Новое в блогах
Вес мозга и интеллект. Национальные особенности
Ученые теперь точно знают, как масса содержимого черепной коробки влияет на интеллект, взаимоотношения мужчины и женщины, национальные различия и старение.
Вроде бы по логике получается так: чем больше мозг, тем умней должен быть его счастливый обладатель. И за примерами далеко ходить не надо: мыши с мозгами в один грамм по полям бегают, обезьяны со своими жалкими 400 граммами в зоопарке сидят, а гомо сапиенс перед монитором компьютера с утра до ночи корпит. А куда ему деваться? Ему свои аж целые 1400 граммов, заключенные в черепную коробку, как-то использовать надо. Вот он и рисует чертежи космических кораблей и доказывает теорему Пуанкаре.
БАШКОВИТЫЕ ЛЕНТЯИ
— Выходит, стоит австралийцам перебраться в места с более суровым климатом, то у них мозг увеличится?
— Возможно, но не сразу. Мозги у гомо сапиенс формировались десятки тысяч лет, и чтобы их кардинально увеличить, понадобится примерно столько же времени.
— Русские мозги случайно не побеждают в весовой категории?
Славянские народы
Разные этносы
Средний вес еврейских мозгов, как подсчитал Вейнберг, составил 1320,4 грамма. Средний вес мозга европейца составляет 1350 грамм, в то время как мозг евреев легче их на 30 грамм, что составляет почти одну унцию. Данные о том, что евреи ниже ростом средних европейцев, предполагает, что их мозг также должен быть меньшим. Вейнберг указывает, что среднее число для немцев составляет 8,22 гр. мозговой ткани на кубический сантиметр, в то время как у евреев этот показатель составляет 8,05 гр. Это показывает, что еврейский мозг легче не только абсолютно, но и относительно.
БОЛЬШАЯ РАЗНИЦА
— Как известно, мужской мозг тяжелее женского в среднем на 130 граммов. Почему нам тоже недодали при раздаче там, «наверху»?
— Такая большая разница не мешает им понимать друг друга?
— Сколько надо иметь мозгов, чтобы гордо носить имя «человек»?
— У таких продвинутых народов такой маленький мозг?!
— Немудрено: большой механизм всегда неповоротлив…
-…и требует больших энергетических затрат. Судите сами. В «бездумном» состоянии мозг расходует 9 процентов всей энергии и 20 процентов кислорода, но стоит человеку задуматься о чем-нибудь серьезном, как его серое вещество разом поглотит до 25 процентов поступивших в организм питательных веществ. Организму это не нравится, он быстро устает, и потому человек интуитивно стремится к более легкой жизни. В нахождении различных способов лодырничать ему нет равных. Но уж если обладатель тяжелого мозга переборет свою лень, он может свернуть горы.
БАЙРОН «ТЯЖЕЛЕЕ» ТУРГЕНЕВА
— Люди с большими мозгами обладают высоким интеллектом?
— Не всегда. Скажем так: они имеют больше шансов стать гениями. При средней массе мозга человека 1400 граммов у одаренных личностей головной мозг в 72% случаев превышает среднюю массу. Расчеты показывают, что у человека с массой мозга выше среднего уровня шансов оказаться обладателем особых способностей примерно в 6 раз больше, чем у обладателя небольшого мозга. Эта закономерность не означает, что все люди с небольшим мозгом заведомо бездарны. Просто вероятность возникновения способностей, превышающих средний уровень, существенно снижается.
— У обычных людей без особых талантов может быть большой мозг?
— Конечно. Были случаи, когда мозг простых рабочих даже превосходил массу мозга самых выдающихся личностей. Размер головного убора не может быть критерием интеллектуальных способностей его владельца. Для подтверждения этого вывода обычно приводится пример с двумя известными писателями: тот же Иван Тергенев и Анатоль Франс. Против тургеневских 2012 граммов у Франса было всего 1017 граммов. Двукратная разница массы мозга при сходных литературных талантах опровергает предположение о связи между способностями людей и крупным мозгом.
— Как часто одаренные люди появляются на свет?
ПОСЛЕ 50 ЛЕТ ГОЛОВА СТАНОВИТСЯ ЛЕГЧЕ
— Мозг изменился со временем? Извилины предков отличались от наших?
— Измерение вместимости черепной коробки у народов, длительное время живущих на одной территории, показало, что масса мозга у культурных народов с течением времени медленно увеличивается. Эти выводы сделаны на основании измерений черепов, обнаруженных во Франции и Египте. Например, вместимость черепа парижанина 700 лет назад была на 35,5 кубических см меньше, чем 100 лет назад. А у египтян на 44,5 кубических см больше в период расцвета древней египетской культуры в 16-11 века до нашей эры, чем в период длительного упадка в 21-18 века до нашей эры. Это изменение связывают как с культурным, так и с биологическим прогрессом человечества. А может, причины изменения мозга связаны со смешением нескольких этнических групп. Есть тенденция увеличения средней массы мозга во всех расах и этносах за последние 100 лет. Так, масса мужского головного мозга увеличилась в среднем на 42, а женского на 41 грамм. В Японии, к примеру, за 60-70 лет экономического развития средняя масса мозга японцев увеличилась на 30 граммов у мужчин и на 15 граммов у женщин.
— Это говорит о том, что мы умнеем?
— Разгадки этого феномена пока нет. Это небольшое, но достоверное увеличение не раз наблюдалось в более ранней истории человечества. Я склоняюсь к мнению, что культурное развитие общества не влияет на форму и строение мозга. Если мозг немного меняется по массе, то только в пределах метаболической изменчивости (процесса, с помощью которого организм добывает и расходует энергию на свою жизнедеятельность), обусловленной качеством питания матери во время беременности и ребенка в период от рождения до 12-14 лет. Однако это увеличение или уменьшение массы мозга одинаково во всех этносах и не превышает приблизительно 20-40 граммов. Постоянного увеличения размеров мозга не происходит ни в каких идеальных социальных условиях.
— Как меняется масса мозга с возрастом?
— С возрастом изменение размера мозга происходит за счет увеличения размера самих клеток и за счет гидратации, то есть обводнения. Человеческий мозг увеличивается в размерах где-то до 26-27 лет. Потом переходит в фазу стабильности. До 50 лет никаких изменений не происходит. Но это не значит, что нервные клетки не погибают. Нейроны погибают от голода в течение всей нашей жизни: за счет того, что нарушается кровоснабжение мозга. После 50 лет гибель нейронов становится наиболее интенсивной. Это приводит к тому, что мозг за каждые последующие 10 лет уменьшается на 30 грамм. И если человек доживет до 90 лет, то его мозг уменьшится на 120 грамм. Это много. И не всякий сохраняет полную адекватность. Однако этот недостаток в весе мозга компенсируется богатым жизненным опытом, навыками.
Таблица. Как меняется масса мозга с возрастом без учета половых и этнических различий.
Мозги великих людей
Дураки, умники, гении
Общеизвестно, что в зависимости от умственных способностей человечество делится на людей обычных, умных и глупых и ещё — гениев. Долгое время учёные предполагали, что всё зависит от каких-то анатомических особенностей мыслительного аппарата, и усиленно пытались найти их. У первых трёх групп никаких отличий выявить не удалось, решили заняться гениями.
Признанные научные авторитеты принялись измерять объём мозга великих людей, взвешивать его, подсчитывать число извилин. Результаты получали самые противоречивые: у кого-то из гениальных личностей был очень большой мозг, у кого-то очень маленький.
Так была опровергнута гипотеза о том, что умственные способности напрямую зависят от величины мозга. А ведь исходили её авторы из, казалось бы, логически очевидного: чем больше мозг, тем больше в нём нервных клеток, которые могут выполнять более сложные задачи. Но при этом не учитывалось, что нервные клетки работают в клеточных ансамблях с определённой иерархической структурой.
Мозг Эйнштейна: вид слева и справа (фото Brain (2012) / National Museum of Health and Medicine).
Пантеон мозгов
В конце 20-х годов XX века правительство поставило перед советскими учёными «задачу века»: выяснить, как добиться того, чтобы «любая кухарка могла управлять государством». Другими словами, можно ли выращивать людей с исключительными умственными способностями.
Сам учёный скоропостижно скончался в 1927 году при загадочных обстоятельствах, но его идея выжила. По инициативе наркома здравоохранения Семашко в Москве, где с 1924 года уже существовала лаборатория по изучению мозга Ленина, открыли институт, куда стали передавать мозги лидеров партии и правительства, деятелей науки, литературы и искусства.
В 1934 году, например, сообщалось, что научный коллектив института изучает мозги Клары Цеткин, А.В. Луначарского, академика М.Н. Покровского, В.В. Маяковского, Андрея Белого, академика В.С. Гулевича. Затем собрание пополнилось мозгами К.С. Станиславского и певца Леонида Собинова, Максима Горького и поэта Эдуарда Багрицкого и др.
Прежде чем попасть на стол к учёному для детального изучения, мозг подвергался подготовительному исследованию.
Мозг вождя революции извлекли сразу после его смерти в 1924 году. В течение десяти с лишним лет его тщательно изучал под микроскопом немецкий профессор Оскар Фогт, перед которым была поставлена задача доказать, что Ленин был не просто гением, а сверхчеловеком.
По весу «серое вещество» вождя ничего особенного собой не представляло, поэтому Фогт сосредоточился на его строении. На первом этапе он заявил, что «материальная база» мозга Ильича «значительно богаче обычной». А затем выступил с докладом, в котором утверждал: «Мозг Владимира Ильича отличается наличием очень крупных и многочисленных пирамидальных клеток, из слоя которых состоит кора головного мозга — «серое вещество», — подобно тому как организм атлета отличается сильно развитой мускулатурой. Анатомия мозга Ленина такова, что его можно назвать «ассоциативным атлетом».
Но коллега Фогта Вальтер Шпильмайер раскритиковал доклад, заявив, что и в головном мозге слабоумных людей тоже обнаруживали пирамидальные клетки большой величины. С 1932 года вопрос о секрете гениальности вождя публично обсуждать перестали.
Кропотливые многолетние исследования сотрудников Института мозга желаемых результатов не дали, скорее, даже отдалили от разгадки тайны.
Гениальные тугодумы
Установлено, что обычный человек «эксплуатирует» лишь одну десятую часть своего мозга. Логично предположить, что у гениев «верховный главнокомандующий» работает на полную катушку. Оказалось, нет! Мало того, что извилин у них задействовано даже меньше, так ещё у них работают низшие, примитивные и эволюционно древние отделы мозга, которые у обычных граждан преспокойно спят.
К такому неожиданному выводу пришли нейрофизиологи Джон Митчелл и Аллан Снайдер из Центра изучения мозга Австралийского национального университета в Канберре. Несколько лет они исследовали людей, обладающих феноменальными способностями, с помощью установки для позитронной и ядерно-резонансной томографии, позволяющей увидеть, какие отделы мозга работают при обработке информации, поступающей от органов чувств.
Выяснилось, что между моментом, когда на сетчатку глаза падает сфокусированное хрусталиком изображение, и сознательным восприятием увиденного проходит всего около четверти секунды. Вот за это время обычный человек автоматически осмысливает информацию. Но, обрабатывая её, вычёркивает большую часть поступивших сведений, оставляя общее впечатление от увиденного.
Американские коллеги австралийских нейрофизиологов, несколько лет изучавшие функционирование мозга людей с очень высоким уровнем интеллекта, свойственного гениям, установили, что такие индивидуумы думают медленнее обычных людей и поэтому чаще способны прийти к поистине гениальному решению.
Это обусловлено тем, что в зоне мозга, которая отвечает за восприятие зрительной и чувственной информации, у них наблюдается повышенная концентрация молекул NAA.
Именно эти молекулы необходимы для формирования необычного интеллекта и экстраординарного творческого мышления.
Однако при этом, к удивлению экспертов, передвижение NAA в мозге индивидуумов с очень высоким IQ (то есть гениев) происходит медленнее, чем у их менее интеллектуальных собратьев. В частности, по словам исследователей, Альберт Эйнштейн отличался привычкой долго обдумывать любой вопрос и неизменно находил гениальное решение. Такая особенность была у него с детства, его даже называли тугодумом.
Американцы так описывают работу мозга гениев. Молекулы NAA содержатся в тканях серого вещества, которое состоит из нейронов. Связь между ними осуществляется посредством аксонов (отростков нервной клетки, проводящих нервные импульсы от тела клетки к иннервируемым органам или другим нервным клеткам), являющихся частью белого вещества.
При этом у среднестатистических людей аксоны покрыты толстой жировой оболочкой, которая позволяет нервным импульсам двигаться быстрее. У гениев эта жировая оболочка крайне тонка, за счёт чего продвижение импульсов происходит очень медленно.
Подтверждают это результаты недавнего исследования мозга Альберта Эйнштейна. Области мозга, которые ответственны за математические способности, у него были увеличены. И не пересекались извилиной, ограничивающей другие зоны, как это наблюдается у обычных людей.
Поэтому вполне вероятно, что «математические нейроны» Эйнштейна, пользуясь отсутствием границ, взяли в плен клетки из соседних зон, которые, оставаясь самостоятельными, выполняли бы совсем другую работу.
Так что же, теперь известна природа гениальности и можно искусственно выращивать гениев?
«Незаурядными способностями потенциально обладает каждый из нас, и их можно пробудить в какой-то одной области, то есть сделать человека гением. В ближайшие десять лет в результате дальнейших исследований выяснится, какие отделы мозга надо включать и выключать, чтобы сделать из человека, например, Леонардо да Винчи или Пифагора, — считает один из соавторов сенсационного открытия профессор Аллан Снайдер.
masterok
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.
