Современная цивилизация может быть самой развитой из когда-либо существовавших на Земле, но около 100 поколений назад мозг предков был больше, чем у нынешних людей. Несколько тысяч лет назад человечество достигло важной вехи в своей истории — начали возникать первые известные сложные цивилизации. Люди, гуляющие и встречающиеся в самых ранних городах мира, во многом были бы знакомы современным горожанам сегодня.
Потерянный объём мозга в среднем будет примерно эквивалентен объёму четырёх мячей для пинг-понга, говорит Джереми ДеСильва, антрополог из Дартмутского колледжа в США.
А согласно анализу окаменелостей черепа, который он и его коллеги опубликовали в прошлом году, сокращение началось всего 3000 лет назад.
Сельское хозяйство возникло между 10 000 и 5 000 лет назад, хотя есть некоторые свидетельства того, что выращивание растений могло начаться еще 23 000 лет назад. Вскоре последовали обширные цивилизации, полные архитектуры и техники. Первая письменность появилась примерно в то же время.
Почему в этот век экстраординарного технологического развития человеческий мозг начал уменьшаться в размерах? Это вопрос, который заставил исследователей ломать головы. Мозг многих видов намного больше человеческого по размеру, но их интеллект — насколько люди его понимают — совсем другой.
Таким образом, связь между объёмом мозга и тем, как люди думают, не может быть прямой. Должны быть и другие факторы.
Часто трудно понять, что именно побуждает мозг со временем становиться больше или меньше у данного вида. ДеСильва и его коллеги отмечают, что человеческие тела со временем стали меньше, но этого недостаточно, чтобы объяснить уменьшение объёма мозга. Вопрос о том, почему произошло это изменение, всё ещё имеется.
Муравьиный мозг
Итак, в недавней статье исследователи искали вдохновение в маловероятном источнике — скромном муравье. На первый взгляд, мозг муравья может показаться безнадёжно отличным от человеческого. Его объём составляет примерно одну десятую кубического миллиметра — или треть размера крупинки соли — и содержат всего 250 000 нейронов. Для сравнения, в человеческом мозгу около 86 миллиардов. Но некоторые сообщества муравьёв имеют поразительное сходство с человеческими. Удивительно, но существуют даже виды муравьёв, которые занимаются сельским хозяйством, выращивая огромные участки грибов внутри своих гнёзд. Эти муравьи собирают листья и другой растительный материал для использования на своих фермах, прежде чем собирать гриб для еды.
Когда команда ДеСильвы сравнила размеры мозга различных видов муравьёв, они обнаружили, что иногда у тех, кто жил в больших сообществах, развился больший мозг, за исключением тех случаев, когда они также развили эту склонность к выращиванию грибов. Это предполагает, что, по крайней мере, для муравья наличие большего мозга важно для преуспевания в большом обществе, но что более сложные социальные системы с большим разделением труда, напротив, могут привести к уменьшению их мозга. Это может быть связано с тем, что когнитивные способности делятся и распределяются между многими членами группы, которые играют разные роли. Другими словами, интеллект становится коллективным.
«А что, если бы это случилось с людьми?» говорит ДеСильва. «Что, если бы у людей мы достигли порога размера популяции, порога, при котором люди обменивались информацией и экстернализовали информацию в мозгу других?»
Ещё одна возможность заключается в том, что появление письменности, которое произошло примерно за 2000 лет до того, как началось уменьшение размера человеческого мозга, также оказало влияние. Письмо — одна из относительно немногих вещей, которые отделяют нас от всех других видов, и ДеСильва задаётся вопросом, могло ли это повлиять на объём мозга за счёт «экстернаализации информации в письменной форме и возможности передавать идеи, получая доступ к информации, которая находится за пределами вашего собственного мозга».
Фото: knife.medi
Многочисленные различия между муравьиным и человеческим мозгом означают, что нам следует с осторожностью проводить параллели слишком поспешно. Тем не менее, ДеСильва утверждает, что эта возможность является полезной отправной точкой для размышлений о том, что вызвало заметное и относительно недавнее уменьшение объёма человеческого мозга. Эти идеи пока остаются гипотезами.
Существует множество других теорий, пытающихся объяснить уменьшение размера человеческого мозга. Однако многие из них становятся неправдоподобными, если сокращение мозга действительно началось всего 3000 лет назад. Хорошим примером является одомашнивание. У десятков различных одомашненных животных, включая собак, мозг меньше, чем у их диких предков. Но «самоодомашнивание» человека, по оценкам, произошло десятки тысяч или даже сотни тысяч лет назад — задолго до того, как мозг уменьшился.
Связь размера мозга с IQ
В 2018 году группа исследователей проанализировала огромный объём данных из британского биобанка, обширной биомедицинской базы данных, которая содержит, среди прочего, снимки мозга и результаты тестов на IQ тысяч людей. По словам соавтора исследования Филиппа Келлингера, поведенческого генетика из Амстердамского свободного университета в Нидерландах, выборка из 13 600 человек была больше, чем во всех предыдущих исследованиях размера мозга и IQ вместе взятых. Исследование показало, что наличие большего мозга в среднем было связано с немного лучшими результатами в тестах на IQ, но, что особенно важно, связь была недетерминированной.
Это означает, что были люди, которые очень хорошо справлялись с тестами, несмотря на относительно небольшой мозг, и наоборот.
Это важно отчасти из-за того, как люди исторически пытались классифицировать и сортировать друг друга на основе таких вещей, как размер или форма их головы. «В западном мире есть очень специфическая история, движение евгеники и все подобные вещи, которые были основаны на этих идеях о биодетерминизме», — говорит Келлингер. «Корреляции, о которых мы сообщаем, не подразумевают какой-либо биодетерминизм».
Поскольку сканирование мозга также выявило определённую информацию о структуре мозга людей, а не только об их размере, исследование смогло обнаружить кое-что ещё, что могло происходить. Была обнаружена связь между объёмом серого вещества — внешнего слоя мозга, в котором особенно много нейронов, — и результатами теста IQ. На самом деле подобные структурные различия, вероятно, имеют большее значение с точки зрения общих когнитивных способностей человека, чем сам размер органа мозга. «Было бы безумием думать, что объём может объяснить разницу полностью», — говорит Саймон Кокс, изучающий старение мозга в Эдинбургском университете. Он добавляет, что это может быть даже одним из наименее важных факторов.
Фото: bbc.com
Мозг мужчин обычно примерно на 11% больше по объёму, чем мозг женщин, из-за их большего размера тела. Но исследования показали, что в среднем женщины имеют преимущество в одних когнитивных способностях, мужчины в других. Кокс отмечает, что другое исследование, в котором он принимал участие, показывает, как женский мозг может компенсировать свой меньший размер за счёт структурных различий. Например, у женщин в среднем более толстая кора (слой, содержащий серое вещество).
Есть много особенностей и аспектов мозга, которые влияют на когнитивные способности. Другой пример — миелинизация. Это относится к оболочке материала, которая окружает аксоны, длинным тонким «кабелям», которые позволяют нейронам соединяться с другими клетками и образовывать нейронную сеть. Когда люди стареют, их миелин разрушается, снижая эффективность работы мозга. Это изменение можно обнаружить, изучая, насколько легко вода диффундирует по тканям мозга. При уменьшении миелина вода течёт легче. Это свидетельствует о снижении когнитивных функций.
Мозг остается «феноменально сложным», говорит Кокс, и трудно точно сказать, какое влияние структурная единица конкретного мозга окажет на интеллект человека.
Также стоит отметить, что некоторые люди имеют частичный мозг из-за травмы или особенностей развития, но, тем не менее, кажутся на удивление полноценными.
У одного человека во Франции, который сделал успешную карьеру в качестве государственного служащего, было обнаружено отсутствие 90% его мозга, но при этом его IQ составлял 75 баллов, а вербальный IQ — 84 балла, что лишь немногим ниже среднего показателя по Франции (97 баллов). Однако исключения никогда не могут интерпретироваться как правило.
В конечном счёте, многочисленные исследования предполагают статистически значимую, хотя и малозаметную связь между объёмом, структурой мозга и интеллектом.
Что побуждает большой — или маленький — мозг эволюционировать
Эми Баланофф, изучающая эволюцию мозга в Университете Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, говорит, что ткань мозга требует много энергии для роста и поддержания, поэтому вид вряд ли разовьёт большой мозг, если он ему не нужен. Можно вспомнить о паразитических существах, которые полагаются на относительно стабильную среду и ресурсы. Например, у миног печально известный маленький мозг длиной всего в несколько миллиметров. «Им на самом деле не нужно тратить дополнительную энергию на нервную ткань, которая очень затратна с точки зрения метаболизма», — говорит Баланофф.
Фото: bbc.com
Кроме того, у некоторых животных, по-видимому, со временем развился больший мозг по сравнению с размером их тела, но их мозг на самом деле не изменился, их тела просто стали меньше. Это относится к видам птиц. Кроме того, есть животные, у которых, по-видимому, развились специализированные области мозга, которые увеличивают общий размер их мозга по сравнению с аналогичными видами.
Возьмём рыбу Мормир, у которой довольно большой мозг по отношению к размеру тела — фактически такой же, как у человека. Эти рыбы используют электрические заряды, чтобы общаться друг с другом и обнаруживать добычу, и в 2018 году исследователи обнаружили, что определённая часть их мозга, мозжечок, необычайно массивна. Никто точно не знает, почему это так, но авторы этого исследования предположили, что это может помочь рыбе обрабатывать электросенсорную информацию.
У людей одна область мозга, которая выделяет их, — это неокортекс, который участвует в высшей когнитивной функции — сознательном мышлении, обработке речи и так далее. Мы, несомненно, в значительной степени полагаемся на эти вещи, и поэтому разумно, что наш мозг будет адаптирован к нашим потребностям.
Учитывая, что для поддержания вращения шестерёнок требуется много энергии, интересно отметить, что животные с большим мозгом эволюционировали, чтобы получать много энергии в раннем возрасте, говорит Анджали Госвами, палеобиолог из Музея естественной истории в Лондоне. Подумайте о питательной подпитке, которую получают птицы, даже находясь в яйце, или которую млекопитающие получают через плаценту или с грудным молоком.
Человеческие младенцы на самом деле рождаются с избытком нейронов, 100 миллиардов, и это число уменьшается по мере их развития.
Это связано с тем, что мозг точно настраивается в зависимости от развития и окружающей среды человека. С возрастом сохраняются только действительно необходимые части нейронной сети, но наличие мозга, изначально богатого нейронами, делает это возможным.
По словам Госвами, млекопитающие эволюционировали в тени динозавров. Им нужны были чрезвычайно хорошие сенсорные способности, чтобы выжить, поэтому, вероятно, у них развились ночные привычки и ночное зрение. Это почти наверняка повлияло на развитие нервной системы. Как и потребность приматов, в том числе наших предков, в развитии специализированных моторных навыков, необходимых для лазания по деревьям.
Таким образом, окружающая среда оказывала давление на мозг млекопитающих, заставляя его развивать способности, которые помогали выходить из неприятных ситуаций. Многие животные, вероятно, выиграли от необходимости развивать свои когнитивные способности в мире, полном испытаний.
Фото: allscitech.ru
Одно исследование показало, что птицы, колонизировавшие океанические острова и поэтому вынужденные адаптироваться к непредсказуемой новой территории, обладали большим мозгом, чем их материковые собратья. Однако к настоящему времени должно быть ясно, что нельзя просто измерить размер мозга животного, сравнить его с размером его тела и прийти к твёрдым выводам о том, насколько разумно это животное. Размер — это всего лишь одна часть головоломки.
Что умнее, всё-таки, думать – или выживать
Люди любят размышлять, но, как говорит Госвами, наша способность к планированию действительно выглядит очень слабой, если учесть наши текущие усилия по решению долгосрочных экзистенциальных проблем, таких как климатический кризис.
Кокс делает ещё один вывод: «В жизни есть гораздо более значимые вещи, чем иметь более высокий общий балл когнитивных способностей или высокий IQ».