Энергетический подход к эволюции мозга. Возрастная эволюция мозга Развитие мозга человека в ходе эволюции

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.

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.

Существовали две точки зрения на эволюцию мозга гоминид. Одни исследователи считали главным показателем развития размеры мозга, его объем. Другие авторы придавали большее значение структурным качественным преобразованиям коры.

Сторонники первой точки зрения считали основным критерием выделения семейства гоминид размеры мозга. В связи с этим существовала гипотеза "мозгового рубикона", выдвинутая английским антропологом А. Кизсом. Суть ее состоит в следующем - по объему мозга современные и ископаемые гоминиды оказывались как бы на разных берегах символической реки Рубикон. На одном берегу - австралопитековые, объем мозга, которых не превышает 700 куб. см, на другом берегу - все ископаемые и современные люди с мозгом не менее 850 куб.см. А. Кизс предположил, что существует "критическая масса" мозга, без которой невозможно изготовление орудий и другие сложные формы поведения. Такая масса составляет, по его мнению, 750 куб.см. Иными словами, если объем мозга равен 700 куб.см, то это еще не человек, а если 755 куб.см - то уже человек.

Как известно, объем головного мозга как таксономический признак имеет малую ценность. Его величина вариабельна даже в пределах одного вида. Его показатели могут перекрываться у нескольких видов. Поэтому сторонники второй точки зрения главным морфологическим критерием выделения семейства гоминид считали систему прямохождения. Увеличение размеров мозга, безусловно, характерно для приматов. Однако большее значение в эволюции мозга гоминид имели качественные перестройки коры, появление у гоминид новых специфических человеческих областей коры головного мозга.

Можно заключить, что в эволюции головного мозга гоминид сочетались увеличение размеров мозга и перестройка его отдельных участков с увеличением зон абстрактного мышления и уменьшением зон чувственного восприятия. За период от 4 млн лет до 10 тыс. лет назад мозг вырос от 500 до 1500 куб.см (в среднем), т.е. в 3 раза. Причем на более поздних этапах антропогенеза развитие мозга опережало развитие зубной системы и локомоторного аппарата. Еще большие изменения происходили в микроструктуре мозга. В. И. Кочеткова связывает изменения, происходившие в макро- и микроструктуре мозга гоминид, с их деятельностью.

Существует мнение, что укрупнение головного мозга у млекопитающих сопровождалось увеличением размеров тела. И. Эйсенберг назвал эту связь "энцефализацией". Вес головного мозга связан с весом тела. Абсолютный вес мозга больше у крупных животных, чем у мелких. Относительный вес мозга - вес мозга/вес тела у крупных животных в среднем меньше, чем у мелких.

Я. Я. Рогинский (1978) ввел индекс E2/S, где Е - вес мозга, S - вес тела. Этот индекс позволяет сравнивать животных по степени их церебрализации более объективно. У животных, имеющих аналог руки, - паукообразная обезьяна с осязательным хватательным хвостом (8,64), слон с хоботом (9,62) и др., - этот индекс имеет наибольшие указатели среди млекопитающих. У человека этот индекс равен 32. Р. Фоули полагает, что укрупнение головного мозга у гоминид является следствием питания мясом. Причем основное влияние на увеличение размеров головного мозга оказывало изменение стратегий поиска пищи. Разнообразие пищевого рациона, расширение охотничьих территорий было взаимосвязано с усложнением социальных связей, усилением кооперации и заботы о молодых, об их обучении. В свою очередь, развитие социальности и средств коммуникации также вело к развитию мозга.

Помимо экологических и поведенческих существуют гипотезы, объясняющие увеличение мозга генетическими факторами.

Гипотеза мутации. Считают, что такие явления, свойственные человеку, как мясоедение, гиперсексуальность и проявление агрессивности, могли возникнуть как мутация. Причиной последней могла быть жизнь в условиях повышенной радиации.

Гипотеза изоляции - гетерозиса. Ускоренную эволюцию мозга в эпоху плейстоцена связывают с демографическими изменениями популяции древнейших гоминид. Речь идет о крупных популяциях, подразделенных на много мелких домов, почти не скрещивающихся между собой. Предполагают, что при скрещивании ранее изолированных групп возникал новый стимул развития головного мозга в виде эффекта гетерозиса. Гетерозис - это увеличение размеров тела и внутренних органов вследствие скрещивания отдаленных групп (Никитюк, Чтецов, 1983).

10. Социальные факторы происхождения человека

К социальным факторам антропогенеза относят труд, общественный образ жизни, развитое сознание и речь. Роль социальных факторов в антропогенезе была раскрыта ф. Энгельсом в работе "Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека" (1896). Этим факторам принадлежала ведущая роль на более поздних этапах становления человека.

Важнейший фактор эволюции человека - труд. Способность изготавливать орудия труда свойственна только человеку. Животные могут лишь использовать отдельные предметы для добывания пищи (например, обезьяна использует палку, чтобы достать лакомство).

Трудовая деятельность способствовала закреплению морфологических и физиологических изменений у предков человека, которые называют антропоморфозами.

Важным антропоморфозом в эволюции человека было прямохождение. В течение многих поколений в результате естественного отбора сохранялись особи с наследственными изменениями, способствующими прямохождению. Постепенно сформировались приспособления к прямохождению: S-образный позвоночник, сводчатая стопа, широкие таз и грудная клетка, массивные кости нижних конечностей.

Прямохождение привело к высвобождению руки. Сначала рука могла выполнять лишь примитивные движения. В процессе труда она совершенствовалась, стала выполнять сложные действия. Таким образом, рука является не только органом труда, но и его продуктом. Развитая рука позволила человеку изготавливать примитивные орудия труда. Это дало ему значительные преимущества в борьбе за существование.

Совместная трудовая деятельность способствовала сплочению членов коллектива, вызывала необходимость обмена звуковыми сигналами. Общение способствовало развитию второй сигнальной системы - общению при помощи слов. Сначала наши предки обменивались жестами, отдельными нечленораздельными звуками. В результате мутаций и естественного отбора шло преобразование ротового аппарата и гортани, формирование речи.

Труд и речь влияли на развитие мозга, мышление. Так в течение длительного времени в результате взаимодействия биологических и социальных факторов осуществлялась эволюция человека.

Если морфологические и физиологические особенности человека передаются по наследству, то способность к трудовой деятельности, речь и мышление развиваются только в процессе воспитания и образования. Поэтому при длительной изоляции ребенка у него не развиваются совсем или развиваются очень плохо речь, мышление, приспособленность к жизни в обществе.



Эволюция человека – сложный процесс, имеющий множество причин и проявлений. Давно классическим стало понятие "гоминидной Гоминиды в "классическом" смысле - семейство прямоходящих приматов, включающее людей и их ископаемых предшественников. триады", включающей три комплекса признаков, отличающих человека от прочих приматов. Один из них описывает развитый головной мозг. Разные аспекты поведения древних предков человека изучаются целым рядом наук, в их числе этология приматов, археология, палеопсихология, но материальной основой этого поведения является именно головной мозг, и именно его изучение может дать основополагающие сведения об уровне развития ископаемых гоминид.

Австралопитеки, первые двуногие существа, жившие от 7 до 1 миллиона лет назад, имели мозг, очень мало отличавшийся от мозга современных человекообразных обезьян. Как объём мозга в целом, так и строение деталей различаются у этих двух групп незначительно.

За "ранними Homo " в эволюционному ряду следует полиморфный вид Homo erectus , представители которого иначе называются архантропами и существовали приблизительно с 1,5 миллионов лет до 400 тысяч лет назад. Это были первые гоминиды, у которых специфически-обезьяньи признаки мозга окончательно были вытеснены специфически-гоминидными.

Следующая стадия эволюции предков человека часто обозначается как Homo heidelbergensis , но, учитывая явную неоднородность этой группы, можно условно называть её представителей пре-палеоантропами. Они жили на Земле 400-130 тысяч лет назад. Полиморфизм пре-палеоантропов столь же ярко проявляется в строении мозга, как и в строении черепа.

Потомки вида H. heidelbergensis – Homo neanderthalensis или палеоантропы – жили от 130 до примерно 40 тысяч лет назад. Наилучшим образом изучены европейские и ближневосточные неандертальцы, гораздо хуже известны африканские и азиатские палеоантропы, их эндокраны практически не описаны.

Около 40 тысяч лет назад появляется и широко распространяется современный вид человека – Homo sapiens (иначе эту стадию эволюции называют неоантропами). Впрочем, у самых ранних известных представителей нашего вида, живших в эпоху верхнего палеолита, в строении мозга сохранялось ещё большое количество архаичных черт.

Показательны изменения объёма мозга в процессе эволюции гоминид. Стоит отметить два важных феномена: во-первых, скачок объёма мозга у "ранних Homo " по сравнению с австралопитеками, произошедший около 2,5 миллионов лет назад, с последующим резким ускорением прироста массы мозга (у разных групп австралопитеков за время от 7 до 1 миллиона лет назад размеры мозга почти не изменились); во-вторых, уже упомянутая смена тенденции увеличения мозга на уменьшение , произошедшая в конце раннего верхнего палеолита.

Подводя основные итоги, можно констатировать, что наиболее активно эволюционирующей областью мозга гоминид была лобная, в особенности её надглазничная часть, на втором месте можно разместить теменную долю, в которой интенсивнее менялась надкраевая извилина, третье место занимает височная доля, в изменениях которой важнее общая форма – соотношение передней и задней высот и верхней и нижней длин. В наименьшей степени прогрессировала затылочная доля мозга.

Филогенез нервной системы.

Все живые организмы на протяжении жизни испытывают много образные воздействия со стороны внешней среды, на которые отвечают изменением поведения или физиологических функций. Эта способность реагировать на средовые воздействия называется раздражимостью.

Раздражимость имеет место уже у простейших и выражается в изменении у них процессов жизнедеятельности или поведения в ответ на такие раздражения, как химические, температурные, световые.

У многоклеточных животных появляется специальная система клеток - нейроны, способные в ответ на определенные раздражения отвечать нервным импульсом, который они передают другим клеткам тела. Совокупность нервных клеток формирует нервную систему, сложность структуры и функции которой возрастает с усложнением организации животных. В зависимости от последнего у многоклеточных животных в эволюции сложилось три основных типа нервной системы: сетевидная (диффузная), ганглиозная (узловая), и трубчатая.

Диффузная (сетевидная) нервная система характерна для наиболее примитивных животных - кишечнополостных. У них нервнаясистема состоит из диффузно расположенных по всему телу нейронов, которые своими отростками контактируют друг с другом и с иннервируемыми ими клетками, образуя подобие сети. Такой тип организации нервной системы обеспечивает высокую взаимозаменяемость нейронов и тем самым большую надежность функционирования. Однако ответные реакции при таком типе организации нервной, системы имеют неточный, расплывчатый характер.

Узловой (ганглиозный) тип является следующей ступеньюв развитии нервной системы. Он характерен для всех червей, иглокожих, моллюсков и членистоногих. У них имеет место концентрация тел нейронов в виде единых скоплений - узлов (ганглиев). Причем, у плоских и круглых червей такие узлы располагаются только на переднем конце тела, где сосредоточены органы захвата пищи и органы чувств. У кольчатых червей и членистоногих, тело которых разделяется на сегменты, кроме головных узлов, формируется брюшная цепочка

нервных узлов, которые регулируют работу тканей и органов данного сегмента (кольчатые черви) или группы сегментов (членистоногие). Однако, всегда наиболее развитым остается головной узел, являющийся координирующим и регулирующим центром по отношению к остальным ганглиям. Этот тип нервной системы характеризуется некоторой организованностью: где возбуждение проходит строго по определенному пути, что дает выигрыш в быстроте и точности реакции. Но этот тип нервной системы весьма раним.

Хордовым животным присущ трубчатый тип нервной системы. У них в эмбриональном периоде из эктодермы над хордой закладывается нервная трубка, которая у ланцетника сохраняется всю жизнь и выполняет функцию центрального отдела нервной системы, а у позвоночных она преобразуется в спинной и головной мозг. При этом головной мозг развивается из переднего отдела нервной трубки, а из остальной ее части - спинной мозг.

Головной мозг у позвоночных состоит из пяти отделов: переднего, промежуточного среднего, продолговатого мозга и мозжечка.

Эволюция головного мозга у позвоночных

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.

Пресмыкающиеся (рептилии)

Рептилии относятся к высшим позвоночным и характеризуются более активным образом жизни, что сочетается с прогрессивным развитием всех отделов головного мозга.

Передний мозг является самым крупным отделом головного мозга. Кпереди от него отходят развитые обонятельные доли. Крыша остается тонкой, но на медиальной и латеральной стороне каждого полушария появляются островки коры. Кора имеет примитивное строение и называется древней – археокортекс. Роль высшего интегративного центра выполняют полосатые тела переднего мозга - зауропсидный тип мозга. Полосатые тела обеспечивают анализ поступающей информации и выработку ответных реакций.

Промежуточный, мозг, будучи связан с эпифизом и гипофизом имеет еще и дорсальный придаток - теменной орган, воспринимающий световые раздражения.

Средний мозг теряет значение высшего интегративного центра, снижается и его значение как зрительного центра, в связи, с чем его размеры уменьшаются.

Мозжечок развит значительно лучше, чем у амфибий.

Продолговатый мозг образует резкий изгиб, характерный для высших позвоночных, в том числе и для человека.

От головного мозга отходит 12 пар черепно-мозговых нервов, что типично для всех высших позвоночных, в том числе и для человека.

Птицы

Нервная система в связи с общим усложнением организации, приспособленностью к полету и обитанием в самых различных средах, развита значительно лучше, чем у пресмыкающихся.

Дня птиц характерно дальнейшее увеличение общего объема головного мозга, особенно переднего.

Передний мозг у птиц - это высший интегративный центр. Его ведущим отделом являются полосатые тела (зауропсидный тип мозга ).

Крыша остается слабо развитой. В ней сохраняются только медиальные островки коры, которые выполняют функцию высшего обонятельного центра. Они оттесняются к перемычке между полушариями и носят название гиппокампа. Обонятельные доли развиты слабо.

Промежуточный мозг небольших размеров и связан с гипофизом и эпифизом.

Средний мозг имеет хорошо развитые зрительные доли, что обусловлено ведущей ролью зрения в жизни птиц.

Мозжечок крупный, имеет среднюю часть с поперечными бороздами и небольшие боковые выросты.

Продолговатый мот такой же, как у рептилий. 12 пар черепно-мозговых нервов.

Млекопитающие

Передний мозг -это наиболее крупный отдел головного мозга. У разных видов его абсолютный и относительный размеры весьма варьируют. Главная особенность переднего мозга - значительное развитие коры полушарий, которая собирает всю сенсорную информацию от органов чувств, производит высший анализ и синтез этой информации и становится аппаратом тонкой условно-рефлекторной деятельности, а у высокоорганизованных млекопитающих - и психической деятельности (маммальный тип мозга).

У наиболее высокоорганизованных млекопитающих кора имеет борозды и извилины, что значительно увеличивает ее поверхность.

Для переднего мозга млекопитающих и человека характерна функциональная асимметрия. У человека, она выражается в том, что правое полушарие отвечает за образное мышление, и левое - за абстрактное. Кроме того, в левом полушарии находятся центры устной и письменной речи.

Промежуточный мозг содержит около 40 ядер. Специальные ядра таламуса перерабатывают зрительные, тактильные, вкусовые и интероцептивные сигналы, направляя их затем в соответствующие зоны коры больших полушарий.

В гипоталамусе сосредоточены высшие вегетативные центры, управляющие работой внутренних органов через нервные и гуморальные механизмы

В среднем мозге на смену двухолмия приходит четверохолмие. Его передние холмы являются зрительными, а задние связаны со слуховыми рефлексами. В центре среднего мозга проходит ретикулярная.

формация, которая служит источником восходящих влияний, активирующих кору больших полушарий. Хотя передние доли являются зрительными, анализ зрительной информации осуществляется в зрительных зонах коры, а на долю среднего мозга приходится главным образом управление глазной мускулатурой - изменение просвета зрачка, движения глаз, напряжение аккомодации. В задних холмах расположены центры, регулирующие движения ушных раковин, натяжение барабанной перепонки, перемещение слуховых косточек. Средний мозг также участвует в регуляции тонуса скелетной мускулатуры.

Мозжечок имеет развитые боковые доли (полушария), покрытые корой, и червь. Мозжечок связан со всеми отделами нервной системы, имеющими отношение к управлению движениями - с передним мозгом, стволом мозга и вестибулярным аппаратом. Он обеспечивает координацию движений.

Продолговатый мозг. В нем по бокам обособляются пучки нервных волокон, идущих к мозжечку, а на нижней поверхности - продолговатые валики, получившие название пирамид.

От основания мозга отходит 12 пар черепно-мозговых нервов.