Формирование головного мозга у всех позвоночных начинается с образования на переднем конце нервной трубки трех вздутий или мозговых пузырей: переднего, среднего и заднего. В дальнейшем передний мозговой пузырь делится поперечной перетяжкой на два отдела. Первый из них образует передний отдел головного мозга , который у большинства позвоночных образует полушария большого мозга. На задней части переднего мозгового пузыря развивается промежуточный мозг. Средний мозговой пузырь не делится и целиком преобразуется в средний мозг. Задний мозговой пузырь также подразделяется на два отдела: в передней его части образуется задний мозг или мозжечок , а из заднего отдела образуется продолговатый мозг , который без резкой границы переходит в спинной мозг.

В процессе образования пяти мозговых пузырей полость нервной трубки образует ряд расширений, которые носят названиемозговых желудочков . Полость переднего мозга носит название боковых желудочков, промежуточного - третий желудочек, продолговатого мозга четвертый желудочек, среднего мозга - сильвиев канал, который соединяет 3-й и 4-й желудочки. Задний мозг полости не имеет.

В каждом отделе мозга различают крышу, или мантию и дно, или основание. Крышу составляют части мозга, лежащие над желудочками, а дно - под желудочками.

Вещество мозга неоднородно. Темные участки - серое вещество, светлые - белое вещество. Белое вещество - скопление нервных клеток с миелиновой оболочкой (много липидов, которые придают беловатую окраску). Серое вещество - скопление нервных клеток между элементами нейроглии. Слой серого вещества на поверхности крыши любого отдела мозга носит название коры.

У всех позвоночных головной мозг состоит из пяти отделов, расположенных в одной и той же последовательности. Однако, степень их развития неодинакова у представителей различных классов. Эти различия обусловлены филогенезом.

Выделяют три типа головного мозга: ихтиопсидный, зауропсидный и маммальный.

К ихтипсидному типу мозга относят мозг рыб и амфибий. Он является ведущим отделом головного мозга, центром рефлекторной деятельности.

Головной мозг рыб имеет примитивное строение, что выражается в незначительных размерах мозга в целом и слабом развитии переднего отдела. Передний мозг мал и не разделен на полушария. Крыша переднего мозга тонкая. У костистых рыб не содержит нервной ткани. Основную массу его образует дно, где нервные клетки образуют два скопления - полосатые тела. От переднего мозга вперед отходят две обонятельные доли. Передний мозг рыб выполняет функцию обонятельного центра.

Промежуточный мозг рыб сверху прикрыт передним и средним. От его крыши отходит вырост - эпифиз, от дна - воронка с прилегающим к ней гипофизом и зрительные нервы.

Средний мозг - наиболее развитый отдел мозга рыб. Это зрительный центр рыб, состоит из двух зрительных долей. На поверхности крыши находится слой серого вещества (кора). Это высший отдел мозга рыб, поскольку сюда приходят сигналы от всех раздражителей и здесь вырабатываются ответные импульсы. Мозжечок рыб развит хорошо, поскольку движения рыб отличаются разнообразием.

Продолговатый мозг у рыб обладает сильно развитыми висцеральными долями, связан с сильным развитием органов вкуса.

Головной мозг амфибий имеет ряд прогрессивных изменений, что связано с переходом к жизни на суше, которые выражаются в увеличении общего объема мозга и развитии его переднего отдела. Одновременно происходит разделение переднего мозга на два полушария. Крыша переднего мозга состоит из нервной ткани. В основании переднего мозга лежат полосатые тела. Обонятельные доли резко ограничены от полушарий. Передний мозг по-прежнему имеет значение лишь обонятельного центра.

Промежуточный мозг хорошо виден сверху. Крыша его образует придаток - эпифиз, а дно - гипофиз.

Средний мозг меньше по размерам, чем у рыб. Полушария среднего мозга хорошо выражены и покрыты корой. Это ведущий отдел ЦНС, т.к. здесь происходит анализ полученной информации и выработка ответных импульсов. Он сохраняет значение зрительного центра.

Мозжечок развит слабо и имеет вид небольшого поперечного валика у переднего края ромбовидной ямки продолговатого мозга. Слабое развитие мозжечка соответствует простым движениям амфибий.

К зауропсидному типу мозга относят мозг пресмыкающихся и птиц.

У рептилий наблюдается дальнейшее увеличение объема головного мозга. Передний мозг становится наиболее крупным отделом. Он перестает быть только обонятельным центром и становится ведущим отделом ЦНС за счет дна, где развиты полосатые тела. На поверхности мозга впервые в процессе эволюции появляются нервные клетки или кора, которая имеет примитивное строение (трехслойная) и получила название древней коры - археокортекс.

Промежуточный мозг интересен строением дорзального придатка - теменного органа или теменного глаза, который достигает наивысшего развития у ящериц, приобретая структуру и функцию органа зрения.

Средний мозг уменьшается в размерах, теряет свое значение ведущего отдела, уменьшается его роль и как зрительного центра.

Мозжечок развит сравнительно лучше, чем у амфибий.

Для мозга птиц характерно дальнейшее увеличение его общего объема и огромный размер переднего мозга, прикрывающего собой все остальные отделы, кроме мозжечка. Увеличение переднего мозга, который, как и у рептилий, является ведущим отделом головного мозга, происходит за счет дна, где сильно развиваются полосатые тела. Крыша переднего мозга развита слабо, имеет небольшую толщину. Кора не получает дальнейшего развития, даже подвергается обратному развитию - исчезает латеральный участок коры.

Промежуточный мозг мал, эпифиз развит слабо, гипофиз выражен хорошо.

В среднем мозге развиты зрительные доли, т.к. зрение играет ведущую роль в жизни птиц.

Мозжечок достигает огромных размеров, имеет сложное строение. В нем различают среднюю часть и боковые выступы. Развитие мозжечка связано с полетом.

К маммальному типу мозга относят мозг млекопитающих.

Эволюция головного мозга пошла в направлении развития крыши переднего мозга и полушарий, увеличения поверхности переднего мозга за счет извилин и борозд коры.

На всей поверхности крыши появляется слой серого вещества – настоящая кора. Это совершенно новая структура, возникающая в процессе эволюции нервной системы. У низших млекопитающих поверхность коры гладкая, а у высших - она образует многочисленные извилины, резко увеличивающие ее поверхность. Передний мозг приобретает значение ведущего отдела головного мозга за счет развития коры, что является характерным для маммального типа. Обонятельные доли так же сильно развиты, так как у многих млекопитающих являются органом чувств.

Промежуточный мозг имеет характерные придатки - эпифиз, гипофиз. Средний мозг уменьшен в размерах. Его крыша, кроме продольной борозды, имеет еще и поперечную. Поэтому вместо двух полушарий (зрительные доли) образуется четыре бугра. Передние бугры связаны со зрительными рецепторами, а задние - со слуховыми.

Мозжечок прогрессивно развивается, что выражается в резком увеличении размеров органа и его сложной внешней и внутренней структуре.

В продолговатом мозгу по бокам обособляется путь нервных волокон, ведущих к мозжечку, а на нижней поверхности - продольные валики (пирамиды).

12. Типы, формы и правила эволюции групп (правила макроэволюции короче)

Макроэволюция – это совокупность эволюционных преобразований, протекающих на уровне надвидовых таксонов. Надвидовыетаксоны (роды, семейства, отряды, классы) – это закрытые генетические системы. [Для обозначения механизмов формирования высших таксонов (отделы, типы) Дж. Симпсон ввел термин «мегаэволюция».] Перенос генов от одной закрытой системы к другой невозможен или маловероятен. Таким образом, адаптивный признак, возникший в одном закрытом таксоне, не может перейти в другой закрытый таксон. Поэтому в ходе макроэволюции возникают значительные различия между группами организмов. Следовательно, макроэволюцию можно рассматривать как эволюцию закрытых генетических систем, которые не способны обмениваться генами в естественных условиях.

1. Правило необратимости эволюции , или принцип Долло (Луи Долло, бельгийский палеонтолог, 1893): исчезнувший признак не может вновь появиться в прежнем виде . Например, вторично-водные моллюски и водные млекопитающие не восстановили жаберного дыхания.

2. Правило происхождения от неспециализированных предков , или принцип Копа (Эдуард Коп, американский палеонтолог-зоолог, 1904): новая группа организмов возникает от неспециализированных предковых форм . Например, неспециализированные Насекомоядные (типа современных тенреков) дали начало всем современным плацентарным млекопитающим.

3. Правило прогрессирующей специализации , или принцип Депере (Ш. Депере, палеонтолог, 1876): группа, вступившая на путь специализации, в дальнейшем развитии будет идти по пути все более глубокой специализации . Современные специализированные млекопитающие (Рукокрылые, Ластоногие, Китообразные), скорее всего, будут эволюционировать поп пути дальнейшей специализации.

4. Правило адаптивной радиации , или принцип Ковалевского-Осборна (В.О. Ковалевский, Генри Осборн, американский палеонтолог): группа, у которой появляется безусловно прогрессивный признак или совокупность таких признаков, дает начало множеству новых групп, формирующих множество новых экологических ниш и даже выходящих в иные среды обитания . Например, примитивные плацентарные млекопитающие дали начало всем современным эволюционно-экологическим группам млекопитающих.

5. Правило интеграции биологических систем , или принцип Шмальгаузена (И.И. Шмальгаузен): новые, эволюционно молодые группы организмов вбирают в себя все эволюционные достижения предковых групп . Например, млекопитающие использовали все эволюционные достижения предковых форм: опорно-двигательный аппарат, челюсти, парные конечности, основные отделы центральной нервной системы, зародышевые оболочки, совершенные органы выделения (тазовые почки), разнообразные производные эпидермиса и т.д.

6. Правило смены фаз , или принцип Северцова-Шмальгаузена (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен): различные механизмы эволюции закономерно сменяют друг друга . Например, алломорфозы рано или поздно становятся ароморфозами, а на основе ароморфозов возникают новые алломорфозы.

В дополнение к правилу смены фаз Дж. Симпсон ввел правило чередования темпов эволюции; по скорости эволюционных преобразований он различал три типа эволюции: брадителлическую (медленные темпы), горотеллическую (средние темпы) итахителлическую (быстрые темпы).

II. ВОПРОСЫ К КОЛЛОКВИУМУ И ЭКЗАМЕНАМ ПО ГЕНЕТИКЕ.

1. Гене́тика (от греч. γενητως - происходящий от кого-то) - наука о закономерностях наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных,микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин - молекулярную генетику, экологическую генетику и другие. Наследственность обычно определяют, как способность организмов воспроизводить себе подобное, как свойство родительских особей передавать свои признаки и свойства потомству. Этим термином определяют также сходство родственных особей между собой.

Методы генетических исследований:

Гибридологический метод впервые был разработан и применен Г. Менделем в 1856-1863 гг. для изучения наследования признаков и с тех пор является основным методом генетических исследований. Он включает систему скрещиваний заранее подобранных родительских особей, различающихся по одному, двум или трем альтернативным признакам, наследование которых изучается. Проводится тщательный анализ гибридов первого, второго, третьего, а иногда и последующих поколений по степени и характеру проявления изучаемых признаков. Этот метод имеет важное значение в селекции растений и животных. Он включает и так называемый рекомбинационный метод , который основан на явлении кроссинговера - обмена идентичными участками в хроматидах гомологических хромосом в профазе I мейоза. Этот метод широко используют для составления генетических карт, а также для создания рекомбинантных молекул ДНК, содержащих генетические системы различных организмов.

Моносомный метод позволяет установить, в какой хромосоме локализованы соответствующие гены, а в сочетании с рекомбинационным методом - определить место локализации генов в хромосоме.

Генеалогический метод - один из вариантов гибридологического. Его применяют при изучении наследования признаков по анализу родословных с учетом их проявления у животных родственных групп в нескольких поколениях. Этот метод используют при изучении наследственности у человека и животных, малоплодие которых имеет видовую обусловленность.

Близнецовый метод применяют при изучении влияния определенных факторов внешней среды и их взаимодействия с генотипом особи, а также для выявления относительной роли генотипической и модификационной изменчивости в общей изменчивости признака. Близнецами называют потомков, родившихся в одном помете одноплодных домашних животных (крупный рогатый скот, лошади и др.).

Различают два типа близнецов - идентичные (однояйцовые), имеющие одинаковый генотип, и неидентичные (разнояйцовые), возникшие из раздельно оплодотворенных двух или более яйцеклеток.

Мутационный метод (мутагенез) позволяет установить характер влияния мутагенных факторов на генетический аппарат клетки, ДНК, хромосомы, на изменения признаков или свойств. Мутагенез используют в селекции сельскохозяйственных растений, в микробиологии для создания новых штаммов бактерий. Он нашел применение в селекции тутового шелкопряда.

Популяционно-статистический метод используют при изучении явлений наследственности в популяциях. Этот метод дает возможность установить частоту доминантных и рецессивных аллелей, определяющих тот или иной признак, частоту доминантных и рецессивных гомозигот и гетерозигот, динамику генетической структуры популяции под влиянием мутаций, изоляции и отбора. Метод является теоретической основой современной селекции животных.

Феногенетический метод позволяет установить степень влияния генов и условий среды на развитие изучаемых свойств и признаков в онтогенезе. Изменение в кормлении и содержании животных влияет на характер проявления наследственно обусловленных признаков и свойств.

Составной частью каждого метода является статистический анализ - биометрический метод . Он представляет собой ряд математических приемов, позволяющих определить степень достоверности полученных данных, установить вероятность различий между показателями опытных и контрольных групп животных. Составной частью биометрии являются закон регрессии и статистический закон наследуемости, установленные Ф. Гальтоном.

В генетике широко используют метод моделирования с помощью ЭВМ для изучения наследования количественных признаков в популяциях, для оценки селекционных методов - массового отбора, отбора животных по селекционным индексам. Особенно широкое применение данный метод нашел в области генетической инженерии и молекулярной генетики.

Жизнь зародилась на Земле около 3,5 млрд лет назад. Примерно 650 млн лет назад появились первые многоклеточные организмы (когда вы подхватите простуду, вспомните, что микробы почти на 3 млрд лет старше вас!). Ко времени появления первых медуз – около 600 млн лет назад – живые существа уже были настолько сложны, что их сенсорная и двигательная системы должны были передавать информацию друг другу. Так возникла нервная ткань. По мере того как живые организмы эволюционировали, эволюционировала и их нервная система. И постепенно усложнилась настолько, что ей потребовался «генеральный штаб» – мозг.

Эволюция создает новое на основе уже достигнутого ранее. Эволюционный прогресс можно проследить по нашему собственному мозгу, по тем его частям, которые Поль Мак‑Лин (1990) называл «уровень рептилии», «уровень древних млекопитающих» и «уровень молодых млекопитающих» (см. рис. 2; все рисунки выполнены схематично, без деталей и носят исключительно иллюстративный характер).

Ткани коры относительно молоды, сложны, медлительны, занимаются осмысливанием информации и связаны с выработкой идей, но не мотивируют к чему‑то определенному. Расположены они выше древних мозговых структур – подкорковых или стволовых – более простых, конкретных, быстрых, мотивационно сильных. (Подкорковая область расположена в центре мозга под корой и на вершине ствола, примерно соответствующего «мозгу рептилии» – см. рис. 2.) Можно сказать, что у нас в голове сидит одновременно мозг ящерицы, белки и обезьяны, который в повседневной жизни формирует наши реакции «снизу вверх».

Рис. 2. Эволюция мозга

Тем не менее современная кора очень сильно влияет на остальной мозг. В процессе эволюции она приобрела способность развивать постоянно совершенствующиеся функции воспроизведения и воспитания потомства, установления связей, общения, сотрудничества, любви (Dunbar and Shultz, 2007).

Мозг разделен на два «полушария», соединенные мозолистым телом . В процессе эволюции левое полушарие специализировалось на обработке последовательностей и языковой информации (у большинства людей), на анализе, а правое – на синтезе информации как целого и визульно‑пространственной обработке. Конечно, оба полушария работают в тесном контакте. Большинство нейронных структур дублируются, то есть имеет отделы и в том и в другом полушарии. Тем не менее о мозговых структурах обычно говорят в единственном числе (например, гиппокамп).

Три стратегии выживания

За тысячи миллионов лет эволюции наши предки выработали три фундаментальные стратегии выживания:

Обособленность: создание границы между собой и внешним миром, а также между одним психическим состоянием и другим. Поддержание стабильности: поддержание физической и умственной систем в здоровом равновесии.

Использование благоприятных возможностей и избегание опасностей: добывание того, что способствует появлению и выживанию потомства, и сопротивление тому, что этому не способствует.

Для выживания эти стратегии оказались чрезвычайно эффективны. Но Мать Природу не интересует, какие они порождают ощущения . Чтобы стимулировать животных (включая нас с вами) к следованию этим стратегиям и передаче своих генов по наследству, нервная система в процессе эволюции вынуждена была создать боль и огорчение, которые мы чувствуем в некоторых обстоятельствах: когда рушатся границы, нарушается стабильность, возможности разочаровывают или угрожают опасности. К сожалению, эти обстоятельства возникают постоянно, поскольку:

Все взаимосвязано; все изменяется;

Возможности часто остаются нереализованными или теряют привлекательность, многих опасностей оказывается невозможным избежать (например, старения и смерти).

Так почему все это заставляет нас страдать? Не столь обособлены

Теменные доли мозга расположены в верхней задней части головы («доля» – это округлая выпуклость коры). У большинства людей левая теменная доля ответственна за обособление данного индивида, отличает его от остального мира, отмежевывает от него, а правая «склонна» определять, в чем он подобен своему окружению. В результате обособления автоматически появляется своего рода базовая посылка, что‑то вроде: Я – нечто отдельное и независимое . В некоторых отношениях это так, но в других отношениях это неверно.

Не столь отделены

Жизнь организма поддерживается за счет метаболизма , то есть обмена веществ и энергией с окружающей средой. В результате многие образующие наше тело атомы заменяются новыми в течение года. Энергия, которую мы тратим, чтобы выпить глоток воды, – это энергия солнечных лучей, аккумулированная в пище (растительной и животной), которую мы едим. Иными словами, чашку с водой к нашим губам поднимает солнце. Так что стена между нашей персоной и внешним миром больше похожа на штакетник. А граница между внешним миром и нашим внутренним подобна условной линии вдоль бордюра тротуара.

Мы усваиваем язык и культуру. Они входят в нас и начинают формировать нашу психику с самого нашего рождения (Han and Northoff, 2008). Сочувствие и любовь естественным образом связывают нас с другими людьми, так что наша психика входит в резонанс с их психикой (Siegel, 2007). Этот процесс взаимен, ибо мы в свою очередь оказываем влияние на окружающих людей.

Вообще в ментальных (психических) процессах практически нет никаких разграничений. Все переходит одно в другое. Ощущения превращаются в мысли, чувства, желания, действия и новые ощущения. Этот поток психической деятельности сопровождается мгновенно создающимися и постоянно изменяющимися нейронными ансамблями, причем эти ансамбли часто переходят один в другой меньше чем за секунду (Dehaene, Sergent, and Changeux, 2003; Thompson and Varela, 2001).

Не столь независимы

Я нахожусь здесь, потому что сербский националист убил эрцгерцога Фердинанда и спровоцировал Первую мировую войну, что привело к маловероятной, вообще говоря, встрече моих родителей на армейском празднике в 1944 году. К аждый из нас находится в данный момент там, где находится, в результате стечения тысячи обстоятельств. Как далеко в прошлое мы можем их проследить? Мой сын, родившийся с обмотанной вокруг шеи пуповиной, находится здесь благодаря медицинским технологиям, разрабатывавшимся в течение сотен лет.

Можно пойти и гораздо дальше. Большинство составляющих ваше тело атомов, включая атомы кислорода в ваших легких и атомы железа в вашей крови, образовались внутри звезд. В ранней Вселенной существовал практически только водород. Звезды – это гигантские ядерные реакторы, где атомы водорода соединяются, образуя более тяжелые элементы и выделяя при этом колоссальную энергию. Звезды, взорвавшиеся как сверхновые, выбросили содержимое своих недр в пространство.

К тому времени, когда начала формироваться наша Солнечная система, примерно через 9 млрд лет после рождения Вселенной, тяжелых элементов уже было достаточно для того, чтобы составить и нашу планету, и руки, которые держат эту книгу, и мозг, способный воспринять то, что в ней написано. Так что вы находитесь здесь потому, что взорвалось очень много звезд. Ваше тело сделано из звездной пыли.

У вашего мозга, у вашей психики тоже длинная родословная. Подумайте о событиях и людях, под влиянием которых формировались ваши взгляды, личность, эмоции. Представьте себе, что сразу после рождения вас подменили бы и вас вырастили бы, скажем, бедные хозяева убогой лавчонки в Кении или какой‑нибудь состоятельный нефтедобытчик из Техаса. Насколько иным были бы вы сейчас?

Страдание из‑за отчужденности

Поскольку все мы тесно связаны с окружающим миром и взаимозависимы, наши попытки отделить себя от мира, перестать от него зависеть обычно оказываются неудачными, что приводит к болезненным ощущениям беспокойства и тревоги. Более того, даже если такие попытки временно удаются, это все равно приводит к страданиям. Считать, что мир – это «вовсе не я», потенциально опасно. Такая позиция ведет к страхам и борьбе с ними. Как только вы говорите себе: «Я нахожусь в этом теле, и оно отделяет меня от мира», несовершенства вашей плоти становятся вашими несовершенствами. Если вы думаете, что набрали лишний вес или выглядите как‑то не так, – вы страдаете. И поскольку ваше тело (как и любое другое) подвержено болезням, старению, смерти – вы страдаете.

Непостоянство

Наше тело, мозг, психика включают множество систем, которые должны находиться в здоровом равновесии. Проблема, однако, в том, что изменяющиеся условия непрерывно возмущают эти системы, что приводит к ощущению опасности, боли, огорчения, то есть к страданию.

Мы – динамически изменяющиеся системы

Рассмотрим отдельный нейрон. Такой, который вырабатывает нейротрансмиттер серотонин (см. рис. 3 и 4). Этот малюсенький нейрон, являясь частью нервной системы, одновременно и сам представляет собой сложную систему с большим количеством необходимых для его функционирования подсистем.

Когда нейрон испускает импульс, щупики на концах его аксона вбрасывают в синапсы (через синапсы нейрон связывается с другими нейронами) порцию молекул. В каждом щупике имеется около 200 маленьких пузырьков (так называемые везикулы ), наполненных нейромедиатором серотонином (Robinson, 2007). Всякий раз, когда нейрон испускает импульс, 5–10 везикул открываются. Поскольку типичный нейрон порождает импульсы около 10 раз в секунду, везикулы каждого щупика опустошаются каждые несколько секунд.

Тогда маленькие молекулярные машинки должны либо произвести новый серотонин, либо использовать незадействованный серотонин – свободно плавающий вокруг нейрона. Затем надо наполнить везикулы серотонином и отправить его туда, где совершается действие, – на кончик каждого щупика. Все эти многочисленные процессы должны быть сбалансированы, и многое может пойти не так. А система, обеспечивающая круговорот серотонина, – только одна из тысяч подсистем вашего организма.

ТИПИЧНЫЙ НЕЙРОН Нейроны, нервные клетки – основные кирпичики нервной системы. Их главная функция – поддерживать связь друг с другом через малюсенькие контакты – синапсы. Существует много типов нейронов, но все они имеют сходную структуру.

На теле клетки имеются отростки – так называемые дендриты . Они принимают нейротрансмиттеры (нейромедиаторы) от соседних нейронов. (Некоторые нейроны общаются друг с другом непосредственно с помощью электрических импульсов.)

Говоря упрощенно, дело обстоит так. Сумма приходящих к нейрону сигналов миллисекунда за миллисекундой определяет, возбудится он или нет.

Когда нейрон возбуждается и испускает импульс, электромагнитная волна бежит вдоль аксона (передающий отросток нейрона) к тому нейрону, которому этот импульс адресован. В синапсы принимающего нейрона вбрасываются нейромедиаторы, подавляя или, наоборот, активизируя его.

Нервные сигналы ускоряются благодаря миелину – жирной субстанции, из которой состоит оболочка нейрона.

Рис. 3. Нейрон (упрощенная схема)

Серое вещество мозга образовано в основном телами нервных клеток (нейронов). Есть еще и белое вещество. Оно состоит из нейронных аксонов и глиальных клеток; эти клетки отвечают за метаболизм в мозге, например за окутывание аксонов миелином и воспроизводство нейротрансмиттеров. Клеточные тела нейронов – это 100 миллиардов включателей‑выключателей, связанных аксонными проводами в сложную сеть у нас в голове.

Рис. 4. Синапс (в рамке показано увеличенное изображение)

Поддерживать равновесие непросто

Дабы мы были здоровы, все системы нашего тела и мозга должны поддерживать равновесие между двумя противоречащими друг другу потребностями. С одной стороны, они должны быть открыты для обмена с окружающей средой (Thompson , 2007), ибо закрытой может быть только мертвая система. С другой стороны, каждая система должна сохранять значительную стабильность и правильную ориентированность и оставаться в разумных пределах не слишком «холодной» и не слишком «горячей». Например, торможение, идущее от префронтальной (лобной) коры, и возбуждение от лимбической системы должны уравновешивать друг друга. При избытке торможения мы ничего не сможем делать, а при чрезмерном возбуждении мы окажемся перегружены.

Сигналы тревоги

Чтобы поддерживать все ваши системы в равновесии, сенсоры постоянно следят за их состоянием (как термометр в термостате) и, если требуется восстановить равновесие (включить или выключить печку), посылают регуляторам соответствующий сигнал. Большинство таких сигналов до нашего сознания не доходит. Но некоторые запросы корректирующих действий столь важны, что всплывают в сознание, например, если мы уж слишком замерзли или нам так жарко, что кажется, вот‑вот сваримся.

Эти дошедшие до сознания сигналы неприятны отчасти потому, что требование восстановить равновесие, прежде чем все покатится очень быстро и далеко вниз по склону холма, имеет оттенок угрозы. Сигнал может быть слабым – просто ощущение дискомфорта, или сильным – пугающим, даже ужасающим. Но, как бы то ни было, он мобилизует мозг, заставляет предпринять действия, необходимые для восстановления равновесия.

Мобилизация обычно выражается в желании – от спокойного «хотелось бы» до отчаянной потребности – жажды. Интересно, что слово «желание» на пали, языке древнего буддизма, родственно слову «жажда». Это слово, «жажда», отражает силу воздействия на организм сигналов тревоги даже тогда, когда речь не идет о жизни или какой‑то крайности, например возможности, что вас отвергнут. Сигналы тревоги действенны именно потому, что неприятны и заставляют страдать – иногда сильно, иногда не очень. Но все равно мы хотим, чтобы они прекратились.

Все течет, все непрерывно меняется

Иногда сигналы тревоги прекращаются на некоторое время – на тот период, пока система находится в равновесии. Но мир постоянно изменяется, возмущая баланс нашего организма, психики, взаимоотношений. И регуляторы жизненно важных систем непрерывно работают, пытаясь привести в статическое равновесие на всех уровнях процессы, которые неравновесны по самой своей сути: от низшего – молекулярного уровня, до высшего – межчеловеческих отношений.

Представьте себе, насколько нестабилен физический мир, состоящий из подвижных квантовых частиц. Или взять хотя бы само наше Солнце, которое когда‑нибудь станет красным гигантом и поглотит Землю. Или вообразите скорость изменений в нашей нервной системе. Скажем, в некоторых областях префронтальной коры, поддерживающих сознание, что‑то изменяется 5–8 раз в секунду (Cunninghem and Zelazo , 2007).

Такая нервная нестабильность лежит в основе всех состояний мозга. Например, любая мысль предполагает мгновенное возникновение в нервных путях соответственно организованного ансамбля синапсов, который тут же исчезает в плодотворном хаосе, чтобы открыть дорогу новым мыслям (Atmanspracher and Graben , 2007). Проследите за простым вдохом, и вы заметите, как вызванные им ощущения изменяются, рассеиваются и вскоре исчезают.

Изменяется все . Таков универсальный закон внешнего и внутреннего мира. Поэтому, пока человек жив, равновесие в нем непрерывно нарушается. Но мозг, чтобы помочь организму выжить, всегда стремится остановить поток, удержать на месте динамические системы, выделить в этом нестабильном мире стабильные структуры, строить в меняющихся условиях неизменяемые планы. И в результате он постоянно ловит только что прошедший момент, старается понять его и взять под контроль.

Мы словно живем у водопада. Каждый миг обрушивается на нас (мы воспринимаем его всегда и только как сейчас ) и тут же исчезает. Но мозг всегда схватывает то, что только что прошло мимо.

Не так приятно или даже болезненно

Чтобы передать по наследству свои гены, нашим животным предкам приходилось много раз в день решать, подойти к тому или иному объекту или бежать от него. Современный человек делает то же самое не только в отношении физических объектов, но и в отношении моральных решений. Так, мы стремимся к самоуважению и избегаем позора. Но в основе стремлений и нежеланий человека, несмотря на всю их утонченность, лежат те же нервные механизмы, благодаря которым обезьяна хватает банан, а ящерица прячется под камень.

Чувственный тон события

Как мозг решает, подходить к чему‑то или нет? Представьте себе, что вы идете по лесу. Тропинка резко поворачивает, и вы видите перед собой какой‑то изогнутый предмет. Дальнейшие события можно упрощенно описать так. Отраженный изогнутым предметом свет в течение нескольких первых долей секунды поступает в затылочную кору (она обрабатывает зрительную информацию) для превращения в осмысленный образ (см. рис. 5). Из затылочной коры образ посылается в двух направлениях. В гиппокамп – для быстрой оценки степени опасности или полезности объекта, а также в лобную кору и другие высшие отделы мозга – для более длительного и подробного анализа информации.

На всякий случай гиппокамп быстро сравнивает полученный образ с тем, что хранится в его маленьком списке объектов «отскочи, потом думай», быстро находит извивающиеся на песке объекты и посылает миндалевидному телу (его еще называют просто миндалина ) срочный импульс: «Осторожно». Миндалевидное тело работает как набат. Оно тут же посылает общее предупреждение по всему мозгу и особый быстрый сигнал «беги или сражайся» вашей нервной и гормональной системам (Rasia ‑ Filho, Londero, and Achaval , 2000). Более подробно мы поговорим о каскаде реакций «беги или сражайся» в следующей главе. Здесь же отметим только, что через секунду или две после того, как вы заметили странный предмет, вы в испуге от него отскакиваете.

Между тем могучая, но относительно медлительная кора лобных долей извлекает информацию из долговременной памяти, чтобы определить, является ли этот сомнительный объект змеей или кривой палкой. Еще через несколько секунд она устанавливает, что объект неподвижен и что несколько человек прошли перед вами, не обратив на него внимания, и приходит к выводу, что это просто палка.

Рис. 5. Вы видите возможную опасность или шанс получить удовольствие

Все, что вы испытали за это время, было приятным, неприятным или безразличным. Сначала вы, идя по тропинке, любовались приятным видом или оставались к нему равнодушны. Потом, когда вы увидели то, что могло оказаться змеей, вы ощутили неприятный испуг, а затем, когда поняли, что это палка, пришло облегчение. Все, что вы пережили, приятное, неприятное или безразличное, в буддизме носит название чувственный тон (или, на языке западной психологии, гедонистичекий тон ). Чувственный тон генерируется в основном миндалевидным телом (LeDoux , 1995) и оттуда распространяется очень широко. Это простой, но действенный способ сообщить мозгу как целому, что надо делать: подойти к приятному прянику или убежать от неприятного кнута либо что‑то еще.

Зачем людям такой сложный орган как мозг и как он нам достался? Почему нам нужно так много нейронов? Разве нам не хватит, например, двадцати тысяч нервных клеток, имеющихся у улитки, которая уже много миллионов лет прекрасно выживает и адаптируется в своей среде. 6-7 миллионов лет, назад засушливый климат Земли, значительно сократил территории тропических лесов, где в основном и обитали древние приматы. Им пришлось приспосабливаться к новым условиям, к жизни в саванне. Перебежки между деревьями и кустарниками все чаще древние приматы делали на задних конечностях, чтобы осматриваться, видеть соплеменников, источники пищи или своих врагов. Около трех миллионов лет назад – это были первые шаги наших далеких предков. Скорее всего, это произошло на территории современной восточной Африки.

Примерно 500-600 тысяч лет назад они разделились на несколько линий. Одна из которых привела к неандертальскому человеку, а другая – к человеку разумному. В то же время от Африки и Европы до Месопотамии и Сибири, близкие родственники Homo Sapiens – гейдельбергский человек, Денисовский человек, Родезийский человек и другие. Каждый из них превосходил наших предков по физической силе и объему головного мозга. Чтобы выжить человеку разумному, нужно было меняться, развивать новые качества тела и психики.

Есть такие понятия – эволюция поведения и эволюция структуры мозга. Они идут в параллели. Чем сложнее , тем сложнее поведение. Если что и заставляет животных эволюционировать, так это соревнование между видами. Чтобы выжить в этой конкуренции, им нужно было отличаться как-то от других видов. И не исключено, что позволили нашему виду выжить и оккупировать планету, истребив всех остальных конкурентов.

Люди постоянно задаются одним и тем же вопросом: ? Каждый отвечает по своему, но у природы есть один простой ответ – продолжение рода. Все на что мы биологически запрограммированы – это передача генетической информации следующему поколению. Как бы мы о себе не думали, но в этом мы не отличаемся от той же улитки. Любой на земле вынужден решать три важнейшие задачи: размножение, питание и доминирование.

Если с размножением и питанием все очевидно, то, что означает доминантность? Любая особь вынуждена доказывать свое превосходство над соплеменниками, иначе соплеменники затопчут. Это возвращает нас к тому, с чего мы и начинали – к соревнованию, конкуренции. Мозг решает эти три биологические задачи на автопилоте, без нашего волевого участия. Мозг контролирует уровень гормонов в крови, которые, таким образом, реализуют наши потребности в сексе, питании и стремлении побеждать.

Например, есть области мозга, которые отвечают за совершенно конкретную ситуацию. Эти нейроны реагируют на уровень глюкозы в крови и посылают сигнал мозгу, например: нужно добыть еду. И это делается бессознательно, естественным образом, как движение руки или ноги. И этим мы похожи на современных приматов. Но почему же их предки так и остались обезьянами – мы ?

Мозг человека и мозг шимпанзе

Если бы не разница в размерах, то их почти невозможно различить. Значительная часть мозга – это структуры, так называемой, лимбической системы. Это одна из самых древних частей мозга, которая появилась еще у первых позвоночных. Лимбическая практически ни чем не отличается от своего аналога у обезьян. Зона ее ответственности – это те самые животные инстинкты: размножение, питание, доминантность. Потом появились эмоции и память.

Тонкий слой серого вещества покрывает все извилины и борозды больших полушарий головного мозга. Это новая кора – неокортекс, которая появилась еще у низших млекопитающих. У шимпанзе она уже достаточно развита, но только у человека новая кора не просто покрывает большие полушария мозга, но и значительно усложняется. Именно с развитием новой коры ученые связывают появление творческого мышления и сознания.

Гипноз и человеческий мозг

– это своего рода инструмент, который позволит нам рассмотреть механизмы некоторых психических функций человека. Как правило, эти функции связаны с работой коры больших полушарий головного мозга. Вы точно знаете, как выглядят ваши родители, друзья, коллеги по работе или просто знакомые люди. Пусть даже знаете вы их просто по фотографиям или кино. А теперь представьте, если такие знакомые лица при помощи гипноза станут вдруг для вас абсолютно чужими. Утратив даже такую способность как распознавание лиц, мы теряем и часть себя. И эта способность – заслуга нашего неокортекса.

Или, например, мы можем решать большое количество задач: логические, на пространственное и т.д. Но лиши нас этой возможности и мы не сможем разобрать даже простую головоломку.

В любой момент времени мы можем представить, что будем делать через час или через день, то есть планировать свою жизнь. Знаем как выглядит знакомый нам человек. Мы способны среди десятков предметов выбрать тот, который принадлежит нам. И это лишь малая часть того, чем мы обязаны нашему неокортексу. Что же заставило эту часть мозга увеличиться в размерах и дать нам неоспоримое преимущество пред остальными приматами?

Возможные причины увеличения человеческого мозга

Основная происходила в кронах деревьев, когда происходило развитие сенсомоторной чувствительности; наши предки воспользовались свободным обонянием и сформировали кору головного мозга. Наша кора, которой мы думаем, то есть все, что покрыто бороздами и извилинами – это как раз то место, которое произошло в прошлом из полового обоняния. Именно поэтому все наши поступки, одежда, слова, проходят через фильтр половых отношений. Это наше и наказание, и преимущество, позволяющее писать красивые стихи, но с другой стороны, не позволяющее детям учиться, замыкая их поведение на половые процессы.

До сих пор не совсем понятно, что послужило причиной резкого увеличения объемов мозга в новой коре и когда это случилось, потому что по данным палеонтологии даже у очень древних людей мозг уже довольно велик. Тем не менее, похоже, что это было какое-то достаточно взрывное изменение.

Наши наиболее продвинутые предки, очевидно жившие в условиях непростой конкуренции, вынуждены были научиться думать. Те из них, кто это делал лучше, получил шанс занять более высокое положение в сообществе и в итоге, оставить больше потомства.

Ленивый работяга мозг

Но за увеличение мозга пришлось заплатить. Наш мозг самый энергозатратный орган. При интенсивной умственной деятельности он потребляет до 25% всей энергии, хотя его масса составляет лишь два процента от общей массы тела.

Даже небольшое перенапряжение грозило организму настоящим энергетическим кризисом. Позволив себе такой дорогой мозг, организм вынужден был изменяться, избавляться от всего лишнего, чтобы потом мозг никогда не испытывал перебоев с питанием.

И думает-то только лишь для того, чтобы ничего не делать. Наш мозг устроен таким образом, что он готов напрячься на некоторое время, а потом ничего не делать, понизив энергетические расходы. Возникла задача – быстро ее решить и тут же отключиться. Для этого и создавался мозг.

Наш мозг постоянно находится в работе. Неважно спим мы или смотрим телевизор, или играем в компьютерные игры, или на экзамене пытаемся решить какую-то очень сложную задачу. Потребление энергии нашим мозгом практически постоянно. Он постоянно нуждается в потоке глюкозы и кислорода, чтобы эту глюкозу окислять. И это очень важно для мозга, когда в него постоянно поступают глюкоза и кислород. Например, есть некоторые виды других животных, в мозг которых глюкоза не поступает и они без нее и кислорода могут обойтись достаточно долгое время. А у нас нет.

Мы знаем, что если нам чуть-чуть не хватает кислорода или у нас чуть-чуть низкий уровень глюкозы, то мы можем легко потерять сознание. То есть мозг при кислородном голодании либо нехватки глюкозы практически отключается. Человеческий мозг не может голодать в отличие от других органов, которые могут накапливать и тратить ее по мере необходимости. А мозг расходует энергию прямо при ее поступлении. Любое ухудшение кровоснабжения, остановка сердца и через пять-семь минут наступают структурные изменения и мозг умирает.

Всем известно про серое и белое вещество мозга. Серое вещество мозга – это нервные клетки, нейроны. А белое – их отростки. В головном мозге серое вещество – это кора. В спинном – его сердцевина. Это то, что обеспечивает процессы восприятия, памяти, мышления и управления мышцами.

Мозг - единственный орган человека, который продолжает эволюционировать, постепенно подстраиваясь под новые возможности, полагают исследователи. Взять, к примеру, нашу способность запоминать большие объемы информации: ведь это тоже следствие эволюции мозга человека.

Как доказывают ученые, мы успешно справляемся с этой задачей не потому, что наш мозг адаптирован к запоминанию информации, а потому, что несколько тысяч лет назад он прошел через адаптацию, которая позволяет нам сейчас успешно справляться с подобными задачами.

Считается, что главный качественный перелом, превративший животных в человека, произошел совсем недавно, на уровне ранних кроманьонцев, и был связан с появлением речи. Современные люди заметно отличаются от ранних кроманьонцев по многим параметрам мозга, а это разрушает миф о том, что с момента появления кроманьонцев люди перестали изменяться физически.

А наш мозг, оказывается, не является самым развитым. У неандертальцев по ряду характерных черт (например, размер затылочной и зрительной доли) можно видеть максимальное развитие признаков, наметившихся еще у более древних высших приматов. Их мозг куда крупнее, чем у нас с вами.

Некоторые антропологи предполагают, что неандертальцы не были глупее нас, просто разум у них развивался по-другому.

У этих существ преобладало символическое мышление, основанное на ассоциативных связях зрительных образов.

У кроманьонцев же развивалось другое, «лобное» мышление, более конкретное и предметное, которое и стало доминирующим у современного человека.

Размер для мозга имеет значение, но не определяющее.

Если сравнить неандертальский и кроманьонский черепа изнутри, то первый производит впечатление чего-то менее гармоничного, “наспех сделанного”.

Удивительную вещь обнаружил сотрудник кафедры антропологии биологического факультета МГУ Станислав Дробышевский, изучающий эволюцию мозга человека.

Мозг наших предков сначала рос, но в какой-то момент начал уменьшаться.

Не столько размеры, сколько определенное его строение, вероятно, и задало древнему человеку такую модель поведения.

Благодаря этой модели он постепенно воцарился на планете.

Дробышевский выяснил, что австралопитеки, первые двуногие существа, жившие от 7 до 1 миллиона лет назад, имели мозг, очень мало отличавшийся от мозга современных человекообразных обезьян.

Одновременно с массивными австралопитеками в Южной и Восточной Африке обитали «ранние Homo», обладавшие значительно более крупным мозгом. Среди них имелись и наши непосредственные предки.

Около 40 тысяч лет назад появился и широко распространился современный вид человека - Homo sapiens. Именно с его появлением произошла смена тенденции увеличения мозга на уменьшение.

При этом его структура претерпела значительные изменения, - говорит Дробышевский. - Главный мыслительный орган стал компактнее, зато эффективнее.

Наиболее активно эволюционирующей областью мозга гоминид была лобная, в особенности ее надглазничная часть, отвечающая за мышление, сознание и способность общаться с другими людьми.

Много лет назад началась эволюция мозга человека, и сложно сказать, когда этот процесс завершится, и завершится ли вообще.