Эволюция головного мозга у позвоночных. Эволюция головного мозга у животных Эволюционное развитие мозга

Формирование головного мозга у зародышей всех позвоночных начинается с появления на переднем конце нервной трубки вздутий - мозговых пузырей. Вначале их образуется три, а затем пять. Из пе­реднего мозгового пузыря в дальнейшем образуется передний и про­межуточный мозг, из среднего - средний мозг, а из заднего - мозжечок и продолговатый мозг. Последний без резкой границы переходит в спинной мозг

В нервной трубке есть полость - невроцель, которая в ходе образо­вания пяти мозговых пузырей формирует расширения - мозговые же­лудочки (у человека их 4).В этих участках мозга различают дно (основание) и крышу (мантия). Крыша располагается над - а дно под желудочками.

Вещество мозга неоднородно - представлено серым и белым веще­ством. Серое - это скопление нейронов, а белое образовано отростка­ми нейронов, покрытыми жироподобным веществом (миелиновой оболочкой), которое придает веществу мозга белый цвет. Слой серого вещества на поверхности крыши любого отдела мозга называется ко­рой.

Большую роль в эволюции нервной системы играют органы чувств. Именно концентрация органов чувств на переднем конце тела обусловила прогрессивное развитие головного отдела нервной труб­ки. Полагают, что передний мозговой пузырь сформировался под влиянием обонятельного, средний - зрительного, а задний - слухового рецепторов.

РЫБЫ

Передний мозг небольшой, не разделен на полушарии, имеет толь­ко один желудочек. Его крыша не содержит нервных элементов, а образована­ эпителием. Нейроны сосредоточены на дне желудочка в полосатых­ телах и в отходящих спереди от переднего мозга обонятельных долях. По существу, передний мозг выполняет функцию обоня­тельного центра.

Средний мозг является высшим регуляторным и интегративным центром. Он состоит из двух зрительных долей и является наиболее крупным отделом мозга. Такой тип мозга, где высшим регуляторным центром является средний мозг, называется ихтиопсидпым .

Промежуточный мозг состоит из крыши (таламуса) и дна (гипоталамуса) С гипоталамусом связан гипофиз, а с таламусом - эпифиз.

Мозжечок у рыб хорошо развит, поскольку их движения отлича­ются большим разнообразием.

Продолговатый мозг без резкой границы переходит в спинной мозг и в нем сосредоточен пищевой, сосудодвигательный и дыхатель­ный центры.

От мозга отходит 10 пар черепно-мозговых нервов, что характерно для низших позвоночных

Амфибии

У амфибий имеется ряд прогрессивных изменений в головном мозге, что связано с переходом к наземному" образу жизни, где усло­вия по сравнению с водной средой более разнообразны и характери­зуются непостоянством действующих факторов. Это привело к про­грессивному развитию органов чувств и соответственно - прогрессив­ному развитию головного мозга.

Передний мозг у амфибии в сравнении с рыбами значительно крупнее, в нем появилось два полушария и два желудочка. В крыше переднего мозга появились нервные волокна, образующие первичный мозговой свод - архипаллиум . Тела нейронов располагаются в глуби­не, окружая желудочки, в основном в полосатых телах. Все еще хорошо развиты обонятельные доли.

Высшим интегративным центром остается средний мозг (ихтиопсидный тип). Строение такое же, как у рыб.

Мозжечок связи с примитивностью движений амфибий имеет вид небольшой пластинки.

Промежуточный и продолговатый мозг такие же, как у рыб. От головного мозга отходят 10 пар черепно-мозговых нервов.

Эволюция человека как биологического вида исключительно сложна. Следовательно, это в полной мере относится к мозгу. Однако это не означает, что мозг человека следует рассматривать как нечто застывшее, неизменяемое. В процессе онтогенетического развития мозг человека претерпевает значительные изменения. В анатомическом отношении мозг новорожденного и мозг взрослого человека существенно различаются. Это означает, что в процессе индивидуального развития происходит возрастное эволюционирование мозговых структур. Кроме того, даже после завершения морфологического созревания нервной системы человека остается необъятная “зона роста” в смысле совершенствования, перестройки и нового образования функциональных систем. Мозг как совокупность нервных элементов у всех людей остается примерно одинаковым, но на основе этой первичной структуры создается бесконечное разнообразие функциональных особенностей.

Завершенность биологической эволюции человека следует понимать не как конечный пункт, а как динамический момент, открывающий большие возможности для индивидуальных вариаций, для постоянного совершенствования личности.

В процессе эволюции мозга можно выявить два важнейших стратегических направления. Первое из них заключается в максимальной предуготованности организма к будущим условиям существования. Это направление характеризуется большим набором врожденных, инстинктивных, реакций, которыми организм оснащен буквально на все случаи его жизни. Однако набор таких “случаев” довольно стереотипен и ограничен (питание, защита, размножение).

В мире организмов-автоматов нет надобности в индивидуальном обучении, личном прошлом, ибо организм рождается наделенным способностями к определенным действиям. Стоит измениться условиям, как наступает гибель. Однако огромная плодовитость сводит практически на нет “неразумность” отдельных особей, не имеющих гибкости в реагировании. Благодаря той же гигантской плодовитости происходит быстрое приспособление целых поколений к меняющимся факторам среды: тысячные и миллионные потеря вследствие неприспособленности быстро восполняются.

Если от мира насекомых, где автоматизация поведения достигает наивысшего расцвета, обратиться к миру млекопитающих, то можно увидеть совсем иную картину: врожденные, инстинктивные формы реагирования “обрастают” индивидуализированными реакциями, основанными на личном опыте. Поведение млекопитающего в какой-либо ситуации гораздо менее определенно, чем насекомого; шаблонов поведения становится все меньше, а исследовательские, ориентировочные реакции занимают все больше места.

Примечательно, что для такой формы жизнедеятельности требуется гораздо больше мозгового вещества. Впрочем, это и понятно. Мозг насекомого - это, по существу, многопрограммный исполнительный автомат, тогда как мозг млекопитающего - автомат самообучающийся, способный к вероятностному прогнозированию.

Однако главное не в количестве, а в структуре мозгового вещества. В рамках второго направления эволюции, предоставившего индивидам наибольшее число степеней свободы действия, происходит неуклонное увеличение размеров коры больших полушарий мозга. Этот отдел является наименее специализированным и, следовательно, наиболее пригодным для фиксации личного опыта. Принцип кортикализации функций, таким образом, предполагает возможность их непрерывного совершенствования.

Казалось бы, второе направление эволюции наиболее перспективно, и его представителям заранее обеспечено полное процветание. Но способность к индивидуальному обучению дается за счет неприспособленности в раннем детстве. Пока происходит обучение, часть неопытного молодняка, естественно, погибает.

Таким образом, возникает трудно разрешимая дилемма: увеличить или сократить срок обучения. В первом случае потомство становится особенно опытным. Однако при этом очень велик риск для жизни. Во втором случае рано повзрослевшему существу грозит плохая приспособляемость, “неразумность”, что в конце концов тоже неблагоприятно для выживания.

В живой природе существует множество компромиссных решений этой дилеммы, суть которых сводится к одному: чем больше набор врожденных реакций для первоначального выживания, тем короче период детства и меньше способность к индивидуальному обучению. Человек в этом ряду занимает особое место: его новорожденный самый беспомощный, а детство - самое продолжительное во всем животном мире. В то же время у человека наиболее высокая способность к обучению, к творческим взлетам мысли.

Однако путь от беспомощного новорожденного до социально зрелого индивида чрезвычайно велик.

Новорожденный фактически ничего не умеет и практически всему может и должен научиться в течение жизни. Как избежать ошибок и искажений в развитии, как добиться формирования гармоничной, творческой личности? Существует мнение, что все зависит от воспитания. Новорожденного можно сравнить с своего Рода нулевым циклом предстоящей постройки, и из этого нуля можно сотворить все, что угодно.

Взгляд на период новорожденности как на нулевую фазу не нов. Еще в XVII в. Д.Локк развивал идеи о том, что душа новорожденного - “чистая доска”, “пустое помещение”, которое заполняется в процессе развития и воспитания. Эти постулаты надолго закрепились в педагогике. Однако современные исследования показывают, что мозг новорожденного - не просто безликая масса клеток, ожидающих внешних воздействий, а генетически запрограммированная система, постепенно реализующая заложенную в нее тенденцию развития. Только что родившийся ребенок - далеко не “нуль”, а сложнейший результат насыщенного перестройками периода внутриутробного развития.

Если продолжить сравнение мозга новорожденного с “чистой доской”, незаполненной тетрадью, то можно отметить, что несмотря на внешнее сходство всех тетрадей каждый экземпляр имеет свои особенности. В одном, например, нельзя писать чернилами (они расплываются), в другом обнаруживаются неразрезанные страницы (поневоле приходится оставлять пустые места), в третьем перепутана нумерация страниц и необходимо делать записи не по порядку, а в разных местах. Более того, практически невозможно записать во все экземпляры один и тот же текст, одни и те же сведения, не говоря уже о различиях формы, стиля изложения и почерка. В одних случаях изложение получается предельно сухим, в других - романтически приподнятым, в третьих целые фрагменты оказываются совершенно неразборчивыми. Однако следует отметить, что сравнение мозга с тетрадью чересчур поверхностно, ибо мозг человека - это не компьютер для фиксации сведений, а система, активно перерабатывающая информацию и способная самостоятельно извлекать новую информацию на основе творческого мышления. Главной причиной творческого, интеллектуального развития ребенка является необходимость взаимодействия отдельных форм поведения в ходе решения возникающих и усложняющихся в окружении ребенка жизненных задач.

На основе изучения развивающегося мозга можно условно говорить о “биологическом каркасе личности”, который влияет на темп и последовательность становления отдельных личностных качеств. Понятие “биологический каркас” динамическое. Это, с одной стороны, генетическая программа, постепенно реализующаяся в процессе взаимодействия со средой, с другой - промежуточный результат такого взаимодействия. Динамичность “биологического каркаса” особенно наглядна в детстве. По мере повзросления биологические параметры все более стабилизируются, что дает возможность разрабатывать типологию темпераментов и других личностных характеристик.

Важнейшими факторами “биологического каркаса личности” являются особенности мозговой деятельности. Эти особенности генетически детерминированы, однако эта генетическая программа всего лишь тенденция, возможность, которая реализуется с различной степенью полноты и всегда с какими-то модификациями. При этом играют большую роль условия внутриутробного развития и различные факторы внешней среды, воздействующие после рождения. Все же влияния внешних факторов небеспредельны. Генетическая программа определяет предел колебаний в своей реализации, и этот предел принято обозначать как норму реакции.

Например, такие функциональные системы, как зрительная, слуховая, двигательная, могут существенно различаться в нормах реакции. У одного человека от рождения присутствуют задатки абсолютного музыкального слуха, другого нужно обучать различению звуков, но выработать абсолютный слух так и не удается. Тo же самое можно сказать о двигательной неловкости или, наоборот, одаренности. Таким образом, “биологический каркас” в известной степени предопределяет контуры того будущего ансамбля, который называется личностью.

Говоря о вариантах нормы реакции отдельных функциональных систем, следует указать на относительную независимость их друг от друга. Например, между музыкальным слухом и моторной ловкостью нет однозначной связи. Можно прекрасно, тонко понимать музыку, но плохо выражать ее в движениях. Этот факт раскрывает одну из важнейших закономерностей эволюционирования мозга - дискретность формирования отдельных функциональных систем.

Интересна другая проблема антропосоциогенеза – эволюция мозга. При восстановлении черепов ископаемых высших приматов и гоминид было выявлено различие в объемах мозга по сравнению с мозгом современного человека. Возникла идея количественной грани между обезьяной и человеком: ископаемые, имеющие объем менее – 700-800 см³ - обезьяны, более – люди. Позже оказалось, что определённую роль играют не столько масса мозгового вещества, сколько его структура.

Новые функции привели к изменению структуры в коре больших полушарий. В связи с орудийной деятельностью началось увеличение мозга в двух очагах: нижнем теменном (связан с действием рук) и нижнем лобном (двигательная зона устной речи). Далее сформировались новые эпицентры – зоны, находящиеся в месте смыкания частей коры, регулирующих зрение, слух и осязание, отвечающие за переработку информации, поступающей извне. Последняя зона роста – лобные доли – центры ассоциативного, абстрактного и т.д. мышления.

Мозг человека по сравнению с мозгом шимпанзе не имеет ни одного нового типа клеток или тканей, отдельные части имеют аналогичные пропорции. Различие заключается в меньшей у человека плотности упаковки нейронов в коре, в большем числе нейронов коры с короткими аксонами нейроглиальных клеток на единицу объема коры. Соотношение абсолютного числа нейронов коры человеческого мозга и коры шимпанзе равно 1,4:1.

Только количественные характеристики не объясняют принципиального различия в поведении и психики этих двух видов.

По Иванову, правое полушарие «специализируется» на решении пространственных задач, распознавании нечленораздельных звуков, в нем хранится информация об именах существительных и их коннотатах. Оно распознает иероглифы, низкие звуки, лица людей. Правое полушарие оперирует с конкретным временем в конкретном пространстве, «не понимает» глаголов и «не способно» лгать.

Левое полушарие моложе правого. Оно «отвечает» за анализ речи, распознавание высоких звуков. Левое полушарие оперирует с абстрактными понятиями. Современные исследования указывают на доминирование левого полушария над правым, но Иванов подчеркивает, что эта доминанта относительна и возникает в процессе взросления и обучения.

Российские биологи, основываясь на результатах экспериментов с белыми мышами и анализах медицинской статистики, предположили, что в течение последнего десятилетия происходит глобальный сдвиг от доминанты левого полушария в сторону активности правого.

По Сперанскому, это свидетельствует о том, что «мы меняемся от рационалистической доминанты к мистической – доминированию интуитивного мышления». Этим он объяснял рост сообщений о паранормальных явлениях, рост иррациональных настроений.

В науке сформировался ряд гипотез, описывающих причины значительного развития мозга в антропосоциогенезе.

1). Шведский исследователь Линдблад описывает южноамериканских индейцев, живущих в тропическом лесу. Предшественниками их индейцы называют «безволосую обезьяну», или «икспитека», ведшую водный образ жизни. Для него было характерна редуцированная волосатость, прямохождение и длинные волосы. Новый образ жизни повысил выживаемость, мутационные изменения наследственных структур повлекли приспособление к водной среде. Это выразилось в уменьшении волосатости тела и развитии слоя подкожного жира. Особенно мощный слой подкожного жира был у детей в первые годы. Ноги у икспитека были длиннее рук, большие пальцы ног не противопоставлены и направлены вперёд. Осанка при хотьбе прямая, возможно, как у нас. Дальнейшее развитие черепа и мозга привело к появлению человека современного типа.

2). Эта гипотеза сформировалась в рамках исследований по «космическому катастрофизму», связывающему возникновение человека со вспышкой близкой сверхновой звезды. Зафиксировано, что её вспышка по времени приблизительно соответствует возрасту древнейших останков человека разумного (30-60 тыс. лет назад).

Ряд антропологов считает, что появление человека вызвано мутацией. А импульс гамма и рентгеновского излучения от вспышки сверхновой звезды (1 год) сопровождался кратковременным увеличением числа мутаций из-за увеличения ультрафиолетового излучения как мутагенного агента.

Иными словами, жесткое излучение, порождённое вспышкой сверхновой звезды, могло вызвать необратимые изменения в клетках мозга некоторых животных, в том числе и гоминид или рост самого мозга. Это могло привести к формированию разумных мутантов вида «человек разумный».

3). Современный человек – мутант, возникший вследствие инверсии земного магнитного поля. Установлено, что земное магнитное поле, которое в основном задерживает космическое излучение, по неизвестным причинам иногда ослабевает. Тогда происходит перемена геомагнитных полюсов – геомагнитная инверсия. Во время таких инверсий степень космического излучения резко возрастает. Исследуя историю Земли, учёные пришли к выводу, что в начале трёх последних миллионов лет полюса Земли четыре раза менялись местами. В пользу этой гипотезы говорит также факт, что человек появился в то время и в тех местах, где сила радиоактивных излучений оказалась интенсивной для изменения человекообразных обезьян. Такие условия сложились 3 млн. лет назад В Южной и Восточной Африке – в период отделения человека от мира животных. Именно в это время, по мнению геологов, из-за сильных землетрясений обнажились залежи радиоактивных руд.

Возможно, вызванные радиацией мутации изменили австралопитека: он стал способен совершать действия, необходимые для его безопасности и обеспечения пищей. В соответствии с этой гипотезой питекантроп появился 640 тыс. лет назад во время второго изменения геомагнитных полюсов. В 3 инверсию появился неандерталец, в 4 – современный человек.

4). Возможно, наиболее ранней формой охоты у гоминид была индивидуальная охота, состязание на выносливость. Такая охота требует многочисленных марш-бросков по саванне и должна вызвать сильный тепловой стресс, который угрожает расстройством деятельности нейронов коры, весьма чувствительных к росту температуры.

В итоге наступает временное нарушение пространственной ориентации и памяти. Человек обладает уникальной адаптацией, которой нет у других приматов. Она предохраняет тело от перегрева и облегчает потерю тепла через выделение и испарение (отсутствие волосяного покрова, исключительно развитая)

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.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназии №19 имени Н.З. Поповичевой г.Липецка

Проект на тему:

«Развитие мозга человека»

Выполнил:

Ученик 4 б класса

Канищев Иван

Руководитель проекта:

Митина Л.В., учитель

начальных классов

г. Липецк, 2017 год

Введение

Мозг человека – это, пожалуй, одна из самых сложных и в то же время интересных для изучения областей науки. Мозг заключает в себе нашу личность, наши мысли, чувства, память, всё то, что мы называем «Я». В настоящее время мозг изучен достаточно хорошо, чтобы делать выводы о взаимосвязи его строения и функциях, значении определённых отделов, однако он всё ещё таит в себе множество загадок, дающих пищу для размышлений множеству любознательных учёных. Сегодня совершенно очевидно, что эта сложнейшая система – результат длительного эволюционного развития, начавшегося миллиарды лет назад в первичном океане раскалённой Земли. К сожалению, до сих пор многие люди очень мало знают о мозге и подвержены различным заблуждениям. Я решил сделать этот доклад, чтобы рассказать другим людям об эволюции мозга, прослеживая изменения на разных этапах развития человечества.

Итак, цель моего исследования: изучить эволюцию мозга на протяжённости временного интервала развития человечества, начиная от его возникновения.

Цель проекта:

Узнать, почему происходит развитие мозга человека.

Задачи :

Изучить строение отделов головного мозга, их функциях и развитии в процессе эволюции.

сравнить физические характеристики мозга и образ жизни предков человека на разных этапах эволюции;

сделать вывод.

Гипотеза:

Предположим, интеллект человека и его предков зависел от массы и размера мозга.

Основная часть

Общая характеристика мозга

Наряду с приведённым выше делением на отделы, весь мозг разделяют на три большие части:

полушария большого мозга;

мозжечок;

ствол мозга.

Кора большого мозга покрывает два полушария головного мозга: правое и левое.

Структурные части мозга

Продолговатый мозг

Продолговатый мозг является продолжением спинного мозга с нарушенной сегментальностью. Серое вещество продолговатого мозга состоит из отдельных ядер черепных нервов. Белое вещество - это проводящие пути спинного и головного мозга, которые тянутся вверх в мозговой ствол, а оттуда в спинной мозг.

На передней поверхности продолговатого мозга содержится передняя срединная щель, по бокам которой лежат утолщённые белые волокна, называемые пирамидами. Пирамиды сужаются вниз в связи с тем, что часть их волокон переходит на противоположную сторону, образуя перекресток пирамид, образующих боковой пирамидный путь. Часть белых волокон, которые не перекрещиваются, образуют прямой пирамидный путь.

Мозжечок

Мозжечок лежит на задней поверхности моста и продолговатого мозга в задней черепной ямке. Состоит из двух полушарий и червя, который соединяет

полушария между собой. Масса мозжечка 120-150 г.

Мозжечок отделяется от большого мозга горизонтальной щелью, в которой твердая мозговая оболочка образует шатер мозжечка, натянутый над задней ямкой черепа. Каждое полушарие мозжечка состоит из серого и белого вещества.

Серое вещество мозжечка содержится поверх белого в виде коры. Нервные ядра лежат внутри полушарий мозжечка, масса которых в основном представлена белым веществом. Кора полушарий образует параллельно расположенные борозды, между которыми есть извилины такой же формы. Борозды разделяют каждое полушарие мозжечка на несколько частей. Одна из частиц - клочок, прилегающей к средним ножкам мозжечка, выделяется больше других. Она филогенетически древнейшая. Лоскут и узелок червя появляются уже в низших позвоночных и связаны с функционированием вестибулярного аппарата.

Кора полушарий мозжечка состоит из двух слоев нервных клеток: наружного молекулярного и зернистого. Толщина коры 1-2,5 мм.

Серое вещество мозжечка разветвляется в белой (на срединном разрезе мозжечка видно будто веточку вечнозеленой туи), поэтому её называют деревом жизни мозжечка.

Мозжечок тремя парами ножек соединяется со стволом мозга. Ножки представлены пучками волокон. Нижние (хвостовые) ножки мозжечка идут к продолговатому мозгу и называются ещё верёвчатыми телами. В их состав входит задний спинно-мозго-мозжечковый путь.

Средние (мостовые) ножки мозжечка соединяются с мостом, в них проходят поперечные волокна к нейронам коры полушарий. Через средние ножки проходит корково-мостовой путь, благодаря которому кора большого мозга воздействует на мозжечок.

Верхние ножки мозжечка в виде белых волокон идут в направлении среднего мозга, где размещаются вдоль ножек среднего мозга и тесно к ним примыкают. Верхние (черепные) ножки мозжечка состоят в основном из волокон его ядер и служат основными путями, проводящими импульсы к зрительным буграм подбугровому участку и красным ядрам.

Главная функция мозжечка - рефлекторная координация движений и

распределение мышечного тонуса.

Средний мозг

Покров среднего мозга лежит над его крышкой и прикрывает сверху водопровод среднего мозга. На крышке содержится пластинка покрышки (четверохолмие). Два верхних холмика связаны с функцией зрительного анализатора, выступают центрами ориентировочных рефлексов на зрительные раздражители, а потому называются зрительными. Два нижних бугорка - слуховые, связанные с ориентировочными рефлексами на звуковые раздражители. Верхние холмики

связаны с латеральными коленчатыми телами промежуточного мозга с помощью верхних ручек, нижние холмики - нижними ручками с медиальными коленчатыми телами.

От пластинки покрышки начинается спинномозговой путь, который связывает головной мозг со спинным. По нему проходят эфферентные импульсы в ответ на зрительные и слуховые раздражения.

Промежуточный мозг

Расположен под мозолистым телом, состоит из заднего таламуса, эпиталамуса и гипоталамуса. Серое вещество промежуточного мозга образует ядра, являющиеся центрами всех видов общей чувствительности, а также ядра, участвующие в функциях вегетативной нервной системы, и нейросекреторные ядра. В белом веществе промежуточного мозга проходят восходящие и нисходящие проводящие пути. С промежуточным мозгом связаны две железы внутренней секреции - гипофиз и эпифиз.

Большие полушария

Большие полушария мозга. К ним принадлежат доли полушарий, базальные ганглии, обонятельный мозг и боковые желудочки. Полушария мозга разделены продольной щелью, в углублении которой содержится мозолистое тело, которое их соединяет. На каждом полушарии различают следующие поверхности:

верхнебоковую, выпуклую, обращенную к внутренней поверхности свода черепа;

нижнюю поверхность, расположенную на внутренней поверхности основания черепа;

медиальную поверхность, с помощью которой полушария соединяются между собой.

В каждом полушарии есть части, которые наиболее выступают: впереди, - лобный полюс, сзади - затылочный полюс, сбоку - височный полюс. Кроме того, каждое полушарие большого мозга разделяется на четыре большие доли: лобную, теменную, затылочную и височные. В углублении боковой ямки мозга лежит небольшая доля - островок. Полушарие поделено на доли бороздами.

Самая глубокая из них - боковая, или латеральная, ещё она называется сильвиевой бороздой. Боковая борозда отделяет височную долю от лобной и теменной. От верхнего края полушарий опускается вниз центральная борозда, или борозда Роланда. Она отделяет лобную долю мозга от теменной. Затылочная доля отделяется от теменной только со стороны медиальной поверхности полушарий - теменно-затылочной бороздой.

Полушария большого мозга извне покрыты серым веществом, образующим кору большого мозга, или плащ. В коре насчитывается 15 млрд клеток, а если учесть, что каждая из них имеет от 7 до 10 тыс. связей с соседними клетками, то можно сделать вывод о гибкости, устойчивости и надёжности функций коры. Поверхность коры значительно увеличивается за счет борозд и извилин. Кора филогенетическая является самой больш ой структурой мозга, её площадь примерно 220 тысяч мм. 2

Складчатость

Борозды и извилины увеличивают площадь коры серого вещества, поэтому чем больше развита кора полушарий большого мозга, тем больше и складчатость мозга. Увеличение складчатости достигается большим развитием мелких борозд третей категории, глубинной борозд и их ассиметричным расположением. Ни у одного животного нет одновременно такого большого числа борозд и извилин, при этом столь глубоких и ассиметричных, как у человека.

Сравнительная характеристика мозга человека на разных этапах эволюции

Стадии эволюции, временные границы.

Масса и объём мозга.

Изменения в строении мозга.

Характерные черты развития и образа жизни.

Австралопитек

5,5 – 1 млн лет назад.

Мозг австралопитека мало отличался от мозга современных человекообразных обезьян.

Прямохождение, умение пользоваться камнями и палками.

Человек умелый 2,5 млн лет назад.

Перераспределение долей мозга - более примитивная уменьшается в пользу увеличения более прогрессивных долей - лобных долей , узость и уплощенность , вместе с тем усиливается рост мозга в области затылочной, теменной, височной и лобных долях.

Охота, изготовление примитивных орудий труда. Жили группами, строили жилища, использовали огонь. Появление абстрактного мышления и речи.

Неандерталец

300-400 тыс. лет назад.

До 1600 см 3

Мозговая часть неандертальца невысокая, но зато вытянута назад и вмещает крупный головной мозг.

Научились добывать огонь, шить из шкур примитивную одежду. Жили группами по 15-20 чел. Существовало разделение труда, изготавливали различные инструменты.

Кроманьонец

Кроманьонцы по внешнему облику и физическому развитию практически ничем не отличались от современного человека.

Изготавливали сложные орудия, строили жилища и добывали огонь. Приручали и разводили животных, занимались земледелием. Развивалось искусство.

Заключение

Мозг человека увеличивался в размере до определённых пределов, это происходило из-за складчатости. Увеличивался размер новой коры.

Библиографический список

1. К. Саган «Драконы Эдема. Рассуждения об эволюции человеческого разума»; перевод с английского языка Н. Левитиной. 265 с. 1986

2. Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. - М., 1988.