какой размер мозга у слона

Мозг не для ума

Относительный размер мозга у зверей не всегда служит критерием интеллекта.

У млекопитающих интеллект обычно оценивают по размеру мозга – по крайней мере, это один из параметров, который, как считается, позволяет надёжно судить, насколько слон умнее мыши. Конечно, размер мозга имеется в виду не абсолютный, а относительный, то есть мозг оценивают относительно общего размера тела. Но и по относительным размерам слоновий мозг всё равно будет больше мышиного. Среди других «мозговитых» зверей называют дельфинов, собак, ну и людей, естественно.

С точки зрения эволюции тут всё кажется простым: в каждом поколении есть особи с мозгом чуть побольше и чуть поменьше. Если условия жизни таковы, что нужно проявлять сообразительность, преимущество получат те, у кого мозг побольше, и именно они оставят потомство. Так из поколения в поколение размер мозга относительно увеличивается, и мы сейчас видим результаты этих изменений.

На самом деле всё не так просто. Исследователи из Университета Стоуни-Брук, Института поведения животных Общества Макса Планка и ещё целого ряда научных центров проанализировали размеры мозга и размеры тела у 1400 видов зверей, включая 107 вымерших. Задача была в том, чтобы понять, как в ходе эволюции разные виды млекопитающих получили тот мозг, который получили. Естественно, особое внимание было уделено умникам с крупным мозгом: слонам, китам и пр.

Исходная мысль была в том, что в ходе эволюции меняется ведь не только мозг, но и всё тело. Как известно, первые звери на земле были небольшими крысоподобными существами, бегавшими под ногами у динозавров. Даже у больших млекопитающих, вроде слонов и мамонтов с мастодонтами, непосредственные предки были не очень велики. С другой стороны, эволюционные перипетии могут заставить тело уменьшиться. И если мы начинаем подсчитывать размер мозга относительно тела, то тут могут быть разные варианты. Например, мозг мог оказаться в итоге большим, потому что сам увеличился – или же потому что тело уменьшилось.

В статье в Science Advances говорится, что у слонов увеличивалось как тело, так и мозг, причём мозг рос быстрее тела. А вот у дельфинов и людей всё происходило иначе: их мозг, конечно, сам по себе увеличивался, но одновременно уменьшалось тело. Некоторые животные эволюционировали в условиях, которые требовали большего размера тела, нежели большего размера мозга.В итоге получились странные случаи, вроде калифорнийского морского льва – он известен своим интеллектом, но относительный размер мозга у него, скажем так, не соответствует умственным способностям.

Всё дело в том, что предки морских львов, начав жить в воде, стали быстро расти телом. С одной стороны, крупное туловище медленнее теряет тепло, и не каждый хищник захочет покуситься на крупного морского льва; с другой стороны, жизнь в воде позволяет стать большим, потому что вода помогает сопротивляться силе тяжести. В общем, предкам морских львов было важнее обрести крупное тело, и они его получили. Их мозг рос далеко не так быстро, и в итоге его относительный размер оказался совсем невыдающимся. Тем не менее, в хорошей памяти, обучаемости и т. д. морским львам не откажешь.

Так обстоит дело с теми, у кого мозг более-менее крупный. Что же до видов, у которых мозг очень маленький, то у них эволюционная траектория была другая. У златокротов, летучих мышей, сумчатых мозг уменьшался сам по себе – то есть естественный отбор благоприятствовал тем, чей мозг был меньше, чем у других. В результате их мозг стал даже непропорционально мал, если сравнивать опять же с размером тела. По словам авторов работы, причины здесь могли быть сугубо энергетическими. На мозг нужно очень много энергии, при этом, если ты летучая мышь, ты должен ещё и летать с ним – большой мозг тут был бы очень некстати.

Если посмотреть на эволюцию зверей в целом, то можно увидеть два периода, когда размеры мозга менялись если не у всех, то у очень многих млекопитающих. Первый период случился сразу после вымирания динозавров, когда звери обнаружили перед собой освободившиеся экологические ниши и начали их активно осваивать. Второй период – похолодание между 30 и 22 млн лет назад; зверям нужно было приспособиться климатическим изменениям. И в том, и в другом случае менялся как сам мозг, так и размеры тела.

Общий вывод, который здесь можно сделать, состоит в том, что судить об интеллекте по относительному размеру мозга нужно с большой осторожностью. Если сравнивать зверей только по этому параметру, легко впасть в заблуждение. Следует учитывать, что к мозгу и к телу у естественного отбора бывают разные требования, и вряд ли стоит сравнивать морского льва и слона по относительному размеру мозга – потому что эти звери отличаются местом обитания и эволюционной историей.

Источник

«Переводы»: Парадокс слоновьего мозга. Почему размер не влияет на эффективность работы?

Масса мозга и мышление

В течение долгого времени мы думали, что являемся верхом когнитивных способностей среди всех животных. Но с некоторых довольно важных точек зрения, столь громкая номинация отнюдь не синоним «вершины эволюции». Как отметил Марк Твен в 1903 году, предполагать, что эволюция – это долгий путь, ведущий к человеку как к его последней и высшей цели было бы так же нелепо, как думать, что единственной целью строительства Эйфелевой башни была покраска её верхушки.

Кроме того, эволюция не является синонимом прогресса, это просто изменения во времени. А люди далеко не самый «молодой», то есть недавно эволюционировавший вид. Например, более 500 новых видов цихлид (семейство рыб) в озере Виктория (самом «младшем» из великих африканских озер), появилось с тех пор, как его котловина была впервые наполнена водой 14 500 лет назад.

Однако есть что-то действительно уникальное в нашем мозге, что делает его способным размышлять даже о своем устройстве и причинах возникновения гипотезы о его верховенствующей роли по отношению к другим видам мозга. Ведь именно мы изучаем других животных, а не они нас – весомый довод в пользу особенной природы мозга человека.

Масса мозга приходит на ум как самое очевидное решение загадки о том, какой мозг больше всего приспособлен к развитому мышлению: если именно мозг делает возможным сознание и познание, то чем больше его у вас, тем больше у вас когнитивных способностей. Но здесь легко, как говорится, не заметить слона, не только фигурально, но и буквально: слон – существо, чей мозг больше человеческого, но при этом он не демонстрирует такого комплексного и гибкого поведения, как мы.

Кроме того, ставя знак равенства между большим размером мозга и развитыми когнитивными способностями, мы предполагаем, что все мозги «сделаны» одинаково, то есть отталкиваемся от сходного соотношения размера мозга и количества нейронов. Но мои коллеги и я уже знаем, что мозг разных видов «сделан» по-разному.

У приматов есть явное преимущество перед другими млекопитающими, которое возникло благодаря стечению эволюционных обстоятельств, позволивших очень «экономично» увеличивать количество нейронов мозгу без необходимости значительного увеличения среднего размера клеток, что наблюдается в случае других млекопитающих.

«Привет, красотка!» С конца 1960-х психологи задавались вопросом, является ли способность узнавать себя в зеркале признаком разумности и самосознания.

Итак, кроме различия в строении мозга разных видов, ученым также известно общее количество нейронов в некоторых из них, поэтому мы можем связать более развитые когнитивные способности не просто с массой мозга, что несколько грубо, а с количеством нейронов в нем.

К тому же, эту гипотезу можно проверить на практике. Общее количество нейронов стало следующим хорошим вариантом ответа на вопрос о лучшей приспособленности мозга к мышлению, вне зависимости от размера мозга. Ведь если именно нейроны – это то, что дает начало сознательным когнитивным действиям, то большее количество нейронов будет означать более развитые когнитивные способности. Не так ли?

В самом деле, даже несмотря на то, что раньше ученые полагали, будто когнитивные отличия между видами носят качественный характер, а некоторые особенности вообще считались исключительной прерогативой человека, теперь мы осознаем, что когнитивные различия между человеческими существами и другими животными скорее заключаются в степени их развития. Другими словами, у нас и животных есть количественные, а не качественные отличия.

Мы развили впечатляюще сложную способность использовать инструменты, мы даже создаем приспособления, чтобы делать другие приспособления, но… шимпанзе используют ветки как инструменты для выкапывания термитов, обезьяны учатся использовать грабли, чтобы доставать еду, которую они не видят, а вороны не только изготавливают из проволоки орудия, помогающие им достать еду, но и откладывают их для дальнейшего использования.

Алекс, африканский серый попугай, хозяйкой которого была психолог Ирен Пепперберг, научился произносить слова, которые символизировали предметы, а шимпанзе и гориллы, хотя и не могут артикулировать звуки по анатомическим причинам, учатся общаться с помощью языка жестов.

Шимпанзе могут освоить иерархические последовательности: они играют в игры, где им нужно прикасаться к квадратам в восходящем порядке по отношению к ранее показанным числам, и они выполняют требования игры так же хорошо и так же быстро, как и весьма натренированные люди. Шимпанзе и слоны могут сотрудничать друг с другом, чтобы достать еду, которая каждому из них поодиночке недоступна. Шимпанзе, а также другие приматы, демонстрируют способность оценивать ментальное состояние других, а это необходимая предпосылка способности к обману.

Даже птицы, кажется, имеют понятие о ментальном состоянии других индивидов: так, сороки могут демонстративно спрятать еду в присутствии посторонних, а затем, когда посторонние уйдут, вытащить еду и перепрятать в другое место. Шимпанзе и гориллы, слоны, дельфины, а также сороки демонстрируют признаки того, что они узнают себя в зеркале, которое они используют для осмотра метки, которую исследователи ставили им на головы в рамках эксперимента.

Мозг африканского слона действительно имеет больше нейронов?

Мы упомянули о фундаментальных открытиях, которые подтверждают когнитивные способности видов, отличающихся от нашего, но такие единичные наблюдения не могут служить основой для межвидового сравнения, которое нам необходимо провести, если мы хотим выяснить, что же такого есть в нашем мозге, что позволяет ему выполнять когнитивные подвиги, недоступные другим. И здесь мы сталкиваемся с другой проблемой – по сути, самой большой на данном этапе: как измерить когнитивные способности у множества видов и сделать это таким образом, чтобы в отношении каждого из них получить значения, сравнимые между собой.

В 2014 году было проведено исследование, которое фокусировалось на самоконтроле (когнитивной способности, которая основывается на префронтальной, ассоциативной части коры полушарий головного мозга) на примере нескольких видов животных – в основном приматов, но также мелких грызунов, собаковидных хищников, азиатского слона и некоторых видов птиц.

Результаты исследования показали, что значением, наилучшим образом коррелировавшим с правильным поведением во время теста на самоконтроль, был абсолютный объем мозга. За исключением слона, который, несмотря на то, что его мозг был самым большим среди «участников», оказался совершенно не в состоянии выполнить задание как следует.

Причин для этого можно придумать много, от «Ему просто было наплевать на еду или задание», до «Ему нравилось злить исследователей отказом выполнять задание». (Мне нравится думать, что причиной того, что обезьян оказывается так трудно научить действиям, которые очень быстро осваиваются людьми, является то, что обезьяны чувствуют себя оскорбленными очевидностью задания: «Да ладно, вы хотите, чтобы я сдвинулся с места, чтобы это сделать? Дайте мне что-нибудь посложнее! Дайте поиграть в видеоигру!»)

Сюзана Херкулано-Хузел исследует вопрос, что же именно делает человеческий мозг таким особенным, позволяя ему выполнять гораздо более сложные операции, чем те, способности к которым демонстрируют животные. Фото с выступления для TED.

С моей же точки зрения, самой интересной возможностью объяснить плохие результаты, показанные слоном, является предположение, что африканский слон просто не имеет всех префронтальных нейронов в коре головного мозга, которые необходимы для решения задачи на самоконтроль (как те, с которыми он столкнулся в рамках эксперимента).

Так как мы признали, что мозги приматов и грызунов «сделаны» по-разному и обладают разным количеством нейронов, даже если их размеры сопоставимы, мы сделали дальнейшее логическое предположение, которое гласило, что мозг африканского слона, если он устроен по типу мозга грызунов, должен иметь всего-навсего 3 миллиарда нейронов в коре головного мозга и 21 миллиард нейронов в мозжечке, в сравнении с нашими 16 миллиардами и 69 миллиардами, соответственно.

С другой стороны, если мозг африканского слона устроен как мозг приматов, то он должен содержать баснословное число нейронов: 62 миллиарда в коре головного мозга и 159 миллиардов нейронов в мозжечке. Но слоны, конечно, не относятся ни к приматам, ни к грызунам; они принадлежат к надотряду Афротерии (Afrotheria), как и некоторое количество маленьких животных, таких как длинноухий прыгунчик и златокрот, которых уже исследовали ранее, и в результате этих исследований ученые пришли к выводу, что их мозг функционирует очень сходно с мозгом грызунов.

Итак, правда ли, что мозг африканского слона, который более чем в три раза тяжелее нашего, содержит больше нейронов? Если это окажется правдой, то моя гипотеза, гласящая, что когнитивные способности являются значением, производным от количества нейронов, будет опровергнута.

Но если окажется, что человеческий мозг обладает значительно большим количеством нейронов, чем мозг африканского слона, значительно превосходящий его по размерам, то это поддержит мое предположение, что самым простым объяснением когнитивных способностей человеческого вида является примечательное число нейронов в мозге, которое больше не наблюдается ни у одного вида, вне зависимости от размера характерного для него мозга. В частности, я ожидала, что число нейронов в коре головного мозга человека будет больше, чем в коре головного мозга африканского слона.

Мое предположение основывалось на логике источников по когнитивистике, которые в течение долгого времени провозглашали кору головного мозга (или, точнее, префронтальную частью коры головного мозга) единственной «резиденцией» сознания, а значит: абстрактного мышления, комплексного процесса принятия решений и планирования будущих действий.

Однако практически вся кора головного мозга соединена с мозжечком петлями связи, которые соединяют «устройства» обработки информации коры и мозжечка друг с другом, и всё больше и больше исследований давали основания полагать, что мозжечок принимает участие в осуществлении корой головного мозга когнитивной функции. Таким образом, можно сказать, что данные структуры работают в тандеме. И так как эти структуры вместе обладают наибольшим количеством нейронов в мозге, когнитивные способности должны одинаково хорошо коррелировать с числом нейронов как в целом мозге, так и в коре головного мозга, а также в мозжечке.

Галлон супа из мозгов

Полушарие мозга африканского слона весит 2,5 килограмма и это значило, что придется разрезать его на сотни маленьких кусочков для обработки и подсчета нейронов, так как превращение мозга в суп для определения числа нейронов можно проделать только с кусочками ткани не больше 3-5 грамм каждый. Я хотела, чтобы срезы делались систематически, а не как Бог на душу положит. Возник вопрос о наиболее подходящем инструменте.

Сюзана Херкуло-Хузел разработала свой метод подсчета числа нейронов в нервной ткани: для этого фрагмент мозга подвергается воздействию растворителя, который растворяет мембраны клеток, но оставляет ядра нетронутыми. Получается своеобразный «суп». Удобство подсчета ядер в нем обеспечивается за счет того, что, если его хорошенько взболтать, то ядра распределятся в нем почти равномерно. После этого можно будет подсчитать количество ядер нейронов в 4-5 каплях и экстраполировать результат на весь объем – прим. пер. по материалам TED.

Нам доводилось использовали обычный резак для того, чтобы получить из полушария человеческого мозга серию тонких срезов для исследования. Резаком было удобно разделять корковые извилины, но он имел один значительный недостаток: слишком много вещества мозга оставалось на дискообразном ноже, что мешало определению точного числа клеток в полушарии. Если мы хотели узнать общее число нейронов в мозге слона, нам необходимо было резать его вручную на более толстые куски, чтобы минимизировать неизбежные потери вплоть до пренебрежимого значения.

Одним прекрасным утром я и моя дочь (школьные каникулы только начались) пошли в магазин хозяйственных товаров в поисках Г-образного кронштейна, который должен был служить устойчивой, плоской, правильной формы рамой для разрезания мозга слона, а также самого длинного ножа, который только можно удержать в одной руке.

Подсчет нейронов. Сюзана Херкулано-Хузел и её студенты сделали срезы мозга слона, показанные на этом фото, чтобы определить количество нейронов, которое он содержит и сравнить с аналогичными показателями человеческого мозга.

Это было самое большое количество ткани, которое мы когда-либо обрабатывали. Один человек, обрабатывая по одному фрагменту в день, потратил бы целый год на анализ такого объема, причем работая без выходных. Было очевидно, что здесь необходима групповая работа, тем более, что я хотела получить результаты в течение шести месяцев. Но даже с небольшой армией помощников, состоящей из студентов, работа занимала очень много времени: прошло два месяца, а мы обработали всего одну десятую полушария мозга слона. Что-то нужно было придумать.

Далее нам нужно было отделить внутренние структуры (полосатое тело, таламус, гиппокамп) от коры, затем разрезать кору головного мозга на более мелкие кусочки для обработки, а потом разделить каждый из этих кусочков на серое и белое вещество. В общем и целом, у нас получилось 381 фрагмент ткани, большая часть из которых по весу была в несколько раз больше 5 граммов, а именно столько можно обработать за один раз.

Принципы капитализма оказались как нельзя кстати. Я провела некоторые расчеты и обнаружила, что у меня есть «лишних» 2500 долларов – примерно, по одному доллару за грамм ткани, которую нужно обработать. Я собрала команду и сделала им предложение: в работе может помочь любой желающий и при этом получить за это финансовое вознаграждение. Быстро сформировались маленькие партнерства: один студент измельчал ткань, второй проводил подсчет и оба делили между собой доход. Работа пошла как по волшебству.

Мой муж, приезжая в лабораторию, бывал поражен дружной толпой студентов, оживленно беседующих между собой и при этом прилежно работающих (в основном студенты работали посменно, так как лаборатория была достаточно маленькая). Джайро Порфирио взял на себя огромный объем работы по окрашиванию антителами, а я выполняла подсчет нейронов с помощью микроскопа и всего за шесть месяцев мы обработали всё полушарие мозга африканского слона – как и планировалось.

И победитель…

Внемлите! Мозг африканского слона имеет больше нейронов, чем мозг человека. И не просто немного больше: в три раза больше – 257 миллиардов против наших 86 миллиардов. Но – и это по-настоящему важное «но» – 98 процентов этих нейронов были расположены в мозжечке, в задней части мозга. В случае любого другого млекопитающего, которое нам уже довелось исследовать, мозжечок также содержал бóльшую часть нейронов, но никогда этот показатель не превышал 80 процентов.

Экстраординарное распределение нейронов в мозге африканского слона оставило на долю коры головного мозга каких-то 5,6 миллиардов нейронов. Несмотря на размер коры головного мозга африканского слона, 5,6 миллиардов нейронов в ней бледнеют при сравнении с в среднем 16 миллиардами нейронов, сконцентрированными в гораздо более скромной по размерам коре головного мозга человека.

Итак, мы получили искомый ответ: нет, человеческий мозг не содержит больше нейронов, чем гораздо более объемный мозг слона, но кора головного мозга человека имеет в три раза больше нейронов, чем кора головного мозга слона, превосходящая по размерам человеческую. Очевидно, что громадное количество нейронов в мозге слона нисколько не помогает ему в развитии когнитивных способностей. Это дает нам право утверждать, что количество нейронов в мозжечке не является решающим фактором при определении лучшей приспособленности мозга для мышления.

Получается, остается только кора головного мозга. Природа провела эксперимент, в котором мы нуждались, доказав отсутствие связи между числом нейронов в коре головного мозга и числом нейронов в мозжечке. Превосходящие когнитивные способности человека можно объяснить (и это единственное объяснение) просто впечатляюще большим числом нейронов в коре нашего головного мозга.

Хотя на сегодняшний день у нас нет данных по измерению когнитивных способностей, которые необходимы для сравнения всех видов млекопитающих, или хотя бы тех, число нейронов в коре головного мозга которых мы знаем, мы уже можем сделать проверяемые предположения, основываясь на этих числах. Если абсолютное число нейронов в коре головного мозга является главным ограничительным фактором развития когнитивных способностей вида, то я предполагаю, что классификация по этому показателю должна выглядеть следующим образом:

И это кажется более правдоподобным, чем действительная на данный момент классификация по массе мозга, которая располагает, к примеру, жирафа, выше приматов. В этом толковании иерархия выглядит так:

Оказывается, есть простое объяснение того, почему человеческий мозг и только он может в одно и то же время быть так похож на мозг других видов в своих эволюционных ограничениях, и так отличаться от них, наделяя нас способностью размышлять о нашем собственном материальном и метафизическом происхождении.

Во-первых, мы – приматы, а это дает нам преимущество, заключающееся в большом количестве нейронов, «упакованных» в маленькой коре головного мозга. А во-вторых, благодаря технологическим инновациям, введенным нашими предками, мы избежали энергетических ограничений, которые ответственны за то, что другие животные имеют меньшее количество нейронов в коре головного мозга (ведь только такое количество они могут себе «позволить» на строгой диете в дикой природе).

Что же, в итоге, есть у нас, чего нет у других животных? Я утверждаю, что это огромное количество нейронов в коре головного мозга, самое большое по сравнению с известными на сегодня видами. И что же мы делаем такого, что не делает больше ни одно животное, и что позволило нам собрать столько нейронов в одном месте?

Ответ, как мне кажется, очень прост: мы готовим свою еду. То есть мы способны предоставлять нашему мозгу необходимое для его развития питание, чего нельзя сказать о животных в дикой природе. А наш мозг потребляет очень много энергии (примерно 25% от все энергии, получаемой нами с пищей). Таким образом, упрощая процесс получения пищи и делая ее более сбалансированной и питательной, человек способствовал развитию своего мозга, а мозг, в свою очередь, способствовал развитию человеческого общества.

Об авторе: Сюзана Херкулано-Хузел – специалист по нервной системе из Бразилии. Она является адъюнкт-профессором и главой лаборатории сравнительной анатомии Института биомедицинских наук Федерального института Рио-де-Жанейро.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Мозг — это как океан на нашей планете. Уж сколько много мы знаем о человеческом теле, а мозг продолжает оставаться кладезем загадок, как и наш Мировой Океан.

Миф 1: В человеческом мозге сто миллиардов нейронов

Нейроны это фундаментальные строительные кирпичики любой нервной системы. Эти специфические клетки, древовидные отростки которых расходятся во все стороны и соприкасаются с такими же отростками соседних клеток, формируют огромную электрическую и химическую сеть, которая является нашим мозгом, и обрабатывают информацию о нашем окружении, управляют нашими действиями в соответствии с этим самым окружением, и даже контролируют наши неосознаваемые телесные функции.

Именно наши нейроны позволяют нашему мозгу совершать различные действия быстрее и эффективнее, чем любая из когда-либо созданных машин.
Учитывая какую незаменимую роль играют эти клетки, вы можете предположить, что у учёных есть пара идей относительно того, сколько же именно нейронов заключено у нас между ушей; и многие годы мы думали, что так оно и есть.

Пролистайте несколько учебников по нейробиологии, пару научных исследований и научных журналов, и вы обнаружите, что многие обозначают число нейронов в человеческом мозгу красивой круглой цифрой в сто миллиардов – и обычно делают это без подтверждающих ссылок.

Почему без ссылок? По мнению нейробиолога доктора Геркулано-Хаузел, так получилось потому, что никаких прямых оценок общего числа нейронов в человеческом мозге не делалось до 2009 года, когда она и её команда извлекли мозги четырёх недавно скончавшихся людей, принесли их в лабораторию и разжижили их с помощью техники, называемой «изотропная фракциализация».

Геркулано-Хаузел и её команда растворили каждый мозг в гомогенную эмульсию в виде «мозгового супа» (это её слова, не наши), взяли образцы из этого супа, подсчитали количество нейронов в каждом образце, и затем экстраполировали, чтобы получить общее число нейронов в каждом мозговом «тортике».

«Мы обнаружили, что средний человеческий мозг содержит приблизительно 86 миллиардов нейронов», говорит Геркулано-Хаузел в недавнем подкасте к журналу Nature. Затем она продолжает:

«Ни один мозг, который мы исследовали к настоящему моменту, не содержал ста миллиардов клеток. И хотя кажется, что это не особо большая разница, но 14 миллиардов нейронов это размер мозга к примеру бабуина, или почти половина нейронов мозга гориллы. Так что это на самом деле вполне приличная разница».

Миф 2: Чем больше мозг – тем он лучше

Среди млекопитающих например, приматы (вроде нас) и китообразные (вроде дельфинов) имеют более крупные мозги, чем скажем насекомоядные (вроде муравьеда), и обладают тем, что большинство может признать как пропорционально большие умственные способности. Основываясь на одном этом наблюдении, вы можете склониться к тому, чтобы считать размер мозга хорошим предиктором когнитивных возможностей.

Однако отношение «Больше – значит лучше» нарушается, как только вы начинаете сравнивать особей разных видов. Коровы, например, имеют более крупные мозги, чем практически любой вид обезьян, но если только они не очень (очень) хороши в скрывании этого, коровы практически однозначно имеют меньше умственных способностей, чем большинство (если не все) «менее мозговитых» приматов.

Сходным образом, мозг капибары (водная свинка, самый крупный грызун на Земле; прим. mixednews) может весить более семидесяти граммов, но её когнитивные способности бледнеют в сравнении со способностями обезьянки капуцина, мозг которой весит всего лишь пятьдесят граммов.

Разумеется, для целей нашей дискуссии, посвящённой человеческим мозгам, наиболее красноречивым доказательством того, что «больше не значит лучше», будет являться сравнение размеров нашего мозга и мозга крупнейших млекопитающих животных, таких например, как кит или слон.

На картинке выше, вы можете видеть сравнение человеческого мозга с гораздо более крупным мозгом слона. Средний человеческий мозг весит около 1200 граммов, а мозг слона – почти в четыре раза больше, но самый крупный мозг – у кашалота, и весит он 6800 граммов.

С мозгом, который весит в шесть раз больше человеческого, почему кашалоты до сих пор не подчинили себе человечество?

Миф 3: Мозг человека имеет наибольший размер по отношению к размерам тела

Этот миф пришёл к нам ещё из времён Аристотеля, который в 335 году до нашей эры написал: «Из всех животных, человек имеет самый большой мозг в сравнении с размером его тела».

В эту ловушку легко угодить, если вы попытаетесь объяснить разницу между размером мозга и интеллектом у, скажем, человека и кашалота. В наши дни, многие люди пользуются примерно тем же объяснением, что и Аристотель, чтобы убедить себя – связь между размером мозга и интеллектом заключается не в абсолютном весе или размере мозга, а скорее в соотношении веса мозга и веса тела.

Пристально изучите эту логическую цепочку, и вы обнаружите, что она даёт нам ещё одну неточную картину по сравнению с тем, что мы на самом деле наблюдаем в природе. Да, соотношение мозга к телу у человека огромно по сравнению скажем со слоном (около 1/40 против 1/560 соответственно); но оно примерно равно такому же соотношению у обычной мыши (тоже 1/40), и даже у меньше соотношения, которое вы можете встретить у некоторых маленьких птиц (1/12).

Чтобы преодолеть ограничения базового соотношения мозга к телу, учёные придумали более сложную систему оценки, известную как «фактор энцефализации» (EQ), который измеряет соотношение мозга и размера тела животного по сравнению с другими животными примерно сходного размера.

В этом случае, EQ не только принимает в расчёт тот факт, что размер мозга имеет тенденцию увеличиваться с увеличением размера тела, но и то, что размер мозга вовсе не обязательно изменяется пропорционально увеличению тела.

Когда учёные сравнили факторы энцефализации у различных животных, они обнаружили, что данный фактор у людей выше, чем у любого другого живого существа на нашей планете. Вот таблица, основанная на данных недавно опубликованного обзора внешних измерений когнитивных способностей, которая наглядно представляет фактор энцефализации человека в сравнении с некоторыми другими живыми существами.

Миф 4: Мозг большего размера содержит больше нейронов, чем маленький мозг

Но даже фактор энцефализации содержит в себе неотъемлемый изъян, по одной простой причине: больший мозг не обязательно содержит в себе больше нейронов, чем маленький – факт, который возвращает нас к мифу номер один и вопросу из какого числа нейронов всё-таки состоит человеческий мозг.

Учёные, разумеется, достаточно давно знают, что размер мозга животных может сильно отличаться у разных видов. Но до самого недавнего времени, тем не менее, большинство исследований предполагали, что плотность нейронов (в данном случае в тексте имеется в виду количество нейронов, отнесённое к общей массой мозга, а не физическая плотность нейронной ткани; прим. mixednews) является более или менее постоянной величиной среди разных классов животных. Однако данное убеждение не может находиться дальше от реальности.

Этот миф был ловко разоблачён доктором Геркулано-Хаузел и её командой, когда они использовали всё тот же метод мозгового супа что и для измерения числа нейронов в человеческом мозге, чтобы определить общее число нейронов у различных видов млекопитающих. Результаты их исследований, которые на данный момент уже опубликованы в серии отчётов, демонстрируют, что мозги разных млекопитающих следуют разным «правилам расчёта»:

Мозги приматов, как обнаружилось, увеличиваются в размере с той же скоростью, с какой растёт число нейронов в них; если вы сравните один грамм нейронной ткани крупного примата с одним граммом ткани меньшего примата, вы получите примерно одинаковое число нейронов.

Мозги грызунов, с другой стороны, как выяснилось, увеличиваются в размере быстрее, чем приобретают новые нейроны. В результате, более крупные грызуны имеют тенденцию располагать меньшим числом нейронов на грамм нейронной ткани, чем мелкие разновидности.

Мозги насекомоядных ведут себя как комбинация мозгов грызунов и приматов, с корой мозга, которая увеличивается в размерах быстрее, чем прирастает число нейронов (подобно грызунам), и мозжечком, соотношение скоростей роста у которого линейно (подобно приматам).

Конечный вывод из этого звучит так: среди грызунов, насекомоядных и приматов, мозг приматов построен на основании наиболее экономичного, максимально использующего доступное пространство принципа. Доктор Геркулано-Хаузел пишет:

«Десятикратное увеличение числа нейронов в мозге грызуна означает 35-кратное увеличение самого мозга; для сравнения, такое же десятикратное увеличение числа нейронов в мозге примата означает увеличение размера мозга всего лишь в одиннадцать раз.

Мозг гипотетического грызуна с 86 миллиардами нейронов (подобно человеческому мозгу), должен был бы весить чудовищные тридцать пять килограмм – что во много раз превосходит все известные параметры у любого из ныне живущих существ”.

Является ли мозг человека особенным?

Существует несколько выводов, которые можно сделать из развенчания мифа номер четыре. Во-первых, оно демонстрирует, что относительный размер мозга (даже с учётом влияния фактора энцефализации) не может быть использован в качестве надёжного мерила количества нейронов у различных классов животных.

Более того, это на самом деле приводит нас к выводу, что размер мозга, размер тела, и связь между ними, не являются достаточными индикаторами когнитивных способностей, и что подобные предположения следует скорее фокусировать на общем количестве нейронов, которым располагает данное существо.

А во-вторых, это открывает нам два достаточно контринтуитивных факта о человеческом мозге. Первый заключается в том, что наш мозг в некоторой степени вовсе не уникален. Он может содержать 86 миллиардов нейронов, но это как раз то число, которое вы и ожидаете найти (на основании правил расчёта для приматов) в мозге такого размера; если вы увеличите мозг шимпанзе до размеров мозга человека, вы обнаружите в нём точно такое же количество нейронов.

А второй заключается в подтверждении того факта, что кое-что в человеческом мозге действительно уникально. Доктор Геркулано-Хаузел объясняет:

«Во-первых, мозг человека увеличивается по тем же правилам, что и мозг приматов: более экономичный принцип по сравнению с грызунами позволяет упаковать в доступный объём гораздо больше нейронов, чем в мозг грызуна такого же размера, и возможно в мозг любого другого живого существа того же размера. И во-вторых, наше положение среди приматов как обладателей самого большого действующего мозга гарантирует, что, по крайней мере из числа приматов мы обладаем самым большим числом нейронов, которые вносят свой вклад в формирование сознания и поведения в целом».

То, каким образом наше беспрецедентное число нейронов в мозге сочетается с такими вещами, как наша генетика и общая структура мозга, которые и дают в результате наиболее продвинутые когнитивные способности на нашей планете, ещё предстоит найти.

Например – если мозг шимпанзе каким-либо образом можно было бы увеличить до размеров человеческого, увидели бы мы скачок его когнитивных способностей до уровня, соответствующего нашему?

Другой «пока ещё не изученный» вопрос – как сравнивать количество наших нейронов и «правила расчёта» с другими видами млекопитающих, и особенно с теми, кто обладает мозгом большего размера? На сегодняшний день не существует исследований точного числа нейронов ни у слонов, ни у китообразных.

Источник