Главное – структура?

Нейробиолог Фредерико Азеведо в 2009 году применил новую методику подсчета количества нейронов и установил, что в пропорциональном пересчете размеров мозг человека не превышает мозг примата по количеству нейронов. Грубо говоря, если привести размеры примата к человеческим, то он имел бы примерно столько же нейронов. Просто приматы обладают телом, превышающим размеры, соответствующие их мозгу. Связь между количеством и качеством в этом аспекте Майкл Газзанига, автор книги «Кто за главного?» проиллюстрировал следующим образом: «Головной мозг человека содержит в среднем 86 миллиардов нейронов, причем 69 миллиардов из них находятся в мозжечке, той небольшой структуре в задней части мозга, которая регулирует двигательную активность. Вся кора, то есть та область, которая, как мы думаем, ответственна за человеческое мышление и культуру, содержит лишь 17 миллиардов нейронов, а остальные части мозга – немного менее одного миллиарда. Лобные доли и в их составе префронтальная кора – часть человеческого мозга, связанная с памятью и планированием, когнитивной гибкостью, абстрактным мышлением, инициированием уместного поведения и подавлением неадекватного, усвоением правил и извлечением необходимой информации, поступающей от органов чувств, – содержат намного меньше нейронов, чем зрительные области, другие сенсорные зоны и моторные области коры. Чего больше в лобных долях по сравнению с остальными структурами мозга, так это древовидных разветвлений отростков нейронов (дендритов), благодаря чему нервные клетки могут образовывать больше связей. Итак, анатомам, изучающим мозг, облегчили работу. Если количество нейронов у человека просто пропорционально увеличено по сравнению с шимпанзе, значит, отличия надо искать во взаимосвязях нейронов или в самих клетках».

Стремясь понять себя

Способы деятельности нашего мозга настолько пристально интересуют современную науку, что её нейровекторы постоянно обновляют свое острие актуальности. Ученые ныне пытаются понять структуру мозга и отобразить ее компьютерным моделированием – хотя бы по частям, поскольку задача воспроизведения сразу всей системы невероятно сложна. Калифорнийским ученым удалось воспроизвести работу 10¹¹ нейронов в течение секунды, на что ушло 50 дней. Это стало рекордом, занесенным в книгу Гиннеса, так что полнофункциональное моделирование мозга – задача пока что загоризонтная. Правда, из такого огромного количества нейронов в мозгу по-настоящему «рабочими лошадками» являются не все: 10¹⁰ из них – так называемые зернистые клетки, у которых всего несколько входов и около ста выходов (наибольшей же функциональностью обладают нейроны, имеющие по 10000 входных-выходных каналов).

ИНТЕРЕСНО: ВИЗУАЛИЗАЦИЯ СОКРОВЕННОГО

Под микроскопом ткань мозга очень похожа на сахарную вату.

ИНТЕРЕСНО: РЕГУЛЯТОР ШИРОКОГО ПРОФИЛЯ

Гипоталамус – название нижней части промежуточного мозга. Он соединен с гипофизом воронкообразным участком. В «обязанности» гипоталамуса входит регулирование температуры тела, процессов дыхания, сердцебиения, режимов сна и бодрствования, а также включение процесса полового созревания.

Нейронные «реформы»

До середины прошлого века ученые были уверены, что единственным различием мозга человека и приматов является размер. Но в 1960-х годах Ральф Холлоуэй (ныне профессор Колумбийского университета) предположил, что дело здесь в эволюционной реорганизации мозга, а не в его размерах. Объясняя логику своего высказывания, он написал, «что в некоторых случаях микроцефалии у людей, когда размеры мозга показались бы до смешного малыми даже горилле, человек тем не менее способен говорить. По моему мнению, это доказывало, что мозг таких пациентов организован как-то по-другому – отлично от человекообразных обезьян».

В 1999 году Тодд Пройсс и его сотрудники подтвердили различия между мозгом человека и обезьян на микроструктурном уровне. Затем была высказана гипотеза о том, что размер какой-либо доли мозга зависит от ее функциональных связей с другими его областями. Ее авторами выступили биологи Виллем де Винтер и Чарльз Окснард. Чтобы проверить свое утверждение, они провели исследование пропорций между различными частями мозга у представителей 363 видов. Выяснилось, что группы особей со сходными пропорциями обладали и сходным типом поведения, питания, передвижения. Среди этих групп люди оказались единственным видом, предпочитающим прямохождение. Что касается летучих мышей Нового Света, то у них нашлось гораздо больше сходства с плотоядными летучими мышами Старого Света, чем со своими самыми близким родственникам – плодоядными летучими мышами Нового Света.

Универсальное сообщество

Благодаря современным масштабным исследованиям, понемногу проявляется характер работы нейронов: эти клетки работают сообща, а не порознь, причем с очень гибкой системой взаимозаменяемости, выстраивая под решение задач самые разные цепи-комбинации, которые практически никогда не повторяются в своем составе – в отличие от жестко детерминированных цепей в технических устройствах, в том числе и компьютерах. То есть, нейроны умеют быстро «договариваться» друг с другом в контексте «общего дела». И не здесь ли заложен алгоритм возникновения языка общения и у людей? Правда, из человеческой истории известно, что если «общее дело» будет носить неподъемный характер, то и единый язык может оказаться разрушен (скажем, попытка построить Вавилонскую башню). Но все же человечество не прекращает попыток договориться.

ИНТЕРЕСНО: ОБЪЕДИНИТЬ УСИЛИЯ (МОЗГ И ФИЛОСОФИЯ)

При всей информативности исследований над лабораторными мышами и крысами, самым заманчивым подходом для ученого является все же эксперимент непосредственно над мозгом. Такие возможности предоставляются в трех случаях: при повреждениях мозга (клинические действия по изучению пациента); в лабораторных исследованиях на клеточном уровне (нейрофизиологические наблюдения за нейронами); при сканировании мозга. Долгое время, будучи разъединенными методологически, представители этих направлений не особо обращали внимания на наличие друг друга в науке. Но сейчас они готовы признать необходимость объединения усилий, а помочь им выпутаться из изолирующего, узкоспециализированного «кокона» взялись философы, среди которых Пэт Черчленд и Дэниэл Деннет. Думается, широта философского охвата проблем не будет лишней в поисках решений.