Текст книги "Тайны мозга"

Сила интеллекта

Как же нашим предкам удалось превзойти умом своих предшественников – неандертальцев, явно отставая от них по весу мозга чуть ли не на 200–300 грамм?

По данным новейших исследований лондонского Музея естественной истории, представители рода Гомо сапиенс появились в Европе на территории, где уже добрую сотню тысяч лет жили другие представители Гомо – неандертальцы, примерно 45 тысяч лет назад. Спустя всего каких-то пять тысяч лет после этой встречи, то есть 40 тысяч лет назад, неандертальцы исчезли! Ученые полагают, что неандертальцы просто не выдержали конкуренции с Человеком разумным, были им частично истреблены, а частично вытеснены на другие территории, где они уже не смогли выжить. Есть, правда, и другая, более политкорректная точка зрения: неандертальцы, обладая одинаковым с сапиенс набором хромосом интеллектуальными задатками, могли давать с ним совместное потомство и, таким образом, просто ассимилировались в коллективе более разумных сородичей. Доказательством тому является уже известный факт наличия в геноме почти у всех представителей человеческой расы около 2 % генов от неандертальцев. Только коренные жители Африки, в те далекие исторические времена не выходившие за ее пределы, остались Хомо сапиенсами в «чистом виде», без неандертальских генов.

Другую любопытную гипотезу выдвинули исследователи Робин Данбар и Ейлунед Пирс из Оксфордского университета. При сравнении черепов Гомо сапиенс и неандертальцев они обнаружили у последних заметно более просторные глазные впадины, что, по их мнению, говорило о бОльшем размере глаз у неандертальцев. Данбар и Пирс предположили, что большие глаза у неандертальцев – это неспроста, скорее всего, это было результатом приспособления к длинным и темным в Европе ночам, особенно в зимний период, когда зрительная информация была особенно необходима для безопасного выживания. В результате значительная часть мозга неандертальцев, как и у большинства животных, использовалась для восприятия и обработки зрительной информации. А у наших непосредственных предков эволюция мозга шла с акцентом на обеспечение более универсальных – мыслительных функций, позволяющих не столько обнаруживать наличную опасность посредством мощных органов чувств, сколько ее предсказывать, тем самым обеспечивая себе возможность планирования поведения.

Так или иначе, но в силу эволюционной традиции мозг неандертальцев был более ориентирован на обработку сенсорных впечатлений и на управление телом, тогда как мозг Человека разумного делал уже первые шаги на пути выявления закономерностей природы, мысленного моделирования действительности и расширения ресурса социальной коммуникации. Познавательные способности – краеугольный камень нового ресурса мозга, на основе которого Гомо сапиенс сделал свою головокружительную карьеру.

Вот почему для неандертальцев не было характерно творчество, от них не осталось ни пещерных рисунков, ни глиняных поделок, ни украшений. Тогда как наши предки к тому времени уже мастерили музыкальные инструменты, вырезали фигурки из камня и костей, собирали бусы, рисовали углем и острым камнем на стенах пещер. Неандертальцы не могли объединяться в группы для выполнения какой-нибудь сложной задачи, с трудом сотрудничали, тогда как Гомо сапиенсы, наоборот, легко объединялись в общины и помогали друг другу в любых видах своей деятельности.

По-видимому, по своему умственному развитию даже дети неандертальцев отставали от детей Гомо сапиенс. Как уверяет канадский археолог палеолита из Университета Виктории Эйприл Ноуэлл, детеныши неандертальцев очень рано входили во взрослую жизнь. Можно сказать, что у них почти не было детства, то есть того периода жизни, когда в комбинаторике беззаботных игр и наставлений взрослых формируется творческий потенциал мозга, способность к абстрактному мышлению, к социальному взаимодействию.

Исследования ученых Симона Нойбауэра и Жан-Жака Юблена из Института эволюционной антропологии Макса Планка показали: что мозг неандертальцев настолько быстро превращался из детского во взрослый, что просто не успевал накапливать трудовые и познавательные навыки, которые закрепляются только в детском возрасте, в период бурного роста связей между нейронами.

Похоже, неандертальцы к концу совместного проживания с Гомо сапиенс сейчас напоминали бы умственно отсталых людей, да еще страдающих аутизмом. Они не могли конкурировать с Человеком разумным ни в искусстве трудовых операций, ни в разнообразии коллективной деятельности, ни в познании окружающей природы. Возможно, это отставание в интеллектуальном развитии и было одной из причин достаточно быстрого исчезновения неандертальских племен при появлении на их территориях Человека разумного.

Итак, на территориях, где расселились наши предки, практически исчезли их прямые конкуренты в борьбе за пищу и место под Солнцем, неандертальцы, зачастую даже превосходившие людей по объему мозга. Почему же в те времена, когда Гомо сапиенс уже получил полное превосходство над всем животным царством – не остановился процесс эволюционных преобразований мозга человека в направлении все большего развития интеллектуальных способностей?

В отсутствие у человека явных конкурентов по интеллекту со стороны других видов животных, по-видимому, в дело вступила внутривидовая конкуренция. Теперь представители Гомо стали конкурировать между собой. Именно это обстоятельство, по-видимому, не только не остановило, но, наоборот, даже подхлестнуло эволюцию мозга человека, причем теперь уже именно в направлении совершенствования инструментов интеллекта, для освоения и усвоения совершенно новых природных – скрытых от непосредственного наблюдения закономерностей природы.

Вся история биологических видов свидетельствует о том, что до появления человека мозг, как биологический орган, совершенствовался в эволюции в основном в направлении все более совершенного автоматического управления всеми процессами внутри организма и его поведением с учетом возможно большего числа значимых для организма внешних по отношению к мозгу обстоятельств. Эти обстоятельства, точнее информация от органов чувств и внутренних органов, в основном и являлись истинными регуляторами поведения животных.

– Есть области мозга, которые отвечают за совершенно конкретную ситуацию, – объясняет Павел Балабан. – Например, есть нейроны, которые реагируют на уровень глюкозы в крови. Чем меньше уровень глюкозы, тем больше их активность. И эти нейроны посылают химический сигнал мозгу: «Нужно добыть еду». Другая часть нейронов ответственна за общую моторику, которая фактически идет на подсознательном уровне. Поэтому мы не напрягаемся для того, чтобы сделать шаг, повернуться влево, вправо…

Также животным не нужен какой-то «разумный» контроль над половым поведением. Весь каскад реакций этого поведения реализуется автоматическими механизмами. Есть область мозга, ответственная за спаривание. Автоматически работающие нейронные сети дают команду на повышение уровня тестостерона у самца и эстрогена у самок. Далее разворачивается специальный комплекс поведения – в итоге это самое спаривание происходит, – говорит Павел Милославович.

Однако с развитием аналитических механизмов мозга, в его памяти все чаще стали откладываться не только сами внешние события, но и результаты их «потребительского» анализа, то есть нечто отвлеченное от самих событий, самое существенное в них для организма. Огонь, аналитически разложенный таким образом в мозгу «по полочкам» разных потребительских свойств, оказался не обязательно вредоносным явлением, но и в чем то даже очень полезным, не требующим мгновенного избегания. Рефлекторное поведение организма, реализующее прямое влияние стимулов среды, стало дополняться поведением, регулируемым хранящимися в памяти отголосками этих стимулов, подчеркивающими их наиболее важные для организма свойства. Наверное, именно эти внутренние операции мозга уже не с самими событиями, а с продуктами их анализа, стали зачатками рассудочной деятельности, которые у человека развились в полноценный интеллект.

По мнению заведующего лабораторией развития нервной системы НИИ морфологии человека доктора биологических наук профессора Сергея Вячеславовича Соловьева интеллект косвенно способствует и другому конкурентному преимуществу – способности намеренно демонстрировать доминатность, враждебность или агрессию. Все это совершенно новый уровень взаимодействия между особями в борьбе за выживание, который у животных проявляется всего лишь на уровне инстинкта и потому используется не так виртуозно, как у человека.

«Этот инстинкт исходно был направлен на то, чтобы в социальных системах заполучить преимущество в добыче пищи и возможности репродуктивного переноса генома в следующее поколение, – считает Сергей Вячеславович Савельев. – Человек постоянно сталкивается с такими же особями. И поэтому приходится устанавливать – кто главный? У кого больше самок? У кого больше пищи?»

Выделенные профессором Савельевым доминантность, враждебность и агрессия, в числе прочих не столь симпатичных, на первый взгляд, эмоциональных проявлений поведения, были взяты нарождающимся интеллектом человека в качестве инструментов для эффективной борьбы за существование с себе подобными.

Чем выше интеллект, тем хитрее и более ловко человек мог распорядиться этими инструментами. Надо ли говорить, сколь беспощадным был такой естественный отбор на выживание более «умных» и более «хитрых» среди соплеменников. К счастью, сила интеллекта человека разумного в борьбе с конкурентами проявлялась и в этически более позитивных качествах – во взаимопомощи, в стремлении к сотрудничеству, наконец, в распределении труда, так необходимого для выживания. По-видимому, племенная структура первобытного сообщества родилась как ответ на эти две противоположные тенденции коллективного взаимодействия, когда агрессия и враждебность заставляли агрессивно настроенных друг к другу людей обживаться на достаточно безопасном расстоянии друг от друга, а необходимость взаимопомощи и сотрудничества наиболее сговорчивых друг с другом объединяла их в небольшие коллективы, в племена.

Так, большими и малыми племенами Человек разумный постепенно начал осваивать просторы Земли. Мы уже отмечали, что Человек разумный выделился в самостоятельный вид в восточной Африке около 200 тысяч лет назад. В течение еще 40–60 тысяч лет Гомо сапиенс расселялся по Африке, в основном на юг и запад, так как путь на восток долгое время преграждали непригодные для обитания песчаные пустыни, а на север – Средиземное море. Но вот около 120 тысяч лет назад значительная популяция людей пересекла Синайский перешеек и обосновалась на Ближнем востоке. Этим племенам не повезло – спустя 30 тысяч лет внезапное и сильное похолодание привело к их полному исчезновению. Вторичный «выход» из Африки, теперь уже в районе южной Аравии, люди осуществили около 70–80 тысяч лет назад. Вот эта ветвь Гомо сапиенс, мигрировавшая вдоль кромки океана в Индию и в Юго-Восточную Азию, дала происхождение всем последующим поколениям людей вне Африканского континента.

Около 74 тысяч лет назад произошел один из самых драматических геологических катаклизмов в истории человечества – извержение мощнейшего вулкана Тоба в Индонезии. Это было самое мощное вулканическое извержение за последние два миллиона лет. Оно в 20–30 раз превышало объем извержения Тамборы (тоже в Индонезии) в 1815 году – самого мощного извержения за последние пять тысяч лет. Тучи пепла закрыли Солнце, на Земле наступила настоящая «ядерная зима». Погибла почти вся популяция людей, плохо приспособленная к холодам в силу своего уже привычного пещерного существования в теплых краях.

По расчетам ученых, в нескольких ареалах на Земле на то время оставалось не более двух-пяти тысяч особей Гомо сапиенс, как сейчас тигров всех видов. По-видимому, на то время это была интеллектуальная элита человечества. Сумев выдержать все невзгоды, эта ничтожная часть популяции Гомо сапиенс спустя 45 тысяч лет назад уже многократно умножившись, лавиной распространилась по всей Евразии, от Испании до Чукотки, а потом, спустя 20 тысяч лет, по Беринговому перешейку перешла и в Америку. Это уже были люди с мозгом современного человека.

Новое наступление ледников уже не застало человечество врасплох. Представители Гомо сапиенс спокойно дождались нового потепления и за последние 15 тысяч лет к настоящему времени образовали популяцию почти в восемь миллиардов человек. В настоящее время на Земле каждый день рождается почти 400 тысяч человек и уходит их жизни около 150 тысяч.

Ученые, конечно, все еще дискутируют, подхватывает ли биологическая эволюция современного человека в части совершенствования функций мозга.

В своей книге «Эволюция человека» известный палеонтолог заведующий кафедрой биологической эволюции биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова науки доктор биологических наук профессор Александр Владимирович Марков пишет о том, что каждый из людей вследствие мутаций появляется на свет с минимум 100 новыми свойствами клеток и систем организма. Поскольку это все случайные мутации или ошибки копирования, то в суперсложном организме, где все процессы очень тонко подогнаны друг к другу, – почти любые случайные изменения в геноме оказываются вредными и зачастую гибельными для организма. Редко какая мутация и соответствующее ей новое свойство организма могут оказаться хотя бы «слабополезными». Представим, например, что у кого-нибудь конкретного человека в результате мутации появился бы признак, способствующий несколько лучшей памяти или чуть более точному логическому мышлению. В принципе, этого достаточно, чтобы в ходе эволюции этот признак закрепился в геноме и даже усилился в череде поколений. Но для этого нужен направленный отбор – это означает, что особей с улучшенным признаком должно становиться в популяции все больше и больше.

Это возможно только в том случае, пишет Александр Владимирович, если с этим новым признаком одновременно появится связанный с ним еще один признак, дающий, к примеру, большую плодовитость этим особям! Ведь сами по себе немного улучшенные память или логика либо любое другое качество интеллекта в наше время не будут способствовать репродуктивному успеху носителя этого гена, то есть увеличению числа копий этого гена в популяции.

С чем тогда работать естественному отбору? Новый признак, не будучи выделенным вектором отбора, в конце концов, либо сотрется в генетической памяти популяции, либо, ничему не мешая, тихо будет ждать счастливого случая, когда он все же будет востребован.

Между тем может оказаться, что вместе с этим позитивным признаком появляется сцепленный с ним признак, дающий, наоборот, меньшую плодовитость. Александр Марков приводит пример такой тенденции. Исландские ученые изучили «генетическую перепись» 110 тысяч коренных жителей своей страны, родившихся между 1910 и 1975 годами, и обнаружили, что люди с генетической предрасположенностью к получению образования оставляют меньше потомства, даже если они по каким-то причинам это образование не получили.

– То есть не только наличие образования как такового снижает количество детей, но и сами «образовательные» гены, – резюмирует Александр Марков.

Очевидно, что при таком сочетании генов предрасположенность к образованию будет постепенно исчезать, по крайней мере в популяции исландцев. Расчеты исследователей показали, что в среднем за столетие популяция «поглупеет» на 3

– Все говорит о том, что эволюция сейчас работает против нас, – говорит Александр Марков.

Трудно сказать, возможно, биологическая эволюция человека все-таки продолжается в позитивном направлении, но в виде скрытого до поры до времени накопления разнообразия таких «тихих» генов, которые подхватываются отбором на крутых поворотах истории человечества.

Если бы не разница в размерах мозга e человека и шимпанзе, то по общему строению мозга несведущему в анатомии человеку их почти невозможно было бы различить.

– Это, конечно, было бы очень просто, если бы мы посмотрели на мозг и увидели, что такой-то «кусок» мозга человека совершенно отличается от «куска» мозга примата, – рассуждает профессор Филипп Хайтович. – Но, к сожалению, такого отдела нет. Если мы посмотрим на мозг человека с точки зрения анатомии, то мы не увидим абсолютно никакой разницы между ним и мозгом шимпанзе. Конечно, есть минимальные отличия в размерах, то есть некоторые части немножко больше, немножко меньше. Но никаких принципиальных отличий мы не видим.

Но почему же с момента развилки эволюционных траекторий их предки так и остались человекообразными обезьянами, а наши – стали людьми? Что же это за удивительное качество мозга, которое не обнаруживается анатомическими методами, но которое поставило человека вне конкуренции во всем животным царством в природе?

Это очень высокая динамичность и пластичность связей между нервными клетками – способность мозга очень быстро, в считаные минуты, перестраивать схемы связей между нервными клетками для формирования и закрепления в этих схемах все новых и новых полезных навыков, нужных впечатлений, а главное – для фиксирования в этих схемах новых знаний.

При слишком низкой пластичности нервной системы и невысокой ее сложности, например, как у насекомых, имеющиеся у них полезные схемы поведения при той или иной комбинации внешних условий или в конкретной ситуации, как правило, оттачивались многие миллионы лет и постепенно закрепились в геноме как программа развития определенной архитектоники нервных связей. Как если бы на фабрике микроэлектроники сохраняли бы зарекомендовавшие себя микросхемы. Этого было вполне достаточно для прочного освоения насекомыми никем не занятых экологических ниш, а микросхемами – соответствующих рынков сбыта. Видимо, поэтому эволюция насекомых пошла не в направлении увеличения сложности мозга, а по пути разнообразия их формы и соответствующих схем соединения уже имеющихся в мозгу нейронов. Потому, наверное, насекомых великое разнообразие – почти миллион видов. Этим объясняется и очень низкая способность насекомых к обучению, практически все их поведение построено на врожденных навыках, то есть на инстинктах.

У шимпанзе, умнейшей из современных обезьян, мозг, конечно, намного более пластичен, чем у насекомых и многих других представителей животного царства. Однако, несмотря на всю свою сообразительность, мозг шимпанзе сильно уступают человеческому мозгу не только в размерах, но и в широте изменчивости от особи к особи.

Интересное исследование на эту тему опубликовали 2016 году ученые из университета Джорджа Вашингтона. Они впервые сравнили, насколько чаще наследуются признаки структуры и размеров мозга у шимпанзе по сравнению с Homo sapiens. Ученые взяли 206 образцов мозга обезьян и 217 – мозга человека, причем каждый в своей группе был близким родственником других, но в группе людей были исключительно пары близнецов обоего типа: с идентичными и разными геномами. Эта семейственность в выборке нужна была ученым для того, чтобы оценить, насколько велико влияние наследственности на изучаемые показатели мозга.

Оказалось, что образцы мозга генетически идентичных близнецов у человека по своей внутренней структуре различались гораздо больше, чем образцы мозга дальних родственников у обезьян, хотя по самим размерам мозга и черепа разнообразие у тех и других было одинаковым. Получается, что размер мозга и его структура как у человека, так у обезьян в основном определяются генетикой, потому и разнообразие этих признаков не так велико среди родственников. А вот внутренняя организация мозга у человека сильно различается даже у генетически идентичных братьев и сестер, хотя по размерам мозга и черепа, как и у обезьян, различия небольшие.

«Это означает, что структура мозга человека гораздо более чувствительна к влиянию условий индивидуального развития по сравнению с мозгом шимпанзе. Именно эта особенность облегчает адаптацию человека, его мозга и поведения к меняющейся реальности… и ускоряет культурную эволюцию», – делает в статье вывод ее ведущий автор доктор Айда Гомес-Роблес. Она также считает, что повышенная пластичность мозга, скорее всего, обеспечила нашим предкам возможность гибко адаптироваться к необычным условиям, быстро вырабатывать новые навыки и осваивать новые экологические ниши практически с каждым новым поколением. Кроме того, та же высокая пластичность мозга дает человеку возможность легко осваивать чужую культуру, письменность, новые ремесла.

Накоплению новых навыков и знаний в индивидуальном развитии человека способствует и его замедленное, по сравнению с обезьянами, развитие в детском возрасте. Мозг ребенка человека гораздо дольше, чем у детенышей обезьян, чуть ли не до двадцати лет накапливает в структуре межнейронных связей все новые поведенческие и познавательные навыки. Сейчас уже не так важно, способствовало ли медленное развитие детенышей человека накоплению богатого разнообразия структурированных опытом нервных связей, или наоборот – необходимость формирования нужной схемотехники мозга потребовала большого времени для завершения этого процесса – скорее всего, оба эти процесса были подхвачены эволюцией.

Высокая пластичность нейронной сети и на много порядков большая, чем у человекообразных обезьян, вариативность ее возможных состояний, по-видимому, стали главным достижением в эволюции мозга человека, обеспечившим ему гигантский скачок в способностях не только к выработке новых поведенческих навыков, но и к тому, что и вовсе отсутствовало даже у самых развитых животных – к познанию закономерностей окружающего мира.