Что нужно, чтобы созидать

В контексте обсуждения роли наших технологических навыков в Большом скачке становится очевидным, что масштаб различий между нами и человекообразными обезьянами весьма значителен. Для изготовления орудий требуется предвидение и воображение, которые переводятся в контролируемые моторные движения. А для этого нужен мощный мозг. И с развитием мозга повышается ловкость рук. Говоря о развитии технологии, нужно рассматривать физические возможности и мозга, и тела. Наши руки невероятно сложны. Робототехника пытается воспроизвести ряд степеней свободы, доступных человеческим рукам (порядка 20 или 30), чтобы имитировать самые простые движения. Подумайте об изумительной точности движений рук Чон Кен Хва, исполняющей скрипичный концерт Баха. Или о той смелости, с которой Шейн Уорн закручивает крикетный мяч, так что до удара о землю он поворачивается почти на 90⁰ и обманывает лучших в мире бэтсменов. Такая волшебная сила наших пальцев, ладоней и кистей связана с тонкой неврологической регуляцией не только моторной функции в целом, но и произвольных движений.

У нас необычно крупный мозг. Кроме того, он отличается специфическими буграми и складками, обеспечивающими чрезвычайно высокую плотность межклеточных контактов и большую площадь поверхности коры, с которой обычно связывают поведение современного человека. Мозг можно измерять по множеству параметров, и по большинству из них мы приближаемся к максимальным значениям (но не всегда их достигаем).

У нас не самый крупный мозг, поскольку в целом размер мозга пропорционален размеру тела. Наверное, синие киты – самые крупные из когда-либо существовавших животных, но у кашалотов самый тяжелый мозг с невероятной массой около 18 фунтов. Среди сухопутных существ чемпион по размеру мозга – африканский слон. По абсолютному количеству нейронов он тоже побеждает, поскольку его фантастический показатель 250 миллиардов в три раза выше нашего (86 миллиардов нейронов и второе место). Для сравнения в качестве примера можно привести нематоду Caenorhabditis elegans – излюбленный объект исследований биологов по многим причинам, в том числе потому, что мы смогли воссоздать путь развития каждой клетки тела этого червя от единственной оплодотворенной яйцеклетки. Его нервная система состоит всего из 302 клеток. Однако пусть такая кажущаяся простота не вызывает у вас самодовольства: у этих существ примерно столько же генов, сколько у нас, но они превосходят нас по численности и общей массе, а продолжительность их существования на Земле на сотни миллионов лет больше.

Особый интерес представляет кора головного мозга млекопитающих, отвечающая за мыслительные способности и сложное поведение, но и в этом соревновании мы находимся на втором месте, в данном случае уступая длинноплавниковым гриндам (черным дельфинам): в коре их головного мозга содержится вдвое больше клеток, чем у нас. В этом отношении африканский слон уступает всем человекообразным обезьянам, четырем видам китов, тюленю и морской свинье.

В этой игре мы пытаемся сравнивать подобное с подобным. Вообще говоря, мужчины обычно крупнее женщин, и их мозг также пропорционально крупнее, но, как мы не устаем подчеркивать, это различие никоим образом не влияет на измеряемые параметры когнитивных способностей или поведения. Гораздо более полезным параметром для определения неврологических оснований эффективности мозга является отношение массы мозга к массе тела.

Аристотель считал, что по этому параметру мы занимаем первое место, о чем и сообщил в сочинении с недвусмысленным названием «О частях животных»: «Среди всех животных у человека самый крупный мозг по отношению к размеру тела». Аристотель был великим ученым и философом, но в данном случае он не совсем прав. По этому параметру, опять-таки, мы не на вершине, хотя и близки к ней: нас побили муравьи и землеройки. Нашелся один ученый лучше Аристотеля, который написал об этом в 1871 г. Это был Чарлз Дарвин, а книга называлась «Происхождение человека и половой отбор»:

«Безусловно, что может существовать громадная умственная деятельность при крайне малой абсолютной величине нервного вещества: так, всем известны удивительно разнообразные инстинкты, умственные способности и склонности муравьев, и, однако, их нервные узлы не составляют и четверти маленькой булавочной головки. С этой точки зрения мозг муравья есть одна из самых удивительных в мире совокупностей атомов материи, может быть, более удивительная, чем мозг человека».

Масса человеческого мозга составляет лишь около одного фунта из общих 40 фунтов массы тела. Это такое же соотношение, как у мыши, но намного больше, чем у слона, у которого оно составляет порядка 1:560. Рекордно низкое отношение массы мозга к массе тела принадлежит угревидной рыбе Acanthonus armatus. Если этого унизительного свойства недостаточно, сообщу, что ее обиходное название – костляво-ушастая рыба-задница.

В 1960-х гг. для определения умственных способностей был предложен более сложный параметр. Коэффициент энцефализации (EQ) отражает соотношение между реальной массой мозга и массой мозга, предсказанной на основании размера тела. Этот коэффициент позволяет получить лучшее соответствие с наблюдаемой сложностью поведения животных, и с его помощью мы можем точнее оценить количество мозгового вещества, задействованного в мыслительном процессе: размер мозга не в точности коррелирует с размером тела или сложностью поведения. Этот параметр хорошо работает только в отношении млекопитающих, и здесь наконец-то человек занимает первое место. За нами следуют некоторые дельфины, потом косатки, шимпанзе и макаки.

Проблема заключается в том, что больший размер мозга не означает большее число нейронов. Плотность клеток – один из аспектов физиологии умственной деятельности, но в наших головах содержится множество разных клеток, и все они важны. Часто говорят, что в каждый момент времени мы используем лишь 10 % мозга (при этом подразумевается, что мы могли бы сделать гораздо больше, если бы использовали весь мозг!). Однако это совершеннейшая бессмыслица, народный фольклор. Все отделы нашего мозга используются, хотя и не с одинаковой интенсивностью, одновременно. В нем нет такого куска, который, как запасной жесткий диск, пребывает в бездействии, ожидая подключения. Сложность мыслей и действий обеспечивается наличием клеток разных типов, функциональная связь между которыми нам еще не до конца понятна, и плотность клеток – не единственный и не главный параметр, определяющий мыслительную способность мозга. В проведенном в 2007 г. исследовании была поставлена под сомнение объективность коэффициента EQ, и выяснилось, что, если вычеркнуть из списка человека, абсолютный размер мозга животных является лучшим предсказателем когнитивных способностей, а сравнительный объем коры играет весьма незначительную роль.

Как и в случае многих других биологических проблем, не существует простого ответа на вопрос, как связаны между собой мозг, разум и орудия. Это одна из самых сложных областей исследований (нейробиология – сравнительно новая наука), особенно в том, что касается установления точной связи между специфическими типами клеток мозга и мыслями и поступками. Такие области, как психология поведения и этология, сталкиваются с трудностями при постановке эксперимента: этическая сторона экспериментов на людях и ограниченность наблюдений в природе.

Размер головного мозга, его плотность, отношение его массы к массе тела, количество нейронов – все это важные параметры, и, по-видимому, ни один из них не является тем уникальным параметром, который указывал бы на наше интеллектуальное превосходство. Возможно, вам кажется, что я скептически настроен в отношении этих метрических значений, но я просто с осторожностью отношусь к тому, чтобы выделять любое из них в качестве главного причинного фактора. Безусловно, для сложного поведения необходим крупный мозг. Но дело не только в мозге, по каким параметрам мы бы его ни измеряли. Эволюция организмов происходит в соответствии с внешним давлением на них, и проделанный нами путь усложнения и развития ни в коей мере не был изначально предначертан. Длинноплавниковые гринды с их большим мозгом и высокой плотностью клеток новой коры никогда не изобретут скрипку, поскольку у них нет пальцев.

В этом смысле часть ответа на вопрос о том, каким образом мы развили навыки изготовления орудий, заключается в удачном стечении обстоятельств. Наша среда и наша эволюция показывают, что естественный отбор благоприятствовал развитию ловкости рук и соответствующих способностей мозга, необходимых для того, чтобы смастерить скрипку и научиться на ней играть (причем путь этот был долгим). Как мы вскоре обсудим, орудия и технологию используют многие животные, но только нам посчастливилось достичь столь естественного для нас уровня мастерства. Совместная эволюция мыслительного процесса, мозга и рук позволила нам использовать палку, разбивать камень, оттачивать его осколки и в конечном итоге, после долгого периода застоя, развить технологические способности для ваяния статуй, создания музыкальных инструментов и получения дополнительных ресурсов. Хотя некоторые животные имеют мозг примерно такой же сложности, никто из них за миллионы лет и близко не подобрался к нам по способности использовать орудия.