Интуитивно представляется вполне вероятным, что животные с большой массой тела обладают большим числом нейронов. Несмотря на то что в научно-популярной литературе общее число клеток человеческого организма оценивают в несколько триллионов, реальные оценки этого числа попросту отсутствуют, так же как долгое время не существовало адекватных оценок числа нервных клеток в головном мозге человека; их заменяли экстраполированием неких порядков величин. В лучшем случае, среднюю плотность клеток, измеренную в нескольких тканях и органах тела, можно умножить сначала на общий объем этих тканей и органов, а затем на долю, какую каждый из этих органов занимает в теле, откуда, путем такой несложной экстраполяции, и получается общее число клеток в организме.

Оценки плотности расположения клеток в разных органах рисуют интересную картину одного связанного с этим феномена: картину того, что происходит с увеличением размеров тела или, лучше сказать, что именно заставляет тело увеличиваться в размерах. Да, клетки тела по мере его увеличения становятся более многочисленными, но, как представляется, они и сами становятся крупнее. Во всяком случае, именно так происходит с печенью и кожей.

Если мозг ведет себя так же, как другие части тела, то больший мозг, то есть мозг, содержащий больше нейронов, должен обладать и более крупными клетками. Как мы видели в главе 4, хотя этот принцип работает в мозге неприматов, он перестает действовать в коре мозга и мозжечке приматов, так как увеличение числа клеток в этих отделах мозга не сопровождается увеличением размеров нейронов.

Остальные части мозга приматов тоже отклоняются от общего правила, так как у них рост размеров клеток отстает от увеличения массы этих частей, а сами клетки оказываются мельче, чем надо было ожидать. У неприматов плотность упаковки нейронов резко уменьшается по мере приобретения новых нейронов, а это указывает на то, что средний размер нейрона увеличивается одновременно и в равной степени с увеличением их числа. Однако у приматов – и люди в этом отношении не исключение – уменьшения плотности упаковки нейронов не наблюдают и в остальных отделах головного мозга (рис. 8.7). То есть если средний размер нейрона становится больше, то это увеличение происходит медленнее, чем у животных, не принадлежащих к отряду приматов. Ибо и при равном числе нейронов в участках мозга вне коры и мозжечка эти нейроны мельче у приматов, чем у остальных млекопитающих. Поскольку средний размер нейрона обратно пропорционален плотности упаковки нейронов, то можно оценить, в какой степени варьирует средний размер нейронов среди видов с одинаковым числом нейронов. Куду (парнокопытное животное) и макак-резус располагают 105–125 миллионами нейронов в остальных отделах головного мозга, но, принимая в расчет различную плотность их упаковки, мы можем сказать, что средний размер нейрона в остальных участках мозга куду приблизительно в десять раз больше размеров нейронов у макака-резуса. Как следствие, остальные части мозга у куду (с массой 65 г) более чем в семь раз превосходят размером остальные части мозга макака (9 г).

Разрыв между приматами и другими млекопитающими в скорости, с какой возрастает размер нейронов по мере увеличения числа нейронов в остальной части мозга, указывает на отклонение родословной приматов от предка, общего с другими млекопитающими. Но в связи с чем этот разрыв произошел? Есть одна интересная возможность: поскольку приматы существенно меньше, чем другие наземные млекопитающие со сходной массой мозга, такие как парнокопытные (коровы, антилопы, жирафы) и самые крупные грызуны, то не является ли меньший размер нейронов в остальных отделах их мозга простым следствием меньшей массы тела, что, в свою очередь, привело к изменению правил нейронного шкалирования, в результате чего нейроны стали расти медленнее по мере увеличения их числа?

Анализ, приведенный на рис. 8.8, указывает на то, что меньшая масса тела в сравнении с массой тела других млекопитающих могла, на самом деле, обусловить меньший размер нейронов в остальных отделах мозга приматов. Рис. 8.8 демонстрирует, что плотность упаковки нейронов в остальных отделах мозга уменьшается у всех видов исследованных млекопитающих – приматов, парнокопытных и других – как степенная функция массы тела с экспонентой –0,3. Отсюда мы можем сделать вывод, что нейроны остальных отделов головного мозга становились в среднем больше по мере увеличения массы тела, и этот признак характерен для всех исследованных млекопитающих, включая и приматов. Приматы сохраняют то же возрастание размеров нейронов в остальных отделах мозга по мере увеличения массы тела, что и неприматы, несмотря на то что отклоняются от неприматов большим числом нейронов в остальных отделах мозга на единицу массы тела. Эта разница, между прочим, указывает на то, что хотя средний размер нейрона в остальных отделах мозга соотносится с массой тела, с ней не соотносится число нейронов в этих отделах мозга.

Есть определенный смысл в том, что средний размер нервной клетки в остальных отделах мозга является функцией возрастающей массы тела. К «остальным отделам мозга» относят продолговатый мозг и мост, чьи сенсорные нейроны собирают информацию непосредственно от тела и чьи эфферентные нейроны (двигательные и висцеральные) непосредственно управляют телесными функциями. Если эти нейроны должны сохранить связи со своими мишенями в организме, то соединительные волокна должны удлиняться по мере увеличения длины тела. Можно ожидать, что длина волокон будет возрастать линейно по мере увеличения линейных измерений объема тела, и эта степенная функция имеет показатель приблизительно +0,33. Если все нейроны в остальных отделах мозга увеличиваются сходным образом, удлиняясь с той же скоростью, с какой увеличивается длина тела, то средняя масса нейрона будет, как можно ожидать, расти пропорционально массе тела, возведенной в степень +0,33, а плотность упаковки нейронов, естественно, будет изменяться в противоположном направлении, пропорционально изменениям массы тела, возведенной в степень –0,33, что очень близко к наблюдаемому в действительности показателю степени —0,3. Средняя масса нейрона в остальных отделах мозга, таким образом, возрастает в зависимости от линейных измерений тела, и увеличение длины тела служит весьма вероятным механизмом, который определяет увеличение средней массы отдельных нейронов за счет удлинения их волокон, соединяющих нейроны с рецепторами и эффекторами растущего организма.

Можно ли приложить подобный механизм к мозговой коре и мозжечку? Являются ли изменения плотности упаковки нейронов в этих структурах, а следовательно, и изменения среднего размера нейронов непосредственным результатом изменения массы тела? На рис. 8.9 и 8.10 показано, что это не так. Плотность упаковки нейронов в мозговой коре действительно меняется по закону степенной функции от массы тела со сходным показателем, равным –0,29, что позволяет предположить, что средний размер нейронов также изменяется в зависимости от линейных размеров тела, но это характерно только для неприматов; у приматов плотность упаковки нейронов в мозговой коре, по существу, не ведет себя как функция массы тела. Следовательно, масса тела не может быть непосредственным детерминантом среднего размера нейрона в коре, как это имеет место в остальных отделах мозга; так как в этом случае одну и ту же функцию можно было приложить и к приматам.

В мозжечке плотность упаковки нейронов изменяется как степенная функция массы тела, но с меньшей экспонентой, равной –0,16, и только среди неприматов и ненасекомоядных (рис. 8.10). У последних нет значимого отчетливого соотношения между массой тела и плотностью упаковки нейронов в мозжечке, так же как не существует такого соотношения между плотностью упаковки нейронов и числом нейронов в нем. Различия в изменениях плотности размещения нейронов в мозжечке в зависимости от массы тела у разных таксономических групп млекопитающих позволяют предположить, что масса тела не является непосредственным детерминантом среднего размера нейрона в мозжечке, иначе ту же самую функцию можно было бы приложить ко всем без исключения видам млекопитающих.

Отсюда мы можем заключить, что чем больше масса тела млекопитающих животных (включая человека), тем обычно больше и нейроны в остальных отделах мозга, что, вероятно, является именно непосредственным следствием увеличения массы тела, каковое неизбежно приводит к удлинению, а следовательно, и к увеличению размера нейронов в этих отделах мозга, непосредственно связанных с телом нервными волокнами. Однако в мозговой коре, которая не участвует в непосредственном контакте с телом, а получает информацию из зрительного бугра (принадлежащего к остальным отделам мозга), нейроны не увеличиваются в зависимости от массы тела животного, но, правда, в какой-то степени средняя масса нейрона увеличивается с увеличением массы тела, даже у приматов. В мозжечке средний размер нейронов может увеличиваться с увеличением массы тела, но это имеет место отнюдь не у всех видов. И даже если средняя масса нейронов всегда изменяется с увеличением массы тела в остальных отделах мозга, число нейронов в остальных отделах мозга может изменяться по-разному у приматов и неприматов. Не существует какого-то единственного способа добавления нейронов при увеличении массы тела. Эволюция позволила происходить одновременно как согласованным изменениям некоторых аспектов в одних структурах, так и различным, независимым друг от друга изменениям в других, что стало основанием гипотезы «мозаичности» эволюции: различные части мозга могут в ходе своего изменения развиваться в разных направлениях.

Если же не существует единственного пути добавления нейронов в мозг по мере нарастания массы тела, то это значит, что выполненный Джерисоном на основании сравнения со всеми млекопитающими (включая приматов и неприматов) расчет коэффициента энцефализации для человека зиждется на неверном допущении, а именно что людей можно сравнивать со всеми млекопитающими. Как мы уже видели, людей можно корректно сравнивать только с некрупными высшими обезьянами. В следующих двух главах мы попробуем разобраться, как и почему крупные человекообразные обезьяны стали исключением в плане зависимости числа нейронов в мозге от массы тела и почему это важно.