кроме всего прочего, учёные установили, что у кроманьонцев было ещё одно важное новшество - искусство. Кроманьонский человек был пещерным, но с одним отличием: его неухоженная внешность скрывала развитый интеллект и сложную духовную жизнь. Стены его пещер покрывали нарисованные, вырезанные и выцарапанные шедевры, очень выразительные и полные непосредственного обаяния.
Кроманьонец отличался от своих предшественников физиологическими характеристиками. Во-первых, его кости легче костей его предков. Во-вторых, кроманьонский череп во всём похож на череп современных людей: чётко выраженный подбородочный выступ, высокий лоб, мелкие зубы, объём мозговой полости соответствует современному. Наконец, ему свойственны физические особенности, необходимые для формирования сложной речи. Расположение полостей носа и рта, удлинённая глотка (отдел горла, находящийся непосредственно над голосовыми связками) и гибкость языка давали ему возможность оформлять и издавать чёткие звуки, гораздо более разнообразные, чем те, которые были доступны ранним людям. Однако за дар речи современному человеку пришлось заплатить дорогую цену - из всех живых существ только он один может задохнуться, подавившись пищей, так как его удлинившаяся глотка служит и преддверием пищевода.
Прямой походке суждено было стать сначала правилом, а потом необходимостью. На долю рук тем временем доставалось всё больше и больше различных видов деятельности. Уже у обезьян существует известное разделение функций между руками и ногами. Рука служит преимущественно для собирания и удержания пищи, как это делают некоторые низшие млекопитающие при помощи своих передних лап. С помощью рук некоторые обезьяны строят себе гнезда на деревьях или, как шимпанзе, навесы между ветвями для защиты от непогоды. Рукой они хватают палки для защиты от врагов или бросаются в них плодами и камнями. И хотя число и общее расположение костей и мускулов у обезьяны и человека одинаково, рука даже первобытного дикаря была способна выполнять сотни операций, недоступных обезьяне. Ни одна обезьянья рука никогда не изготовила даже самого грубого каменного орудия.
При обработке камня, дерева, шкур, при добывании огня развивались руки людей. Особенно важным было развитие большого пальца, который помогал крепко держать и тяжёлое копьё, и тонкую иглу. Постепенно действия руки становились все более и более уверенными и сложными. В коллективном труде развивались ум и речь людей.
Начинавшееся господство над природой расширяло кругозор человека. С другой стороны, развитие труда по необходимости способствовало более тесному сплочению членов общества. В результате у формировавшихся людей появилась потребность что-то сказать друг другу. Потребность создала себе орган: неразвитая гортань обезьяны медленно, но неуклонно преобразовывалась, а органы рта постепенно научились произносить один членораздельный звук за другим.
Когда же возник тип современного человека, который принято именовать Homo sapiens ? Все древнейшие находки в верхнепалеолитических слоях датируются в абсолютных цифрах 25-28 тысяч лет назад. Формирование человека разумного привело к сосуществованию поздних прогрессивных форм неандертальцев и зарождающихся пока малочисленных групп современных людей на протяжении нескольких тысячелетий. Процесс вытеснения старого вида новым был довольно длительным и сложным. Считается что не исключена была и ассимиляция двух видов.
Разрастание лобных долей мозга было той основной морфологической особенностью, которая отличала формирующихся людей современного вида от поздних неандертальцев. Лобные доли мозга - средоточие не только высших мыслительных, но и социальных функций. Разрастание лобных долей расширяло сферу высшего ассоциативного мышления, а с ним способствовало усложнению общественной жизни, разнообразию трудовой деятельности, вызывало дальнейшую эволюцию строения тела, физиологических функций, двигательных навыков.
Объем мозга у «человека разумного» в два раза больше, чем у «человека умелого». Он выше ростом, у него прямая фигура. «Люди разумные» владеют связной речью.
По своей внешности «люди разумные», жившие в разных странах, отличались друг от друга. Такие природные условия, как обилие или недостаток солнечных дней, резкие ветры, несущие тучи песка, сильные морозы, наложили свой отпечаток на внешний облик людей. Началось их разделение на три основные расы: белую (европеоидную), чёрную (негроидную) и жёлтую (монголоидную). Впоследствии расы разделились на подрасы (например, жёлтая - на монголоидную и американоидную), на границах между расами образовались области с населением переходных рас (так, на границе между европеоидной и негроидной расой появилась переходная эфиопская раса). Тем не менее, физиологические различия между различными расами существуют, но не являются существенными (в частности средний рост наименьший, 165см - у монголоидов, а наибольший, 175 см у негроидов); с биологической точки зрения всё современное человечество относится к одному и тому же подвиду вида Homo sapiens. Это подтверждается, например, генетическими исследованиями: расхождение в ДНК между расами составляет всего 0,1 %, а генетическое многообразие внутри рас больше, чем межрасовые различия.
Таким образом, процесс эволюции объясняет наличие сходства во внешнем и внутреннем строении человека и млекопитающих. Коротко перечислим их: наличие головы, туловища, конечностей, волосяного покрова, ногтей. Скелеты и человека, и млекопитающих состоят из одних и тех же костей. Сходны расположение и функции внутренних органов. Как и млекопитающие, человек выкармливает своих детёнышей молоком. Но человек имеет и существенные отличия, о которых и пойдёт дальнейший разговор.
