Чтение онлайн

В мозге кровь нагревается, и если с системой кровообращения всё в порядке, эмиссарные вены уносят из него подогретую кровь к поверхности головы, где она охлаждается. Но когда мозг перегревается, включается «радиатор»: кровь в этих сосудах начинает течь в обратном направлении. При повышении нагрузки кровь устремляется от кожи в полость черепа. Поэтому в условиях перегрева из-за повышения нагрузки эти вены несут в черепную коробку уже охлажденную кровь, чтобы обезопасить кору. Именно благодаря этому, по мнению Фолка, кора выдерживает столь существенные подъемы внутренней температуры мозга.

Гипотеза перегрева может подсказать нам, почему прямохождение предшествовало резкому увеличению размеров мозга. По всей видимости, «радиатор» снял ограничения на размер мозга и привел к его потрясающему увеличению в ходе эволюции от Homo erectus к Homo Sapiens.

Еще одну догадку высказал польский антрополог Конрад Фиалковский: быстрый рост человеческого мозга был прежде всего связан с защитой клеток мозга от перегрева. Изменения кровотока позволили мозгу беспрепятственно расти, увеличивая тем самым надежность и степень защищенности за счет увеличения количества клеток. Результатом стала параллельная организация человеческого мозга, которую связывают с нашей способностью к многоплановому мышлению.

Две ранних формы организации мозгового кровотока и нынешняя сеть охлаждения

Таким образом, когда человек встал на две ноги и начал перемещаться бегом, отбор двинулся в направлении усиления кровотока и увеличения размеров коры, чтобы защитить мозг от перегрева и способствовать его охлаждению. Всё это в совокупности способствовало развитию животного, способного выносить жару, долгий бег и другие крайности. Большая теплоотводящая кора впоследствии была рекрутирована под другие задачи. Нервные клетки мозга, исходно не имеющие специализации в обработке информации, сумели приспособиться к изменившимся обстоятельствам. И теперь в этом мозге заключены тысячи форм разума.

Кора поражает своей однородностью: любой произвольно взятый небольшой её участок мало отличается от любого другого небольшого участка. И в целом мозг человека похож на мозг любого другого животного. И в мозге мыши, и в мозге женщины кора состоит из одних и тех же клеток и нейронных сетей. Увеличение числа нейронов в мозге обусловлено изменением его размеров, а не плотности: у человека всего в 1,25 раза больше нейронов на кубический сантиметр мозговой ткани, чем у шимпанзе. В квадратном миллиметре поверхности коры около 146 000 нервных клеток. Площадь коры – около 2200 квадратных сантиметров, и всего в ней около 30 миллиардов нейронов (больше, чем думали еще недавно). А площадь коры головного мозга шимпанзе и гориллы – 500 квадратных сантиметров и около 6 миллиардов нейронов.

Объем человеческого мозга настолько больше (примерно в четыре раза) прежде всего в связи с тем, как распределены в мозге нейроны. Часть этого объема уходит на взаимосвязи между нейронами. Благодаря огромному количеству таких взаимосвязей повышается функциональная надежность мозга: если одна из сетей нейронов выходит из строя, её функции может взять на себя другая.

Однако избыток поддерживающих клеток (глии) влечет за собой и еще кое-какие последствия, которых часто не замечают. Точно так же, как центральные части механизма, обмотанные изоляционным материалом, нейроны, окруженные глией и другими клетками, могут сформировать большее количество взаимосвязей. Увеличение размера и возрастание сложности человеческого мозга обусловлены количеством поддерживающих клеток. Глия питает нейроны и, заполняя пространство между ними, дает возможность увеличить число нейронных взаимосвязей.

Рассмотрим, как изменялся мозг в ходе эволюции: изоляция нейронов друг от друга постепенно повышалась, усиливая тем самым и защиту от теплообразования. Дополнительные клетки, окружающие каждый из нейронов, обеспечивали дополнительное изоляционное пространство, благодаря которому в мозге человека намного больше взаимосвязей между нейронами, чем в мозге шимпанзе. И трудно поверить, что здесь работают общепринятые объяснения: усложнение социальной среды, совместное бытообустройство и т. п. Хотя все они, как говорится, подлили масла в огонь.

Давно установленный факт, что для человеческого мозга характерен избыток структурных элементов, подтверждает предположение о том, что если человеку предстоит терять нервные клетки, из последних сил бегая по жаре, то лучше подстраховаться и иметь их про запас. Не такое уж это необычное дело. Например, избыточность в высшей степени характерна для нашей ДНК. Каждая из клеток тела (во всяком случае, при рождении) содержит всю необходимую информацию, позволяющую воссоздать все остальные клетки тела.

В случае локальных поражений головного мозга он может изменить своё функционирование. У глухих людей отделы височной коры задействованы в обработке зрительной информации. Слепые слышат лучше зрячих, возможно, в связи с тем, что у них зрительная кора берет на себя анализ слуховой информации. Когда мы выучиваем второй язык, первый может изменить свою локализацию в мозге. Если мозг оказался поврежден вследствие инсульта, функции пораженного участка могут быть переданы другим зонам. Подобная пластичность, как называют этот вид приспособляемости, очень важна для нас, когда нам что-то угрожает.

Я пишу эту книгу на компьютере. Сейчас лето, жара. Один из моих компьютеров жары не выдержал, но у меня есть еще один, так что я смог продолжить работу. Разве лишено смысла предположение, что мозг тоже снабжен такой резервной системой, и клетки коры могут брать на себя разные функции? Имея несколько резервных систем, можно справиться с любыми трудными обстоятельствами, особенно если эти системы организованы параллельно.

Поэтому эволюция сделала ставку на увеличение числа нейронов, окружила их изолирующей нервной тканью и тем самым создала возможность для увеличения количества взаимосвязей. Глядь – и мозг вырос! Кардинальное увеличение его размеров привело к возрастанию резервного потенциала: параллельных процессов стало больше, связи между нейронами расширились. Усложнение современного человеческого мозга обусловлено обоими этими факторами.

Лобные доли быстрее всего увеличивались в размерах у раннего Homo sapiens, что, возможно, внесло значимый вклад в формирование психики современного человека. Наш высокий лоб – результат развития именно лобных долей мозга. А словечко «высоколобый», которым мы характеризуем умников и энциклопедистов, отражает наши представления о вкладе лобных долей в человеческий интеллект.

Представленная здесь точка зрения на прямохождение, объем мозга и скачок в увеличении размеров коры относительно нова. Она основана на работах конца 1980-х – начала 1990-х гг., которые были опубликованы англичанином Питером Уилером, американцем Дином Фолком и поляком Конрадом Фиалковским. Поэтому я не удивлюсь, если эту точку зрения сочтут умозрительной и противоречивой. Многим есть что сказать насчет этого необычного варианта развития событий, и он запросто может не выдержать испытания временем. Однако же он позволяет по-новому взглянуть на удивительные формы приспособления, характерные для нашего мозга.

Подведем итоги: приспосабливаясь к тепловой нагрузке, наши предки поднялись на задние конечности. Кровоток их в мозге в связи с прямохождением изменился, благодаря чему мозг получил дополнительную возможность отводить тепло, что способствовало увеличению размеров коры с дальнейшим изменением мозговой «дренажной системы», спасающей эти высоко активированные клетки от перегрева. Роль случайности здесь в том, что увеличение коры произошло по чисто «инженерным» причинам, связанным прежде всего с повышением надежности мозга в условиях беспрецедентного перегрева. Далее дополнительно образовавшиеся клетки могли быть задействованы для осуществления других функций, как стремечко во внутреннем ухе.