В чем уникальность человеческого мозга?

Молекулярный биолог Филипп Хайтович о развитии мозга, неотении и поведенческой пластичности

20.03.2015

1

4 205

© Allan Ajifo

• 80
• 158
• 15
• 4
• 16

Мозг человека — большой, но сам по себе размер не так важен. Более важно то, что внутри мозга. В процессе роста и развития мозга происходит формирование нейронных сетей — контактов между нейронами: нужные контакты усиливаются, ненужные убираются. Этот процесс на самом деле никогда не заканчивается. Даже у пожилого человека происходят некоторые изменения нейронных сетей. Поэтому, например, и 90-летний человек может выучить новые слова. Но основное формирование нейронных сетей происходит в первые 10 лет жизни.

Ученых всегда интересовало, почему человеческий мозг в результате развития может формировать новые возможности. Существовало несколько гипотез. Знаменитый ученый-лингвист Ноам Хомский и его коллеги выдвинули гипотезу, что в мозге существуют врожденные мозговые модули, которые отвечают за человекоспецифические когнитивные функции — например, за формирование языковых навыков. Существование языка и сложных механизмов общения очень важно для человека — все современные технологии существуют только потому, что мы научились передавать информацию из поколения в поколение.

5 мифов о мозгеЭксперты ПостНауки развенчивают мифы об особенностях нашей нервной системы

Естественно, ученые очень заинтересовались этой гипотезой и стали искать доказательства существования таких модулей в мозге на биохимическом уровне. Но не нашли. Оказалось, что в человеческом мозге не существует ни одной анатомической структуры, специфичной для человека. То есть получается, что новая функция появляется, а структуры, которая за нее отвечает, нет. Потом, оправившись от шока, ученые подумали, что это не так уж и странно, потому что мозг человека очень пластичен. Даже пожилой человек после инсульта может через некоторое время восстановить часть утраченных способностей, так как неповрежденные участки мозга могут взять на себя функции поврежденных.

Пластичность мозга существует на двух уровнях. Первый заключается в том, что наш мозг восприимчив к усвоению новой информации. Если мы посмотрим на мозг насекомых, то увидим, что практически все их поведение заложено в структуре мозга. То есть на каждое раздражение насекомое будет реагировать только одним определенным образом. Никакой пластичности в поведении нет — просто потому, что все поведенческие инстинкты полностью определены. А человеческое поведение не предопределено. Например, если на вас нападут кошки, вы сначала испугаетесь, а потом поймете, что кошки вам не страшны, и перестанете их бояться. Это и есть поведенческая пластичность.

Другой уровень пластичности мозга — это пластичность нейронных сетей. Восстановление утраченных способностей после инсульта является одним из примеров такой пластичности. Есть и более радикальные примеры. У детей существуют заболевания, при которых в мозге происходит аутоиммунная реакция, приводящая к частым эпилептическим припадкам и, если без лечения, к смерти.

Единственный известный способ бороться с этой болезнью — удалить одно из полушарий головного мозга.

Конечно, мозгу ребенка требуется больше года, чтобы скомпенсировать потерю целого полушария. Тем не менее по истечении этого срока все способности восстанавливаются, и никто даже не подозревает, что у такого человека нет половины мозга. На данном примере хорошо видно проявление пластичности нейронных сетей, когда при повреждении одного участка нейронов другой участок берет на себя функции первого.

Когда это стало более или менее очевидно, ученые поняли: наивно ожидать, что в нашем мозге существуют какие-то определенные регионы и структуры, которые отвечают за язык, потому что разные регионы мозга могут взять на себя разные функции. Это означает, что у обезьяны определенная нейронная сеть могла отвечать за движения рук, а у нас она может отвечать за движение языком. И вместо того, чтобы жестикулировать, как обезьяны, мы имеем возможность общаться с помощью речи.

Почти одновременно с идеей модульной организации мозга возникла другая гипотеза — неотеническая. Неотения — это когда взрослый организм сохраняет черты детского развития, которые присущи другим видам. Например, аксолотли — это такие земноводные, которые напоминают личинки других видов, но при этом являются взрослыми организмами.

Эволюция липидного состава мозгаМолекулярный биолог Филипп Хайтович о разнообразии липидов, исследованиях состава мозга и влиянии жиров на его функции

Что же касается человека — около 100 лет назад ученые очень любили изучать черепа и их формы и обратили внимание на интересный феномен: череп взрослого человека похож на череп детеныша шимпанзе, гориллы или другой человекообразной обезьяны. Череп обезьяны в течение жизни продолжает развиваться, а у человека форма черепа остается замороженной на детском уровне. Наверняка все замечали, что, когда шимпанзе маленькие, у них более человеческое лицо. А если посмотреть на взрослых обезьян, у них огромная челюсть и относительно маленькая черепная коробка.

После этого наблюдения в 1970-х годах знаменитый эволюционный биолог Стивен Джей Гулд высказал гипотезу о том, что, может быть, дело даже не в костях, а в том, что человеческий мозг никогда не теряет своих инфантильных характеристик. То есть мозг человека сохраняет поведенческую пластичность, характерную для юных обезьян, но исчезающую у них через несколько месяцев после рождения. Именно поэтому мы можем обучаться, у нас больше социальных контактов, нам все интересно. Мы как бы остаемся детьми на протяжении всей своей жизни.

Естественно, мозг человека не полностью остается в детском состоянии, но некоторые процессы развития действительно очень замедлены. Например, формирование нейронных сетей занимает очень долгое время — 10–15 лет. Это значит, что в течение долгого периода человек не является полностью взрослым с психологической точки зрения и не может быть полностью самостоятельным. Если не будет других членов коллектива: родителей, сородичей, которые могут оказать поддержку и помощь, — человек не сможет полноценно бороться за существование.