10 мифов о работе головного мозга: правда и вымысел

Изображение было получено с помощью техники диффузионной тензорной визуализации. Она позволяет сканировать белое вещество мозга и находить пути, которые соединяют различные участки мозга друг с другом. Это делается с помощью отслеживания движения молекул воды внутри тканей.

Чем больше, тем лучше

Бытует мнение: чем больше мозги, тем умнее их обладатель, будь это человек или животное. Всё правильно. По уровню умственных способностей Млекопитающие намного превосходят червей и насекомых, а человекообразные обезьяны своих менее развитых сородичей. Ну это как посмотреть: птичкам, червям и обезьянам достаточно размера их мозга для выживания в привычной им среде, а человек среду обитания и образ жизни всё время подстраивает под себя. И в последнее столетие этот процесс опередил длительность жизни людей: за жизнь поколения мир изменяется настолько, что человеку необходимо беспрерывно учиться, чтобы обитать в нём, или уйти в джунгли.

Теперь об интересном.

  • Результаты исследований XIX века и современности не указывают на то, что масса мозга выросла.
  • У насекомых его роль заменяют нервные узлы и цепочка.
  • Головной мозг Анатоля Франса весил в два раза меньше, чем в Ивана Тургенева.
  • Если после 20-ти с лишним лет взрослый мозг начинает терять приблизительно 1 грамм в год, а ближе к 50-60 цифра вырастает до 2, а порой и 3 грамм, то после 60 лет эта цифра потери массы может превышать 4 грамма в год. Что интересно, получение новых навыков и знаний и занятия интеллектуальной деятельностью на весе мозга положительно не сказываются. Растёт он только у детей и подростков.
  • Максимальный вес органа зафиксирован у идиота и эпилептика, и функционировал он неполноценно.

Вывод: неважно сколько весит мозг человека или животного. Более важными здесь являются отношение массы органа к массе тела и количество связей между нейронами. Не зря ведь наука установила, что активный человек (читающий книги) использует около 5% интеллектуального потенциала. Плохо знакомому с умственной деятельностью хватает и 3%, и неважно, женщина это или мужчина.

Число нейронов также немногое говорит про вместимость черепной коробки: при равном их количестве у разных видов животных некоторые значительно отличаются интеллектуальными способностями, но лишь в решении предложенных человеком задач.

Миф №4: Человек знает, что может сделать его счастливым

Это далеко не так. И возможно вы и сами можете это доказать: вспомните хотя бы что-то, чего вы хотели «больше всего на свете», а затем вспомните степень испытанного счастья. Всегда ли действительность соответствовала ожиданиям?

Профессор психологии Дэниел Гилперт доказал своими исследованиями, что люди плохо представляют себе результаты событий как счастливых, так и печальных. Они переоценивают степень своего счастья или несчастья, т.к. и печаль и счастье длятся намного короче ожидаемого срока. А конкретно счастье всегда максимизируется, т.к. предвосхищается.

Миф №4: В мозгу большего размера нейронов больше, чем в маленьком мозгу

Но даже в факторе энцефализации есть один изъян, который заключается в том, что у большего мозга не обязательно большее количество нейронов, чем у маленького. Этот факт, снова приводит нас к мифу №1 и к вопросу, какое количество нейронов содержится в человеческом мозге.

Ученым уже достаточно давно известно, что размер мозга животных может сильно различаться у разных видов. Но до недавней поры большинство исследований предполагало, что плотность нейронов (их количество, отнесенной к массе мозга) более или менее постоянная величина среди животных разных классов.

Читайте также:  Как избавиться от стреляющей головной боли

Этот миф был разоблачен исследованиями доктора Геркулано-Хаузела совместно группой ученых, при помощи уже упомянутого «мозгового супа». Они измеряли общее число нейронов в мозгах разных видов млекопитающих. Результаты исследований показали, что у разных млекопитающих различные «правила расчета» их количества.

Исследователям удалось обнаружить, что мозги приматов увеличиваются в размере почти с такой же скоростью, с какой возрастает количество нейронов в них. Если сравнить 1 грамм нейронной ткани мозга крупного примата с 1 граммом ткани мозга меньшего примата, то число нейронов окажется примерно одинаковым.

А если взять грызунов, то размеры их мозгов увеличиваются быстрее, чем количество нейронов. Как результат, у более крупных грызунов меньшее число нейронов на 1 грамм нейронной ткани, нежели у мелких разновидностей.

У мозгов насекомоядных обнаружилось комбинация из мозгов приматов и грызунов. Кора мозга увеличивается быстрее, чем возрастает количество нейронов. А мозжечок обладает линейной скоростью роста, аналогично приматам.

Конечные вывод данных исследований следующий: среди приматов, насекомоядных и грызунов, именно у приматов мозг использует наиболее экономичный принцип, максимально использующий все доступное пространство. По словам доктора Геркулано-Хаузела, увеличение количества нейронов в десять раз для мозга грызуна, приводит к 35-кратному увеличению самого мозга. Аналогичное увеличение для мозга примата приведет лишь к 11-кратному увеличению мозга.

Если представить мозг гипотетического грызуна, в котором будет 86 миллиардов нейронов (как у человека), то он должен был бы весить примерно 35 килограмм, что намного выше, чем параметры любого известного существа.

Мозг человека особенный? Есть несколько выводов, которые следуют из развенчанного мифа №4. Первый — относительный размер мозга (даже если использовать фактор энцефализации) не может использоваться как надежное мерило числа нейронов у разных классов животных.

Второй — это дает нам два довольно контринтуитивных факта о мозге человека. Один из них, что наш мозг вовсе не уникален. В нем может находиться 86 миллиардов нейронов, но это число вписывается в правило расчета для приматов с мозгом такого размера. Если увеличить мозг шимпанзе до размеров человеческого, то в нем будет содержаться столько же нейронов.

Но есть еще один, который подтверждает тот факт, что в мозге человека есть кое-что уникальное. Как объяснила доктор Геркулано-Хаузел, мозг человека увеличивается по правилам, таким же, как и у остальных приматов. Экономичный принцип позволяет упаковать в доступный объем намного больше нейронов, чем в мозг грызуна аналогичного размера, а возможно, и в мозг любого из живых существ, живущих на планете.

А то, что у людей самый большой действующий мозг среди приматов означает, что у мозга человека самое большое число нейронов, которые формируют поведение и сознание в целом.

То, как беспрецедентное количество нейронов в мозге человека сочетается с нашей генетикой и общей структурой мозга, обеспечивая самые продвинутые когнитивные способности на Земле, еще необходимо найти.

К примеру, если бы появилась возможность увеличить мозг шимпанзе до размеров мозга человека, то произошел бы скачок когнитивных способностей до уровня, сравнимого с нашим?

Еще один, пока еще не исследованный вопрос: как проводить сравнение числа нейронов мозга человека с остальными видами млекопитающих, особенно тех, у кого мозг большого размера? В настоящее время нет точных исследований числа нейронов ни у китообразных, ни у слонов.

Больше похожих статей на нашем сайте:

  • Сон помогает нервным клеткам чинить хромосомы
  • Похоже, у растений есть зачатки разума
  • Девять когнитивных эффектов, которые влияют на жизнь и работу
  • Стокгольмский синдром — миф или реальность?
  • «Слепота выбора»: ожидаемое и реальность

Способности дельфинов

Ученые-ихтиологи, которые занимаются изучением феноменальных способностей дельфинов, утверждают, что они по уровню развития интеллекта после человека занимают почетное второе место. А вот человекообразные обезьяны — только четвертое.

Читайте также:  ОСНОВНЫЕ СИНДРОМЫ ПАТОЛОГИИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Если сравнить мозг человека и дельфина, то вес мозга у взрослого животного — от 1,5 до 1,7 кг, что, безусловно, больше чем у людей. А, например, соотношение размеров тела и мозга у шимпанзе существенно ниже, чем у дельфинов. Сложная цепочка взаимоотношений и коллективная организованность свидетельствует о существовании особой цивилизации этих живых существ.

Зрение дельфинов

Удивительное зрение дельфинов

Известно, что дельфины используют эхолокацию для того, чтобы ориентироваться в том мире, в котором живут. Так как в морских глубинах видимость оставляет желать лучшего, животным легче использовать звуки, чтобы «видеть» предметы. Можно подумать, что зрение им вообще ни к чему, однако это не так.

Зрение дельфинов намного лучше, чем может казаться. Во-первых, их глаза расположены с обеих сторон головы, что позволяет им охватывать огромное пространство в 300 градусов . Они могут видеть то, что находится сзади. Во-вторых, каждый глаз движется независимо от другого, что позволяет животным смотреть в разных направлениях в одно и то же время.

Также у дельфинов имеются отражающий слой клеток , который находится за сетчаткой глаза и называется tapetem lucidem . Это позволяет им отлично видеть при низкой освещенности. Более того, дельфины так же хорошо видят над поверхностью воды, как и под водой.

Зрение дельфинов
Зрение дельфинов
Зрение дельфинов

Нет, наша голова не работает по алгоритмам

Вроде бы набрали много свидетельств алгоритмической работы нашего мозга.

Вообще-то, большая часть нейронаук основывается на его алгоритмичности: какую публикацию ни открой — мозг все время что-то вычисляет и рассчитывает.

Влиятельный исследователь Дэвид Марр ставит вопрос так: ищем алгоритмы, а потом ищем часть мозга, которая запускает их. Но есть и те, кто задает вопрос иначе: если не алгоритмы, то что?

На него тоже есть ответ. Нам известно огромное количество действий, которыми мозг управляет без алгоритмов. Мы ходим, бегаем и ползаем, не вовлекая алгоритмической деятельности. При этих повторяющихся сокращениях разных групп мышц регистрируются такие же повторяющиеся всплески активности целых групп взаимосвязанных нейронов — они самостоятельно управляют движениями мышц.

Подобные нейронные цепочки возникают в мозге каждый раз, когда в теле происходят ритмичные процессы (хотя работой сердца управляет собственная фиксированная цепочка) — когда мы жуем, плаваем, дышим.

А что с единичными движениями? Например, когда мы поднимаем руку, чтобы взять стакан. Движение не повторяющееся, но и алгоритмов для его выполнения не требуется. При таких движениях происходит серия быстрой смены активности в нейронах зоны моторной коры, ответственной за руку. Они передают сигнал спинному мозгу, который передает его мышцам. Что здесь за алгоритм?

Здесь можно возразить: ну конечно, это всего лишь движения! Сложные процессы вроде памяти, планирования и мышления должны требовать вычислительных мощностей, а не просто динамической обработки.

Вообще-то, даже сложные процессы могут обойтись простой динамикой.

Вот механическое решение для работы памяти. Нам уже несколько десятилетий известно, что простое воспоминание может сохраняться и воспроизводиться активностью простой цепочки нейронов в ответ на определенные вводные данные. С их помощью запах поджаренного хлеба может вызывать в нас сложное воспоминание о визите к бабушке в далеком детстве.

А вот механическое решение для формирования прогноза. Наш мозг часто занимается прогнозированием. В этом процессе вознаграждение достаточно неопределенно: сдав отчеты вовремя, вы можете получить повышение, а можете и не получить.

Нет, наша голова не работает по алгоритмам

Недавние исследования показали, как сеть нейронов, беспрерывно посылающих сигналы друг другу, занимаются прогнозированием. К примеру, определенная сеть нейронов решает судоку.

Есть механическое решение для почти любой задачи, связанной с вводными данными. Например, машины с неустойчивым состоянием (особый вид нейросети) представляют собой группу смоделированных нейронов, связанных между собой случайным образом и беспрерывно посылающих друг другу импульсы.

Кроме того, нейроны в этой модели разделяются на возбуждающие и тормозящие (последние не дают первым провести сигнал). Это важный момент, поскольку итоговая нейросеть работает в должной степени беспорядочно, а значит, самое легкое изменение во вводных данных вызовет абсолютно иную активность. По большому счету это означает, что любые вводные данные могут вызвать любую операцию.

Вопрос стоит так: каким образом эта сеть научится (эволюционно ли, либо с помощью обучения) строить нейронные связи нужным образом и выполнять требуемые действия? Это хороший вопрос, и на него пока нет ответа.

Читайте также:  Амиотрофический боковой склероз: что это такое, симптомы, лечение

Влиятельный физик и математик Роджер Пенроуз посвятил две увесистые книги размышлениям о том, что мозг — это не компьютер. Но каким-то образом от этого простого утверждения он перешел к мысли о существовании квантового сознания, не допустив золотой середины. Ведь все может быть гораздо проще: мозг постоянно находится в движении, которое может подчиняться алгоритмам, а может и не подчиняться.

«Мозг как компьютер» — это не метафора, а гипотеза, которую вполне можно проверить. Чем ученые и занимаются прямо сейчас.

Ни одно исследование не сможет доказать, что вот эта определенная часть мозга работает по алгоритму Х. В науке так не бывает. Подтверждениями гипотезы служат многочисленные работы со всего мира, собираемые по крупицам. Так что точного ответа мы пока не знаем.

Считаю ли я мозг компьютером? Нет. Я готов оказаться неправым. Более того, я написал множество статей о том, как мозг реализует алгоритмы. Так что, как видите, я спокойно могу придерживаться двух точек зрения одновременно.

Подобная двойственность свойственна многим ученым: как только нужно выбрать между двумя полярно противоположными мнениями, становится ясно, что ни одно из них не может быть полностью верным.

Человеческий мозг просто создан для подобной двойственности. А может, это лишний раз доказывает, что он точно не компьютер?

Дельфины — учителя и исследователи

Они с интересом обучают своих сородичей знаниям и умениям, которыми владеют. Дельфины воспринимают информацию из любопытства к познанию нового, а не под принуждением. Известны случаи, когда животное, долгое время жившее в дельфинарии, помогало тренерам обучить своих собратьев различным трюкам. В отличие от других обитателей морского дна, они находят баланс между любопытством и опасностью. Во время обследований новых территорий на нос надевают морскую губку, способную уберечь их от всевозможных неприятностей, которые встретятся на пути.

Способности дельфинов

Ученые-ихтиологи, которые занимаются изучением феноменальных способностей дельфинов, утверждают, что они по уровню развития интеллекта после человека занимают почетное второе место. А вот человекообразные обезьяны — только четвертое. Если сравнить мозг человека и дельфина, то вес мозга у взрослого животного — от 1,5 до 1,7 кг, что, безусловно, больше чем у людей. А, например, соотношение размеров тела и мозга у шимпанзе существенно ниже, чем у дельфинов. Сложная цепочка взаимоотношений и коллективная организованность свидетельствует о существовании особой цивилизации этих живых существ.

Способности дельфинов

Умней!

Другой аргумент — что поведение дельфинов не так впечатляет, как о нем говорят, — приводит Грегг. Как профессиональный исследователь дельфинов, он отмечает, что уважает «достижения» дельфинов в области познания, но чувствует, что публика и другие исследователи слегка завысили их реальный уровень когнитивных способностей. Кроме того, многие другие животные демонстрируют такие же впечатляющие черты.

В своей книге Грегг ссылается на экспертов, которые ставят под сомнение ценность теста самовосприятия в зеркале, который, как считается, указывает на некоторую степень самосознания. Грегг отмечает, что осьминоги и голуби могут вести себя подобно дельфинам, если дать им зеркало.

Кроме того, Грегг утверждает, что коммуникации дельфинов переоценены. Хотя их свисты и щелканье, безусловно, являются сложными формами аудиосигналов, они, тем не менее, не имеют особенностей, характерных для человеческого языка (вроде заключения конечных понятий и смыслов или свободы от эмоций).

Кроме того, он подвергает критике попытки применить информационную теорию — ветвь математики — к информации, заключенной в свистах дельфинов. Можно ли вообще применять информационную теорию к коммуникации животных? Грегг сомневается, и он не один.

Грегг подчеркивает, что дельфины, безусловно, обладают многими впечатляющими познавательными способностями, но многие другие животные тоже. И необязательно самые умные: многие цыплята так же умны в некоторых задачах, как и дельфины, считает Грегг. Пауки тоже демонстрируют поразительные способности к познанию, а ведь у них и вовсе восемь глаз.