Головной мозг человека. Размеры головного мозга живых существ Мозг - очень энергозатратный орган

Мозг человека - принципы его работы, возможности, пределы физиологической и психической нагрузки - продолжают оставаться для исследователей одной большой загадкой. Несмотря на все успехи в его изучении, объяснить, как мы мыслим, понять механизмы сознания и самосознания ученые пока не в состоянии. Накопленных знаний о работе мозга, впрочем, достаточно, чтобы опровергнуть некоторые распространенные мифы о нем. Что ученые и сделали.

Древние люди были умнее нас?

Средний объем мозга современного человека - около 1400 кубических сантиметров, это довольно большая величина для наших размеров тела. Большой мозг человек отрастил себе в ходе эволюции - антропогенеза. Наши обезьяноподобные предки, не имевшие больших когтей и зубов, спустившись с деревьев и перейдя к жизни на открытых пространствах, стали развивать мозг. Хотя это развитие не сразу пошло быстро - у австралопитеков объем мозга (около 500 кубических сантиметров) практически не менялся шесть миллионов лет. Скачок в его увеличении произошел два с половиной миллиона лет назад. У ранних Homo sapiens мозг уже значительно вырос - у Homo erectus (Человека прямоходящего) его объем составляет от 900 до 1200 кубических сантиметров (это перекрывается диапазоном мозга современного человека). У неандертальцев мозг был уже очень большим -1400-1740 кубических сантиметров. что в среднем больше, чем у нас. Ранние Homo sapiens на территории Европы - кроманьонцы - просто заткнут нас за пояс своим мозгом: 1600-1800 кубических сантиметров (правда, кроманьонцы были высокими - 180-190 сантиметров, а антропологи находят прямую связь между размером мозга и ростом).


Мозг в эволюции человека не только увеличивался, но и менялся по соотношению разных частей. Палеоантропологи исследуют мозг ископаемых гоминид по отливке из черепа - эндокрану, который показывает относительный размер долей. Быстрее всего развивалась лобная доля, что связано с мышлением, сознанием, появлением речи (зона Брока). Развитие теменной доли сопровождалось совершенствованием чувствительности, синтеза информации от разных органов чувств и тонкой моторики пальцев рук. Височная доля поддерживала развитие слуха, обеспечивающего звуковую речь (зона Вернике). Так, например, у эректусов мозг вырос в ширину, увеличилась затылочная доля и мозжечок, но лобная доля оставалась низкой и узкой.

И у неандертальцев в их очень большом мозге лобная и теменная доля были развиты относительно слабо (по сравнению с затылочной). У кроманьонцев мозг стал значительно выше (за счет увеличения лобных и теменных долей) и приобрел сферическую форму.

Итак, мозг наших предков рос и рос, но, что парадоксально, около 20 тысяч лет назад началась обратная тенденция: мозг стал постепенно уменьшаться. Так что у современных людей средний размер мозга меньше, чем у неандертальцев и кроманьонцев. В чем причина?

КТО УМНЕЕ? МНЕНИЕ АНТРОПОЛОГА

Отвечает антрополог Станислав Дробышевский (доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ): «На этот вопрос есть два ответа: один всем нравится, другой верный. Первый таков, что размер мозга прямо не связан с интеллектом, и у неандертальцев и кроманьонцев строение было попроще, чем у нас, но техническая недоделанность компенсировалась большими размерами, и то якобы не полностью. В действительности же про нейронную структуру мозга древних людей мы совершенно ничего не знаем, так что такой ответ - полная спекуляция, утешающая самомнение современных людей. Второй ответ более реален: древние люди были умнее. Они должны были решать кучу задач на выживание, причем думать очень быстро, в отличие от нас, которым все преподносится на блюдечке с голубой каемочкой, да еще в разжеванном виде, да и торопиться никуда не надо. Древние люди были универсалами - каждый хранил в голове полный набор информации, необходимый для выживания во всех ситуациях, плюс должна была быть способность реактивно соображать в непредвиденных ситуациях. У нас же есть специализация: каждый знает махонький кусочек своей информации, а в случае чего - «обратитесь к специалисту».

Мозг неандертальца отличается от нашего всего одной фазой развития

Находки неандертальских детей дают возможность проследить, как развивался их большой мозг. Ученые из Института эволюционной антропологии в Лейпциге Общества Макса Планка вместе с французскими коллегами сделали реконструкцию сравнительного развития мозга неандертальца и Homo sapiens. Сначала ученые провели компьютерную томографию черепа 58 современным людям. А затем сделали то же самое, положив в томограф черепа девяти неандертальцев разного возраста.

Хотя по размеру череп неандертальца не меньше нашего, по форме они существенно различаются. Но у новорожденных обоих видов мозговая коробка по форме почти не отличается - у неандертальского младенца она совсем чуть-чуть более вытянута. А дальше пути развития расходятся. У современного человека в период от отсутствия зубов до неполного набора резцов меняется не только размер, но и форма мозговой коробки - она становится более шарообразной. А затем увеличивается только в размере, а по форме почти не меняется. Биологи решили, что это ключевой процесс мозгового формообразования, который отсутствует у неандертальцев. Форма черепа их новорожденных, подростков и взрослых почти не различается. Итого разница - в одной критической стадии сразу после рождения. Вероятно, считают ученые, такое заметное изменение формы сопровождается преобразованием внутреннего строения мозга и развитием нейронной сети, что создает условия для развития интеллекта. Статью о развитии мозга разных видов человека ученые опубликовали в журнале Current Biology.

Кто умнее? Мнение нейробиолога

Своим мнением поделился Сергей Савельев, заведующий лабораторией развития нервной системы Института морфологии человека РАМН: «Это связано с тем, что в популяции людей действует искусственный отбор, направленный на то, чтобы понизить индивидуальную изменчивость и направленно отбирать высокосоциализированных посредственностей. А слишком умных и асоциальных особей уничтожать. Такое сообщество более управляемо, состоит из более предсказуемых людей, что всегда выгодно. Во все времена общество жертвовало возбудителями спокойствия в пользу неконфликтности и стабильности. Раньше их просто съедали, а позже - изгоняли из сообщества. Именно из-за этого, с моей точки зрения, из-за миграции самых умных изгоев, и началось расселение человечества. А в оседлых, консервативных и более социализированных группах шел скрытый отбор на закрепление неких наиболее удобных и благоприятных для поддержания сообщества свойств поведения. Отбор по поведению повлек за собой уменьшение мозга»

Миф 1

ЧЕМ БОЛЬШЕ МОЗГ, ТЕМ ОН УМНЕЕ

Размеры мозга довольно сильно различаются и среди современных людей. Так, известно, что у Ивана Тургенева мозг весил 2012 грамм, а у Анатоля Франса почти на целый килограмм меньше - 1017 грамм. Но это совершенно не означает, что Тургенев был в два раза умнее Анатоля Франса. Более того, зарегистрировано, что обладатель самого тяжелого мозга - 2900 грамм - был умственно отсталым.

Так как самая важная часть мозга - это нервные клетки, или нейроны (они образуют серое вещество), то можно предположить, что чем больше мозг, тем больше в нем нейронов. А чем больше нейронов, тем лучше они работают. Но в мозге есть не только
нейроны, но и глиальные клетки (они выполняют опорную функцию, направляют миграцию нейронов, снабжают их питательными веществами, а по последним данным
- и участвуют в информационных процессах). Кроме того, часть массы мозга образована белым веществом, которое состоит из проводящих волокон. То есть связь между размером мозга и количеством нейронов есть, но не прямая. А связи между размером мозга и интеллектом, очевидно, нет вообще.

Мозг можно «накачать» на беговой дорожке

Исследование, проведенное международной группой ученых и опубликованное в журнале PNAS, показало, что аэробные упражнения (занятия на беговой дорожке) в пожилом возрасте наращивают гиппокамп - область мозга, которая очень важна для памяти и пространственного обучения. Его объем определяли в магнитно- резонансном томографе. Считается, что с возрастом гиппокамп уменьшается со скоростью 1-2% в год. Специалисты считают, что такая атрофия гиппокампа напрямую связана с возрастным ослаблением памяти. Так вот, у пожилых испытуемых, которые в течение года занимались на беговой дорожке, объем гиппокампа не только не уменьшился, а даже увеличился, а также улучшилась пространственная память по сравнению с контрольной группой. Причина - опять же в стимуляции образования новых нейронов.

Миф 2

НЕРВНЫЕ КЛЕТКИ НЕ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ

Так как нейроны не делятся, долгое время считалось, что образование новых нервных клеток происходит только в эмбриональном развитии. То, что это не так, ученые обнаружили еще несколько лет назад. Выяснилось, что в мозге взрослых лабораторных крыс и мышей есть зоны, в которых происходит рождение новых нейронов - нейрогенез. Их источник - стволовые клетки нервной ткани (нейральные стволовые клетки). Позднее было найдено, что и у человека есть такие зоны. Исследования показали, что новые нейроны активно отращивают контакты с другими клетками и включаются в процессы обучения и памяти. Повторим: у взрослых животных и людей.

Дальше ученые стали изучать, какие внешние факторы могут оказывать влияние на рождение нейронов. И выяснилось, что нейрогенез усиливается при интенсивном обучении, при обогащении условий среды и при физической активности. А самым сильным фактором, тормозящим нейрогенез, оказался стресс. Ну, и с возрастом этот процесс все же замедляется. То, что верно для лабораторных животных, в данном случае можно полностью перенести на человека. Тем более наблюдения и исследования на людях это подтверждают. То есть чтобы усилить образование новых нервных клеток, нужно тренировать мозг, обучаться новым навыкам, запоминать больше информации, разнообразить свою жизнь новыми впечатлениями и вести физически активный образ жизни.

В пожилом возрасте это приводит к такому же эффекту, что и в молодые годы. А вот стресс для рождения новых нейронов губителен.

ТРЕНАЖЕРНЫЙ ЗАЛ ДЛЯ МЫШЕЙ

Нейрофизиологи из Тайваня (National Cheng Kung University Medical College) работали с мышами разных возрастов - молодыми (3 месяца), взрослыми (7 месяцев), раннего среднего возраста (9 месяцев), среднего возраста (13 месяцев) и старыми (24 месяца). Ежедневную физическую активность зверушки получали посредством тренировок в колесе, каждый день по часу. После пяти недель тренировок ученые изучили, какие изменения произошли в их мозге по сравнению с «неспортивными» грызунами, которые все это время просто сидели в клетках. При помощи специального окрашивания подсчитывали число делящихся клеток, созревающих нейрональных клеток и зрелых нейронов в гиппокампе. Во- первых. исследователи убедились, что с возрастом нейрогенез снижался. Число вновь образовавшихся нервных клеток у мышей среднего возраста составляло всего лишь около 5% от количества новых нейронов у молодых мышей. Но пять недель усиленных физических упражнений сыграли свою роль: скорость появления новых нейронов у «спортивных» мышей среднего возраста по сравнению с «неспортивными» удвоилась. Разбираясь в механизмах, ученые установили, что упражнения повысили содержание белка - нейротрофического фактора, который стимулирует деление и дифференцировку нейральных клеток. То, что верно для мышей, в данном случае верно и для человека, утверждают авторы статьи в Nature. Так что физическая активность в среднем и пожилом возрасте дает неплохой шанс надолго сохранить мозг здоровым.

СТРЕСС ПОВРЕЖДАЕТ МОЗГ, ИНТЕРЕСНАЯ ЖИЗНЬ - ВОССТАНАВЛИВАЕТ

Стресс в детстве особенно вреден для мозга. Его последствия сказываются на психике, поведении и интеллектуальных способностях взрослого человека. Но есть способ компенсировать губительное воздействие раннего стресса. Как показали на лабораторных крысах израильские ученые, помочь можно, если обогатить среду обитания пострадавшего. Стресс разрушает мозг посредством гормонов, к которым относятся кортикостероиды, вырабатываемые в надпочечниках, а также гормоны гипофиза и щитовидной железы. Повышенный их уровень вызывает изменения в дендритах - коротких отростках нейронов, снижает синаптическую пластичность, особенно в гиппокампе, замедляет образование новых нервных клеток в зубчатой извилине гиппокампа и прочее. Такие нарушения в период развития головного мозга не проходят бесследно.

Специалисты из Института изучения нейробиологии эмоций (Institute for the Study of Affective Neuroscience) Университета Хайфы разделили лабораторных крыс на три группы. Одну в юном возрасте подвергли трехдневному стрессу, вторую после стресса поместили в обогащенную среду, третью оставили в качестве контрольной. Крыс, которым выпало пожить в обогащенной среде, переселяли в большую клетку, где было множество интересных предметов: пластиковые коробки, цилиндры, туннели, платформы и колеса для бега.

При тестировании крысы из стрессовой группы демонстрировали повышенный страх и сниженную любознательность и хуже обучались. У них была снижена мотивация к исследованию новой среды, что можно сравнить с потерей интереса к жизни, которая часто случается у человека в состоянии депрессии. Но пребывание в обогащенной среде компенсировало все вызванные стрессом нарушения поведения.

Ученые предполагают, что обогащение среды защищает мозг от стресса по нескольким причинам: стимулирует выработку белков - факторов роста нервов, активирует нейромедиаторные системы и благоприятствует образованию новых нервных клеток. Результаты они опубликовали в журнале PLoS ONE. Самое прямое отношение эти результаты имеют к детям-сиротам, раннее детство которых прошло в детдоме. Только интересная и насыщенная жизнь, которую постараются создать им усыновители. поможет сгладить тяжелый жизненный опыт.

МОЗГ ЧЕЛОВЕКА РАБОТАЕТ НА 10/6/5/2%

Это представление до недавнего времени было очень распространено. Обычно его приводили в обоснование того, что мозг имеет скрытый потенциал, который мы не используем. Но современные методы исследований не подтверждают этот тезис. «Оно возникло оттого, что когда научились регистрировать электрическую активность отдельных нейронов, оказалось, что из всех нейронов в точке измерения в каждый момент времени активны очень немногие», - говорит Ольга Сварник, руководитель лаборатории системной нейрофизиологии и нейронных интерфейсов НБИК-центра РНЦ «Курчатовский институт». Нейронов в мозге около 1012 (цифра все время уточняется), и они очень специализированы: одни электрически активны во время ходьбы, другие - во время решения математической задачи, третьи - во время любовного свидания и пр. Трудно себе представить, что будет, если они вдруг решат заработать одновременно! «Точно так же, как мы не в состоянии реализовывать весь наш опыт в одно и то же время, то есть не можем одновременно вести машину, прыгать со скакалкой, читать и прочее, - объясняет Ольга Сварник, - так же и все наши нервные клетки не могут и не должны быть активны одновременно. Но это вовсе не означает, что мы не используем мозг на сто процентов».

«Это придумали те психологи, которые сами используют мозг на два процента, - категорично утверждает Сергей Савельев. - Мозг можно использовать только полностью, в нем ничего нельзя отключить. По физиологическим законам мозг не может работать меньше чем наполовину, поскольку даже когда мы не думаем, в нейронах поддерживается постоянный метаболизм. А когда человек начинает интенсивно работать головой, решать какие-то проблемы, мозг начинает потреблять энергии почти в два раза больше. Все остальное - выдумки. И никакие мозги нельзя так натренировать, чтобы интенсифицировать их работу в десять раз».

МОЗГ - ОЧЕНЬ ЭНЕРГОЗАТРАТНЫЙ ОРГАН

Ученые давно подсчитали: интенсивно работающий мозг человека потребляет четверть ресурсов всего организма. А в состоянии покоя - 10% энергии организма. При этом масса мозга составляет всего 2% массы тела.

Миф 4

ЗА КАЖДОЕ ДЕЙСТВИЕ ОТВЕЧАЕТ СВОЯ ЧАСТЬ МОЗГА

Действительно, в коре полушарий мозга человека нейробиологи выделяют зоны, связанные со всеми органами чувств: зрением, слухом, обонянием, осязанием, вкусом, а также ассоциативные зоны, где обрабатывается и синтезируется информация.

А магнитно-резонансная томография (МРТ) регистрирует активность тех или иных областей во время разных видов деятельности. Но карта мозга не абсолютна, и появляется все больше доказательств, что все устроено намного сложнее. Например, в процесс речи вовлечены не только известные зона Брока и зона Вернике, но и другие части мозга. А мозжечок, который все время связывали с координацией движений, участвует в самых разных видах мозговой деятельности. С вопросом, есть ли в мозге специализация, мы обратились к Ольге Сварник: «В мозге есть специализация на уровне нейронов, и она достаточно постоянна, - ответила специалист. - Но выделить специализацию на уровне структур сложнее, потому что совершенно разные нейроны могут лежать рядом. Можно говорить о скоплении нейронов, типа колонок, можно говорить о сегментах нейронов, активирующихся в один и тот же момент, но невозможно реально выделить какие-то крупные области, которые принято выделять. МРТ отражает активность кровотока, но не работу отдельных нейронов. Наверное, по картинкам, которые получают по МРТ, мы можем сказать, где с большей или меньшей вероятностью можно найти те или иные специализации нейронов. Но говорить о том, что какая-то зона за что-то отвечает, мне кажется неправильным».

НЕЙРОН ДЖЕННИФЕР ЭНИСТОН

«Специализацию нейронов, - рассказывает Ольга Сварник, - можно проиллюстрировать любопытным примером, известным как «феномен нейрона Дженнифер Энистон».
Поскольку человеку в экспериментальных целях, естественно, нельзя втыкать электроды в мозг, то эта информация была получена на пациентах с эпилепсией, которым электроды в мозг вживляли для локализации очага. Так вот, у такого пациента в мозге среди других нейронов нашли нейрон, который отвечал электрическим разрядом в момент, когда на мониторе появлялась фотография актрисы Дженнифер Энистон. Это могли быть совершенно разные фотографии актрисы - нейрон всегда ее «узнавал». В другом эксперименте нашли нейрон, который реагировал только на демонстрацию «Симпсонов». Ну и так далее».

Миф 5

МОЗГ - ЭТО КОМПЬЮТЕР

По мнению Ольги Сварник, сравнение мозга с компьютером не более чем метафора: «Мы можем фантазировать, что в работе мозга есть определенные алгоритмы, что человек услышал информацию и что-то делает. Но сказать, что наш мозг работает именно так, было бы неправильно. В отличие от компьютера в мозге нет никаких функциональных блоков. Например, считается, что гиппокамп - это структура, отвечающая за память и пространственную ориентацию. Но нейроны гиппокампа ведут себя неодинаково, у них разная специализация, они не функционируют как единое целое».

А вот что считает по тому же вопросу биолог и популяризатор науки Александр Марков (Институт палеонтологии РАН): «В компьютере все сигналы, которыми обмениваются элементы логических схем, имеют одну и ту же природу - электрическую, и сигналы эти могут принимать только одно из двух значений - 0 или 1. Передача информации в мозге основана не на двоичном коде, а скорее на троичном. Если возбуждающий сигнал соотнести с единицей, а его отсутствие с нулем, то тормозящий сигнал можно уподобить минус единице.

Но на самом деле в мозге используются химические сигналы нескольких десятков типов - все равно как если бы в компьютере использовались десятки разных электрических токов... А нули и единицы могли бы иметь десятки разных, скажем, цветов. Самое же главное отличие состоит в том, что проводимость каждого конкретного синапса... может меняться в зависимости от обстоятельств. Это свойство называют синаптической пластичностью. Есть и еще одно радикальное отличие мозга от электронно-вычислительной машины. В компьютере основной объем памяти хранится не в логических электронных схемах процессора а отдельно, в специальных запоминающих устройствах. В мозге не существует участков, специально выделенных для длительного хранения воспоминаний. Вся память записана в той же самой структуре межнейронных синаптических связей,которая одновременно является и грандиозным вычислительным устройством - аналогом процессора»

Научно-популярный журнал
«Детали мира»

Эта глава посвящена человеческому разуму и для начала обратим внимание, что из большого многообразия животных, только у одной ветви человекообразных обезьян 6,5 млн. лет начал увеличиваться мозг, в котором позднее развились центры речи и разума, сделавшие из обезьяны современного человека. Это очень важный момент, т.к. животные и птицы тоже имеют мозг, который позволяет им запоминать, что полезно, а что опасно для жизни, находить места своих стоянок, обучать навыкам жизни своих детенышей, запоминать своего хозяина-человека и выполнять его требования. При этом сегодняшняя наука считает, что животные это проделывают неосознанно, а только опираясь на выработавшиеся у них в течение жизни рефлексы.
Но почему нынешние обезьяны так и остались на уровне их предшественников, и у них не появился разум? Опять же вспомним Закон прогрессивного развития, который определяет, что ВСЕМУ СВОЕ ВРЕМЯ! Рождение разума, как рождение ребенка, наступило точно в назначенное время, когда преобразование энергии Большого Взрыва достигло очередного этапа, который в Таблице 3 соответствует 6,64 млн. до н.э.
Именно тогда энергия Вселенной перешла на следующий более высокий уровень, и наступил момент для важных из-менений в строении мозга, которые затронули только самую развитую в то время ветвь животных, которыми были человекообразные обезьяны, а мозг остальных живых существ так и остался на прежнем уровне развития. Процесс зарождения разума проходил во Вселенной только один раз, т.к. ВСЕМУ СВОЁ ВРЕМЯ! Такова жизнь, которая постоянно идет по заданной программе и только в сторону прогрессивного развития. В этой программе не предусмотрен возврат назад, а те, кто пожелает это сделать, будут очень жестоко возвращены программой в заданное русло. Именно поэтому зарождение разума во Вселенной произошло только один раз 6,5 млн. лет назад, в том числе и на других планетах!!! И не зря говорят, что в реку невозможно войти дважды, т.к. первая вода уже утекла и все дальнейшие преобразования энергии во Вселенной пошли дальше по зало-женной программе!
Первобытный человек, благодаря появившемуся разуму, постепенно получил способность анализировать ситуацию и выбирать из множества вариантов, то, которое он считает наиболее правильным. Кроме того разум позволил находить человеку новые решения и именно это свойство позволило людям совершать открытия и продвигаться по пути прогресса.
Что же такое разум, и каков механизм его действия? К сожалению, современная наука, досконально изучившая техническими средствами структуру мозга человека и остальных животных, так и не дала до настоящего времени ответ на этот вопрос. При этом ученые поняли, как передаются сигналы от органов чувств в мозг и как поступает обратный ответ, но вот как происходит процесс принятия решения, этого сказать пока еще никто не может.
Именно поэтому многие предлагают сопоставить мозг человека с ЭВМ, и надо заметить, это сходство потрясающее, т.к. осознанно, или нет, но создавая компьютер, ученые точно повторили схему человеческого мозга, который как раз в то время изучалась учеными.
В Приложении 3 приведена из Википедии краткая хро-нология создания ЭВМ от первых громоздких и медленных ламповых машин до современных смартфонов, процессоры которых во много раз опережают возможности персональных ЭВМ десятилетней давности.
Главная идея при создании электронной вычислительной машины состояла в использовании электрических реле, имеющих два фиксированных состояния (открыто и закрыто), что позволило записывать числа в машине в двоичном коде, который используют для записи цифр с помощью последовательного чередования 0 и 1. Каждое число и буква могут быть зашифрованы в виде цепочки последовательно меняющихся нулей и единичек, из которых составляются тексты, закладывающиеся в память компьютера. Как будет показано ниже, главная клетка мозга – нейрон, где сохраняется память, также может занимать только два состояния "открыто или закрыто".

Таблица 5

Особенно обратим внимание на период с 23 924 до н.э. до 10 954 до н.э., когда кроманьонцы полностью вытеснили с Земли неандертальцев, и с этого периода началось уменьшение размера мозга 2 . Это говорит о том, что в это время обозначилось резкое изменение разума людей, и умственные способности стали прогрессировать не за счет размеров мозга, а за счет изменения внутренней структуры и появления зон, где стали откладываться новые быстро развивающиеся знания. Произошел переход "количества в качество", как при развитии ЭВМ. Именно такой аналогичный переход в изменении структуры мозга, должен произойти в ближайшие годы, когда под воздействием постоянно увеличивающегося потока знаний, доставляемых человеку быстро развивающимися информационными технологиями, произойдет массовое изменение разума человечества. Как это будет происходить, попытаюсь показать в заключительной ГЛАВЕ VIII , а в дополнении к Главе III приведу несколько интересных мыслей, высказанных о мозге Академиком Натальей Петровной Бехтеревой (7.7.1924-22.6.2008) .

Средние размеры человеческого мозга 20×20×15 см. У новорожденного он весит примерно 350 г. При хорошем развитии масса мозга молодой женщины составляет от 1200 до 1300 г, молодого мужчины – от 1300 до 1400 г. При этом данный орган состоит примерно из ста миллиардов нейронов, а также клеток, поддерживающих их работу.

В возрасте от двадцати до шестидесяти лет мы теряем примерно 1–3 г мозговой ткани ежегодно. После шестидесяти лет потери увеличиваются до 3–4 г. Чем старше мы становимся, тем быстрее теряем клетки мозга.

Масса мозга человека

Головной мозг, encephalon, располагается в полости черепной коробки и отделяется от внутренней поверхности черепа системой мозговых оболочек. Форма мозга и его линейные размеры соответствуют форме черепа. Головной мозг человека в среднем имеет следующие размеры: длина мозга (в переднезаднем сечении) - 160-175 мм; ширина (в поперечном сечении) - 135-145 мм; вертикальный размер (по высоте) - 105-125 мм.

Средняя масса головного мозга

Средняя масса мозга человека достигает 1300 г, с индивидуальными отклонениями в пределах нормы от 900 до 2000 г. Одаренность, умственные и творческие способности человека никак не связаны с размерами и массой мозга. Плотность головного мозга равна 1,038-1,041. Эти цифры позволяют вычислить массу мозга, исходя из объемов черепа.

Масса головного мозга имеет возрастные, половые и индивидуальные особенности. Масса головного мозга человека составляет 2,5% массы тела, в то время как масса головного мозга младенца - 10% массы тела (в среднем 450 г). От 28 до 50 лет масса и размеры головного мозга достигают максимальных значений и остаются постоянными для каждого человека. После 50 лет масса мозга постепенно уменьшается, примерно на 30 г каждые 10 лет. Масса мозга мужчин в среднем на 100-150 г больше, чем у женщин. Среднее значения массы мозга мужчин - 1380 г; женщин - 1240г.

Минимальная и максимальная масса мозга

Следует отметить минимальные и максимальные значения массы мозга человека, которые не отражаются на умственных способностях. Минимальная масса мозга, которая не отражалась на социальном поведении человека - 900 г. Самый маленький мозг был ннайден у 46-летнего мужчины, он имел массу 680 г, и это не сказывалось на его социальном и психологическом статусах.

В 19 веке особый интерес представлял вопрос о минимальной массе мозга при различных формах патологии, когда больной еще может вести социальную жизнь. Исследования К. Фохта (1873) показали, что при объеме мозга 296-622 м3 люди, страдающие микроцефалией (болезнь, при которой у пациента наблюдается малый объем мозга), могли произносить слова и вести упрощенную социальную жизнь. В большинстве случаев это были пастухи и собиратели дров. Общее развитие микроцефалов соответствовало развитию 3-6 - летних детей, это может говорить о существовании порога массы мозга. Если мозг человека имеет массу меньше 750-800 г, то вероятнее всего полноценная жизнь в социуме становится невозможной.

Большая масса мозга - это следствие патологических процессов. Многочисленные исследования показывают, что максимальная масса мозга не превышает 2850 г. Вероятнее всего, граница максимальной массы здорового головного мозга человека около 2200-2300 г. Наблюдение самого тяжелого здорового мога было выполнено в XIX веке. Мозг массой 2222 г был описан Рудольфи и принадлежал неизвестному обывателю.

Последнее обновление: 29/09/2013

Мозг человека – поразительный орган, способный на удивительные подвиги памяти. Он необыкновенно быстро приспосабливается к изменениям, но восприимчив к повреждениям. Насколько велики его объёмы?

Хотя человеческий мозг по своей структуре и подобен мозгу других млекопитающих, размер относительно размера тела делает его особенным. Если судить по этому показателю, то у человека гораздо больше мозгов – если можно так выразиться, – чем у кого-либо из млекопитающих.

Размеры мозга: факты

– Если говорить о весе, то, в среднем, у взрослого человека он составляет от 1300 до 1400 граммов. Средняя длина человеческого мозга – 15 сантиметров.

– Мозг новорожденного ребенка весит примерно от 350 до 400 граммов.

– У мужчины мозг, как правило, больше, чем у женщины. С учётом соотношения его массы с общей массой тела, мозг среднего мужчины больше на 100 граммов.

– У женщин лобная и лимбическая доли – области, связанные с решением проблем и эмоциональной регуляцией – обычно крупнее, чем у мужчин.

– У мужчин же больший размер имеют теменная доля (связанная с восприятием пространства) и миндалевидное тело (оно отвечает за социальное и сексуальное поведение).

– Нейроны – структурные единицы нервной системы. Они передают и хранят информацию, что позволяет различным отделам мозга взаимодействовать друг с другом, а также обеспечивает связь мозга с различными частями тела. Исследователи подсчитали, что человеческий мозг состоит из 100 миллиардов нейронов.

Имеет ли значение размер?

У кого-то больше, у кого-то меньше. Вам было бы интересно узнать, что размер мозга связан с характеристиками вроде нетрудоспособности или интеллекта. Исследователи обнаружили, что в некоторых случаях размер мозга может быть обусловлен определенными заболеваниями или условиями развития. Например, дети, страдающие аутизмом, как правило, имеют больший мозг (да и рост их мозга происходит непропорционально), чем остальные. Гиппокамп – область мозга, тесно связанная с памятью – у пожилых взрослых, страдающих болезнью Альцгеймера, меньше.

А вот как насчет интеллекта? Ответ на этот вопрос во многом зависит от того, кому именно Вы его задаёте. Согласно результатам одного масштабного исследования, проведённого Майклом МакДэниелом из Университета Содружества (Ричмонд, Виргиния), больший мозг связан с более высоким уровнем интеллекта. Однако не все исследователи обязательно согласятся с такими выводами.

Вообще, подобные исследования поднимают важные вопросы. Как именно нужно определять и измерять уровень интеллекта? Должны ли мы принимать во внимание соотношение с размерами тела, устанавливая такую связь? Какие именно отделы головного мозга мы должны исследовать?

В 1859 году Чарльз Дарвин выпустил в свет книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение избранных пород в борьбе за жизнь». Она внесла большой переполох в учёный мир, хотя в ней прямо и не заявлялось, что человек является последней ступенью эволюции животного мира. Дарвин ограничился лишь осторожной фразой, что на проблему происхождения человека скоро будет пролит «новый свет». Учёный понимал, что его теория вызовет жесточайший отпор со стороны большинства, может быть, даже взрыв ненависти, и поэтому не решился замахнуться на проблему, над которой довлел авторитет церкви. Достаточно было того, что он и так наносил удар вере в неизменность видов и в создание их божественной волей. Естественно, подобное заявление оказалось малопривлекательным для ученых мужей, настаивавших на божественном происхождении всех земных тварей.

В книге Дарвина было показано и доказано, как и почему происходит эволюция, а также выявлены главные движущие силы эволюции растений и животных - изменчивость, наследственность и отбор. К каким же выводам привела ученого вся сумма установленных фактов? А вывод был один - человек происходит от низшей формы. Дарвин в обстановке полнейшего отсутствия практических подтверждений его теории реконструирует, то есть восстанавливает вид этой низшей формы по аналогии с современными человекообразными обезьянами. Строение предка человека, каким он представился Дарвину, было нейтральным по отношению к строению человекообразных обезьян и строению человека, то есть он занимал по многим признакам промежуточное положение между ними. От этой нейтральной формы разошлись две ветви - одна к современному человеку, другая к современным человекообразным обезьянам.

Эта теория, естественно, требовала подтверждения, и в течение следующих 50-60 лет развернулись активные поиски ископаемых предков человека. Надо сказать, что дарвиновская теория антропогенеза блестяще выдержала проверку палеонтологией, наукой об ископаемых видах растений и животных. Пик палеонтологических находок, связанных с проблемой антропогенеза, пришелся на середину ХХ века. В результате систематизации этих открытий ученым удалось представить себе примерную картину эволюционного развития человека. Эта картина являла собой последовательную смену этапов развития, каждый из которых характеризовался определенным типом человека вплоть до Homo sapiens - современного человека разумного.

Многочисленные открытия в области палеонтологии, сделанные в ХХ веке, стали достаточным основанием, чтобы с уверенностью заявить: человек произошел от общего с человекообразными обезьянами предка. К человекообразным обезьянам в наше время относятся гориллы, шимпанзе, орангутаны и гиббоны.

Человек отличается от приматов вертикальным положением туловища, способностью передвигаться на двух конечностях, особенно приспособленными для хватания передними конечностями, большим объёмом мозга и умением изготовлять и использовать разнообразные орудия. Части скелета человека эволюционировали в следующем порядке: сначала - грудная клетка и руки, затем - таз и ноги и в последнюю очередь - череп и мозг.

Прямая осанка вывела обезьяночеловека на путь, непосредственно ведущий к настоящему человеку. Она освободила его руки и поставила более важные задачи перед глазами. А взаимодействие этих новых свойств стимулировало дальнейший рост мозга.

Эволюцию человека можно разделить на три большие фазы:
- приобретение навыков хождения на двух ногах;
- уменьшение размеров челюстей;
- увеличение мозга.

Рука и нога предка человека менялись по мере приобретения новых функций. Нога как вспомогательный опорный орган приобрела так называемую двойную сводчатость стопы: продольную и поперечную. Изменилась посадка головы гоминид: лицевой отдел расположился более отвесно, чем у человекоподобных. Увеличился объём головного мозга и, соответственно, вместимость мозговой коробки.

Примерно 2 миллиона лет назад от общих предков человека и человекообразных обезьян отделились первые человекообразные существа. Естественно, их еще нельзя было назвать людьми в полном смысле слова. Они обладали достаточно небольшим объёмом головного мозга, около 500-600 см3 (для сравнения: самые большие человекообразные обезьяны - гориллы - имеют такой же объём головного мозга). Структура мозга даже отдаленно не была похожа на структуру мозга человеческого, но уже несколько отличалась от мозга шимпанзе и гориллы. Эти существа получили название австралопитеки («австрало» - южный, а «питек» - обезьяна). Австралопитеки прекрасно двигались в выпрямленном положении. Рост австралопитека был около метра, а продолжительность жизни едва достигала 20 лет. Время его обитания приходится на эпоху раннего палеолита (каменного века). Некоторые учёные считают, что австралопитек существовал ещё раньше - в самом начале четвертичного периода (около 4 миллионов лет назад). В настоящее время практически все исследователи разделяют точку зрения о том, что австралопитеки были «побочной» ветвью эволюции гоминид.

Следующий представитель на лестнице эволюционного развития человека именуется питекантропом . Объём его мозга был больше и составлял около 900 см3. Питекантроп ходил подобно современному человеку, может быть только слегка сгибая ноги в коленях. Ростом он был похож на среднего европейца - 165-170 см. Умел ли питекантроп изготавливать орудия труда? Ученые дали утвердительный ответ: питекантроп изготовлял простейшие орудия труда или во всяком случае мог это делать. Это были грубые рубящие орудия из кремня, треугольной формы рубила. Время существования питекантропа обозначено средним палеолитом (600-100 тысяч лет назад).

Представления о следующем этапе эволюции сформулированы в результате палеонтологических находок, сделанных в долине Неандерталь близ Дюссельдорфа. Так в научной литературе появился термин неандерталец . По объёму мозга (от 1200 до 1600 см3) неандерталец не уступал современному человеку, иногда даже превосходил его. Нормальный же объём мозга современного человека составляет 1400 см3, но есть и исключения. Так, объём мозга Анатоля Франса едва превосходил 1000 см3, а у Ивана Сергеевича Тургенева был больше 2000 см3. Но несмотря на большой объём мозга, устройство мыслительного аппарата неандертальца оставалось несовершенным.

Период существования неандертальца приходится на неблагоприятный климатический период - ледниковую эпоху (60-28 тысяч лет до н. э.). Неандерталец обитал в пещерах, умел шить себе одежду, то есть ему были известны такие орудия труда, как игла, копьё, скребок и т. д. В этот же период произошла так называемая неолитическая революция, в результате которой неандерталец изобрел лук , что действительно стало революционным моментом в его жизни. Теперь ему стало легче вести охоту, а рацион питания пополнился новыми видами пищи (птица, новые виды животных).

Следующий представитель предков человека на лестнице эволюции - кроманьонец - представлял собой человека в современном смысле слова, естественно, более примитивного, но всё-таки человека. Эпоха, в которую жил кроманьонский человек, приходится на период с 40-го по 10-е тысячелетие до нашей эры. Первые находки скелета кроманьонского человека были сделаны в 1868 году на юго-западе Франции в пещере Кро-Маньон. Итак, около 40 тысяч лет назад в разных областях земного шара произошел ряд культурных сдвигов в совершенно новых направлениях. События жизни человека начинают развиваться по иному пути и иным, ускоренным темпом, причем главной движущей силой становится теперь сам человек.

Количество достижений, изменений в социальной организации жизни кроманьонца было настолько велико, что в несколько раз превосходило количество достижений австралопитека, питекантропа и неандертальца, вместе взятых. Кроманьонцы унаследовали от своих предков большой деятельный мозг и достаточно практическую технологию, благодаря чему в относительно короткий промежуток времени сделали невиданный шаг вперёд. Это проявилось в эстетике, развитии общения и систем символов, технологии изготовления орудий и активном приспособлении к внешним условиям, а также в новых формах организации общества и более сложном подходе к себе подобным.

Все кроманьонцы пользовались теми или иными каменными орудиями и занимались охотой и собирательством. Они достигли множества поразительных достижений, расселились по всем географическим областям, пригодным для обитания. Кроманьонцы создали первые примитивные формы обжига гончарных изделий, строили для этого печи и даже выжигали уголь. В мастерстве обработки каменных орудий они превзошли своих предков, научились делать всевозможные орудия, оружие и приспособления из кости, бивней, оленьих рогов и из дерева.

Все сферы деятельности кроманьонцев были усовершенствованы по сравнению с их предками. Они изготавливали лучшую одежду, разводили более жаркие костры, сооружали более обширные жилища и ели гораздо более разнообразную пищу, чем их предшественники.

Кроме всего прочего, учёные установили, что у кроманьонцев было ещё одно важное новшество - искусство. Кроманьонский человек был пещерным, но с одним отличием: его неухоженная внешность скрывала развитый интеллект и сложную духовную жизнь. Стены его пещер покрывали нарисованные, вырезанные и выцарапанные шедевры, очень выразительные и полные непосредственного обаяния.

Кроманьонец отличался от своих предшественников физиологическими характеристиками. Во-первых, его кости легче костей его предков. Во-вторых, кроманьонский череп во всём похож на череп современных людей: чётко выраженный подбородочный выступ, высокий лоб, мелкие зубы, объём мозговой полости соответствует современному. Наконец, ему свойственны физические особенности, необходимые для формирования сложной речи. Расположение полостей носа и рта, удлинённая глотка (отдел горла, находящийся непосредственно над голосовыми связками) и гибкость языка давали ему возможность оформлять и издавать чёткие звуки, гораздо более разнообразные, чем те, которые были доступны ранним людям. Однако за дар речи современному человеку пришлось заплатить дорогую цену - из всех живых существ только он один может задохнуться, подавившись пищей, так как его удлинившаяся глотка служит и преддверием пищевода.

Прямой походке суждено было стать сначала правилом, а потом необходимостью. На долю рук тем временем доставалось всё больше и больше различных видов деятельности. Уже у обезьян существует известное разделение функций между руками и ногами. Рука служит преимущественно для собирания и удержания пищи, как это делают некоторые низшие млекопитающие при помощи своих передних лап. С помощью рук некоторые обезьяны строят себе гнезда на деревьях или, как шимпанзе, навесы между ветвями для защиты от непогоды. Рукой они хватают палки для защиты от врагов или бросаются в них плодами и камнями. И хотя число и общее расположение костей и мускулов у обезьяны и человека одинаково, рука даже первобытного дикаря была способна выполнять сотни операций, недоступных обезьяне. Ни одна обезьянья рука никогда не изготовила даже самого грубого каменного орудия.

При обработке камня, дерева, шкур, при добывании огня развивались руки людей. Особенно важным было развитие большого пальца, который помогал крепко держать и тяжёлое копьё, и тонкую иглу. Постепенно действия руки становились все более и более уверенными и сложными. В коллективном труде развивались ум и речь людей.

Начинавшееся господство над природой расширяло кругозор человека. С другой стороны, развитие труда по необходимости способствовало более тесному сплочению членов общества. В результате у формировавшихся людей появилась потребность что-то сказать друг другу. Потребность создала себе орган: неразвитая гортань обезьяны медленно, но неуклонно преобразовывалась, а органы рта постепенно научились произносить один членораздельный звук за другим.

Когда же возник тип современного человека, который принято именовать Homo sapiens ? Все древнейшие находки в верхнепалеолитических слоях датируются в абсолютных цифрах 25-28 тысяч лет назад. Формирование человека разумного привело к сосуществованию поздних прогрессивных форм неандертальцев и зарождающихся пока малочисленных групп современных людей на протяжении нескольких тысячелетий. Процесс вытеснения старого вида новым был довольно длительным и сложным. Считается что не исключена была и ассимиляция двух видов.

Разрастание лобных долей мозга было той основной морфологической особенностью, которая отличала формирующихся людей современного вида от поздних неандертальцев. Лобные доли мозга - средоточие не только высших мыслительных, но и социальных функций. Разрастание лобных долей расширяло сферу высшего ассоциативного мышления, а с ним способствовало усложнению общественной жизни, разнообразию трудовой деятельности, вызывало дальнейшую эволюцию строения тела, физиологических функций, двигательных навыков.

Объем мозга у «человека разумного» в два раза больше, чем у «человека умелого». Он выше ростом, у него прямая фигура. «Люди разумные» владеют связной речью.

По своей внешности «люди разумные», жившие в разных странах, отличались друг от друга. Такие природные условия, как обилие или недостаток солнечных дней, резкие ветры, несущие тучи песка, сильные морозы, наложили свой отпечаток на внешний облик людей. Началось их разделение на три основные расы: белую (европеоидную), чёрную (негроидную) и жёлтую (монголоидную). Впоследствии расы разделились на подрасы (например, жёлтая - на монголоидную и американоидную), на границах между расами образовались области с населением переходных рас (так, на границе между европеоидной и негроидной расой появилась переходная эфиопская раса). Тем не менее, физиологические различия между различными расами существуют, но не являются существенными (в частности средний рост наименьший, 165см - у монголоидов, а наибольший, 175 см у негроидов); с биологической точки зрения всё современное человечество относится к одному и тому же подвиду вида Homo sapiens. Это подтверждается, например, генетическими исследованиями: расхождение в ДНК между расами составляет всего 0,1 %, а генетическое многообразие внутри рас больше, чем межрасовые различия.

Таким образом, процесс эволюции объясняет наличие сходства во внешнем и внутреннем строении человека и млекопитающих. Коротко перечислим их: наличие головы, туловища, конечностей, волосяного покрова, ногтей. Скелеты и человека, и млекопитающих состоят из одних и тех же костей. Сходны расположение и функции внутренних органов. Как и млекопитающие, человек выкармливает своих детёнышей молоком. Но человек имеет и существенные отличия, о которых и пойдёт дальнейший разговор.