Одна из самых распространенных идей относительно эволюции человеческого мозга заключается в том, что не только кора нашего мозга в целом имеет относительно большие размеры, но и наша префронтальная кора – отдел коры, расположенный в передней ее части и отвечающий за планирование и логические операции, – тоже относительно велика в сравнении с другими отделами коры. Эта идея была впервые высказана немецким неврологом Корбинианом Бродманом, который в начале двадцатого века произвел картирование мозговой коры у человека, шимпанзе и макака. Бродман установил, что лобная кора – часть мозга, содержащая ассоциативные префронтальные области, – занимает 29 % коры у человека, но 17 % у шимпанзе и всего 11 % у макака-резуса.

Потребовалось почти сто лет для того, чтобы появились новые методы нейроанатомического исследования, которые позволили измерять объемы различных отделов мозга у живых животных и оспорить старые данные. Однако Катерина Семендефери и ее коллеги в 2002 году показали, что лобная кора человека, бонобо, шимпанзе, гориллы и орангутана занимает 35–37 % всего объема коры. Это, конечно, больше 30 %, какие занимает в коре лобный ее отдел у макак и других мелких низших обезьян, но никоим образом не делает префронтальную кору человека уникальной. Когнитивные способности человека невозможно и дальше приписывать относительному увеличению лобной коры. Авторы предположили, что все дело, возможно, в более богатых связях префронтальной коры у человека.

Действительно, в одном из дальнейших исследований, выполненном Томасом Шенеманом и его коллегами, было показано, что несмотря на то, что серое вещество префронтальной коры человека имеет относительный объем, в точности соответствующий тому, какой должен быть у примата с такой массой коры, белое вещество, содержащее все волокна, связывающие префронтальные области между собой и с другими участками коры, оказалось относительно большим у человека, чем можно было ожидать для относительного объема серого вещества префронтальной области. В другом исследовании, выполненном Жероэном Смэрсом и коллегами, было подтверждено относительное расширение белого вещества префронтальной коры человека, причем только в левом полушарии, где локализованы центры речи. Снова подтвердилось, что у человека необычными свойствами обладает белое вещество префронтальной коры.

Проблема, однако, возникла, когда Роберт Бартон и Крис Вендитти, независимо друг от друга, несколько откорректировали данные Шенемана и Смэрса, применив иную методику математического их анализа, приняв в расчет филогенетическое родство и избежав смешения индивидуальных вариаций с вариациями межвидовыми. Выяснилось, что отсутствует значимая разница между относительным объемом белого вещества префронтальной коры человека в сравнении с величиной, ожидаемой у примата с такой же массой мозга, как у человека. Независимо от горячности, с какой ученые, разделившись на два лагеря, принимали ту или иную сторону, стало понятно, что любая исключительность массы белого вещества префронтальной коры у человека весьма мала, так как зависит от метода статистической оценки.

Как и в других предыдущих исследованиях, в этих тоже возникла одна проблема, которую Семендефери, Шенеман, Смэрс и Бартон несколько ограничили, выбрав для исследования только один параметр – объем коры, который, как мы уже знаем, не является простым отражением числа нейронов в ее различных областях. Внутри индивидуальной коры плотность упаковки нейронов может варьировать в пять раз, в зависимости от локализации нейронов. Для выяснения вопроса о том, действительно ли префронтальная кора человека увеличена в сравнении с другими областями коры, нам надо было, на самом деле, знать, содержит ли она больше нейронов, чем можно было ожидать, судя по числу нейронов в других областях коры, и является ли объем белого вещества префронтальной области больше, чем можно было ожидать для числа нейронов в префронтальной коре, в связях с которыми участвуют волокна этого белого вещества.

Именно это стало темой докторской диссертации Марианы Габи, работавшей в сотрудничестве с лабораторией Джона Кааса. Так как у нас не было надежных анатомических критериев для определения префронтальной коры у разных видов приматов, включая и человека, чтобы сравнить их между собой, мы прибегли к тому же простому критерию, что и Шенеман, – считать префронтальной корой все участки коры, расположенные кпереди от мозолистого тела, массивного пучка волокон, соединяющих полушария головного мозга. Это не самый лучший критерий, но он достаточно адекватен, так как Шенеману и сотрудникам удалось с его помощью доказать, что белое вещество префронтальной коры человека имеет большую относительную массу, чем у других приматов.

Однако, сравнив число префронтальных нейронов, мы выяснили, что кора мозга человека не отличается по параметрам от ожидаемых для всех приматов. В сравнении с семью другими видами приматов префронтальная область человека имела (1) то число нейронов, которого можно было бы ожидать при данном объеме серого вещества и при данном общем числе нейронов в остальных участках коры; (2) тот объем белого вещества, которого можно было ожидать для данного числа префронтальных нейронов; и (3) тот объем белого вещества и то число нейронов, которого следовало бы ожидать при данном объеме и числе нейронов в подкорковом белом веществе вне области префронтальной коры. Наши данные подтвердили данные Бартона и Вендитти: префронтальная кора человека не больше, чем она «должна быть».

Пропорционально она не содержит и большего числа нейронов, чем префронтальная кора других приматов: оказалось, что это те же 8 % от всех корковых нейронов, расположенные кпереди от мозолистого тела – у всех приматов, включая и человека. На самом деле, еще раньше мы обнаружили, что и у мыши 8 % всех корковых нейронов расположены в ассоциативных структурах, аналогичных префронтальной коре человека. Это сходство позволяет предположить возможность того, что существует универсальный принцип распределения корковых нейронов по сенсорным, двигательным и ассоциативным функциям, характерный для всех видов млекопитающих, – и мы сумели разгадать этот принцип.

Остался, однако, еще один вопрос: если префронтальная кора имеет одинаковый относительный размер и ту же долю от числа всех корковых нейронов у человека и всех остальных приматов, то в чем причина наших столь выдающихся когнитивных способностей? Катерина Семендефери, Роберт Бартон и Крис Вендитти уже предположили, что все дело в «связях» префронтальной коры.

По сути, есть только два способа, какими «связи» префронтальной коры могут обусловить наше когнитивное преимущество перед всеми остальными живыми существами. Один из них заключается в том, что области, сообщающиеся с префронтальной корой, могут быть разными у людей и у остальных животных, что и приводит к более высоким функциональным способностям человеческой префронтальной коры. Примечательно, однако, что план, согласно которому корковые области связаны между собой, то есть масштабная картина этих связей, так называемый «коннектом», или «система проводной связи», или нервная сообщаемость внутри коры, представляется весьма схожим у разных биологических видов, даже столь далеких друг от друга, как люди, низшие обезьяны, кошки и даже голуби; у всех них есть узлы этой системы, расположенные в гиппокампе и структурах, аналогичных префронтальной коре. Таким образом, коннектом человека фундаментально не отличается от коннектома животных других видов.

Отличие системы связей в префронтальной коре человека может проявляться большим числом синапсов в сравнении с млекопитающими других видов. Несмотря на то что пока отсутствуют данные, позволяющие выполнить достоверное сравнение, даже те скудные сведения, какими мы располагаем, дают возможность предположить, что плотность расположения синапсов в сером веществе коры постоянна у всех млекопитающих. Если это действительно так, то чем больше объем мозговой коры, тем больше в ней синапсов, а так как кора человека не больше коры других видов, то и число синапсов в ней – будь то в префронтальной коре или в других ее отделах – тоже не является наибольшим. Итак, мы вернулись к пункту один.

Но остается еще одна возможность, а именно то, что даже при отсутствии относительного увеличения массы префронтальной коры абсолютное число префронтальных нейронов намного превосходит таковое других видов приматов. Те же 8 % всех корковых нейронов представлены большим абсолютным числом префронтальных нейронов в коре человека, чем в префронтальной области других приматов: 1,3 миллиарда префронтальных нейронов в коре человека против 230 миллионов у бабуина, 137 миллионов у макаки и жалких 20 миллионов у мармозетки. Учитывая, что именно префронтальные нейроны, благодаря своим многочисленным связям с другими областями коры, осуществляют ассоциативные функции, повышая сложность и гибкость поведения, и делает возможным планирование будущих действий, можно считать, что все эти способности должны повышаться параллельно с увеличением абсолютного числа нейронов, подобно тому, как увеличение числа процессоров повышает вычислительные возможности компьютера.

Способность планировать будущие действия, самая значимая функция префронтальной коры, на самом деле, может являться ключевой. Согласно лучшему определению, какое мне приходилось читать, определению, данному физиком Алексом Висснер-Гроссом, интеллект – это способность принимать решения, которые делают максимальными шансы на будущую свободу действий, то есть решения, которые оставляют открытыми большую часть дверей в будущее. Если это так, то интеллект должен опираться на способность использовать прошлый опыт для представлений о будущих состояниях (это функция гиппокампа, число нейронов в котором растет параллельно с увеличением числа нейронов в остальных участках коры), для планирования определенной последовательности действий с целью достичь этих состояний, а также организовать и согласовать необходимые действия (что является функцией префронтальной коры). Следовательно, чем больше доступных для работы префронтальных и гиппокампальных нейронов, тем большим интеллектом располагает данный биологический вид.

Пока неясно, какой процент всех корковых нейронов обладает ассоциативными (как в префронтальной коре) функциями в крупном мозге таких животных, как слоны и китообразные, но есть свидетельства того, что таких нейронов там достаточно мало. Так как у нас общее число корковых нейронов намного больше в сравнении с таковым животных, у которых масса мозга больше массы нашего мозга, мы можем достаточно уверенно полагать, что число 1,3 миллиарда нейронов, отвечающих за ассоциативные, префронтальные функции, на порядки превосходит число аналогичных нейронов всех других видов. Снова надо подчеркнуть, что наше когнитивное преимущество перед всеми остальными видами животных заключается всего лишь в огромном количестве доступных обрабатывающих информацию единиц, независимо от величины массы головного мозга, как мы уже видели в предыдущих главах, или от размеров тела, как мы увидим в следующей главе.