Наибольшее увеличение объема мозга происходит в. Этапы эволюции человека. Имеет ли значение размер

Мозг любого живого существа - пожалуй, самый загадочный и малоизученный орган. Функционирование отдельных видов клеток и отделов мозга четко выяснено и описано, но объяснить, каким образом мозг функционирует как единое целое науке пока не удалось. Хотя, достоверности ради, надо сказать, что в последние годы прогресс в подобных исследованиях все-таки наблюдается.

• метод абляции – заключается в удалении одного из отделов мозга и последующем наблюдении поведения организма;
• транскраниальная магнитная стимуляция - оценка возбудимости головного мозга при помощи магнитных импульсов.
• электрофизиология - регистрация электрических импульсов активности мозга;
• электрическая стимуляция - стимуляция отдельных областей мозга с помощью электрических импульсов.

НаучФильм. Головной мозг

Размер головного мозга 20-ти разных живых существ, индекс энцефализации

Проводя исследования, ученые выяснили, что величина головного мозга дифференциируется у разных животных, причем наблюдается разное соотношение величины мозга и массы тела живого существа. Чем больше масса мозга относительно массы тела, тем больше мозговой ткани используется для решения познавательных задач. Поэтому было введено такое понятие, как коэффициент энцефализаии – относительное соотношение массы тела и величины мозга млекопитающего. Он высчитывается по формуле:

где m – масса мозга, г; M – масса тела, г.

Индекс энцефализации дает возможность изучить потенциальные возможности различных видов.

Размер мозга не влияет на интеллект

Следует детальнее рассмотреть эту аксиому на примерах животных разных классов и видов.

Классификация начинается самой большой цифрой (самым умным из животных) и продолжается в порядке спадания.

1. Бутылконосый дельфин . Мозг весит 1550 г, коэффициент энцефализации составляет 4,14
2. Лиса – 53г, коэффициент =1,6
3. Слон – 7843 г, коэффициент = 1,3
4. Собака – 64 г, коэффициент = 1,2
5. Макака – 62г, коэффициент = 1,19
6. Осел – 370г, коэффициент = 1,09
7. Кошка – 35 г, коэффициент = 1,0
8. Воробей – 1,0г, коэффициент = 0,86
9. Жираф – 680г, коэффициент = 0,66
10. Лошадь – 510г, коэффициент = 0,9
11. Овца – 140г, коэффициент = 0,8
12. Кашалот – 7800 г, коэффициент = 0,58
13. Кролик – 12г, коэффициент = 0,4
14. Крыса – 2г, коэффициент = 0,4
15. Носорог – 500г, коэффициент = 0,37
16. Еж – 3.3г, коэффициент = 0,3
17. Мышь полевая – 0,2г, коэффициент = 0,22
18. Зеленая ящерица 0,1г, коэффициент = 0,04
19. Комнатная муха – 0,0002г, коэффициент = 0,02
20. Гадюка – 0,1г, коэффициент = 0,005

Итак, самым похожим на человека по величине коэффициента энцефализации является дельфин.

Как видим, стереотип о невысоких умственных способностях, например, осла, жирафа и овцы не имеет под собой основания.

Интересный факт: у насекомых мозга нет, роль центральной нервной системы у них выполняют нервные узлы - ганглии. Теоретически, если таракан останется без головы, он умрет от того, что не сможет есть.

Доведено также, что мыслительные способности организма зависят не только от величины мозга, а в немалой степени – от числа связей между нейронами.

Предупреждение усыхания мозга у людей

Следует детальнее рассмотреть мозг человека, так как именно этот орган при более детальном изучении может дать ответы на вечные вопросы, касающиеся нашего развития и жизнедеятельности.

Мозг новорожденного весит 365 г, ребенка 2 лет – 930 г, 6 лет – 1211 г, взрослого человека – 1400 г. Коэффициент энцеффализации мозга человека возрастом более 18 лет равен 6,74.

Интересно, что существует различие между мозгом мужчины и женщины. Первые зарегистрированные исследования половых различий мозга провел Френсис Гаттон еще в 1882 году. Позднее ученые из авторитетных, всемирно известных исследовательских институтов доказали, что мозг мужчины в среднем на 125 гр. больше, чем мозг женщины. Кроме того, существуют так же расовые и национальные различия. К примеру, обладателями самого легкого мозга являются австралийцы – 1185 г, самого тяжелого – европейцы – 1375 г.. При том у англичан мозг весит в среднем – 1346 г, у французов – 1280 г, у корейцев – 1376 г, у японцев – 1313 г. Лидеры – немцы, их мозг весит 1425 г. Мозг у россиян меньше немецкого на 26 граммов. У афроамериканцев мозг в среднем весит 1223 г, это на 100 г меньше, чем у белокожего населения США.

В течении жизни мозг может менять свой вес в сторону усыхания. В основном, гиппокамп уменьшается у людей, страдающих от депрессии и шизофреников. В настоящее время ученым известно, одни участки мозга стареют быстрее, чем другие. Вследствие возрастных изменений, потеря в объеме может доходить до 10%. Как установили ученые из медицинского центра университета Раш, к и усыханию мозга в старшем воздасте приводит дефицит витамина В 12 , а так же такое заболевание, как сахарный диабет.

Как избежать этого и предупредить высыхание серого вещества?

Ответ прост: нужно почаще употреблять в пищу продукты, содержащие этот самый витамин В 12 . В самых больших количествах он содержится в молоке, яйцах, мясе, птице, рыбе.

Очень полезны в этом плане бобы, фасоль, бананы, зерновой хлеб – именно в этих продуктах содержатся глюциды (медленные углероды), которые замедляют процессы старения мозга. Следует заниматься спортом: даже незначительные нагрузки стимулируют насыщение крови кислородом, соответственно в мозг поступает значительно больше питательных веществ. Очень важно установить для себя правильное питание, основными правилами котрого является ограниченое количество сладкого, а так же разнообразие в пище: мозг не любит диеты, где в течении нескольких недель нужно питаться однообразно.

Только правильный подход к собственному образу жизни позволит сохранить молодость мозга и увеличить уровень IQ.

Существовали две точки зрения на эволюцию мозга гоминид . Одни исследователи считали главным показателем развития размеры мозга, его объем. Другие авторы придавали большее значение структурным качественным преобразованиям коры.

Сторонники первой точки зрения считали основным критерием выделения семейства гоминид размеры мозга. В связи с этим существовала гипотеза "мозгового рубикона", выдвинутая английским антропологом А.Кизсом. Суть ее состоит в следующем - по объему мозга современные и ископаемые гоминиды оказывались как бы на разных берегах символической реки Рубикон. На одном берегу - австралопитековые , объем мозга которых не превышает 700 куб.см, на другом берегу - все ископаемые и современные люди с мозгом не менее 850 куб.см. А.Кизс предположил, что существует "критическая масса" мозга, без которой невозможно изготовление орудий и другие сложные формы поведения. Такая масса составляет, по его мнению, 750 куб.см. Иными словами, если объем мозга равен 700 куб.см, то это еще не человек, а если 755 куб.см - то уже человек.

Как известно, объем головного мозга как таксономический признак имеет малую ценность. Его величина вариабельна даже в пределах одного вида. Его показатели могут перекрываться у нескольких видов. Поэтому сторонники второй точки зрения главным морфологическим критерием выделения семейства гоминид считали систему прямохождения. Увеличение размеров мозга, безусловно, характерно для приматов. Однако большее значение в эволюции мозга гоминид имели качественные перестройки коры, появление у гоминид новых специфических человеческих областей коры головного мозга.

Можно заключить, что в эволюции головного мозга гоминид сочетались увеличение размеров мозга и перестройка его отдельных участков с увеличением зон абстрактного мышления и уменьшением зон чувственного восприятия. За период от 4 млн лет до 10 тыс. лет назад мозг вырос от 500 до 1500 куб.см (в среднем), т.е. в 3 раза. Причем на более поздних этапах антропогенеза развитие мозга опережало развитие зубной системы и локомоторного аппарата. Еще большие изменения происходили в микроструктуре мозга. В.И.Кочеткова связывает изменения, происходившие в макро- и микроструктуре мозга гоминид, с их деятельностью.

Существует мнение, что укрупнение головного мозга у млекопитающих сопровождалось увеличением размеров тела. И.Эйсенберг назвал эту связь "энцефализацией". Вес головного мозга связан с весом тела. Абсолютный вес мозга больше у крупных животных, чем у мелких. Относительный вес мозга - вес мозга/вес тела у крупных животных в среднем меньше, чем у мелких.

Загадка: Почему мозг Homo sapiens уменьшается? April 26th, 2016

Мозг предков человека за 7 миллионов лет увеличился в 3 раза и достиг у неандертальцев объема 1500 см, но за последние 25 тысяч лет имеется тенденция к уменьшению размеров. У современного человека объем мозга составляет 1350 см. Почему мозг уменьшается?

Изучение данного вопроса осложнялось тем простым фактом, что невозможно взвесить мозг далеких предков человека - антропологам остается рассуждать только о его объеме по останкам черепов. Поэтому длительное время господствовала версия, что мозг не уменьшался по массе, а его компактность оптимизировалась за счет углубления складок коры в угоду проходимости головы через узкие родовые пути.

Однако данная версия была окончательно отвергнута, когда было показано, что глубина складок и выраженность извилин коры у современного человека не коррелирует ни с объемом ни с весом мозга. Выяснилось, что складчатость коры - следствие увеличения числа связей между нейронами. Так как длина отростков нейронов белого вещества - относительно постоянная величина, то контакты между более удаленными нейронами вызывают образование складки.

Степень выраженности складок - скорее индивидуальная особенность характерная для наиболее интеллектуально развитых представителей человечества, при этом не обязательно обладающих большим и тяжелым мозгом.

Поскольку не было ни специализации, ни письменности и Интернета, все это человек носил в одной голове. От обилия жизненно необходимой информации и постоянного ручного труда мозг древних предков людей увеличивался в размерах.

Современная жизнь резко отличается от палеолитической. Сейчас человек получает всё готовое: и пищу, и вещи, и информацию. Крайне мало современных цивилизованных людей способны сделать какое-либо орудие труда из природных материалов. В лучшем случае человек комбинирует уже готовые элементы, например, прилаживает лезвие топора на топорище. Но он не изготавливает топор с самого начала - от добычи руды и срубания палки для топорища. Современный человек дров не носил, палок не пилил, руды не копал, железо не ковал. Специализация - это не проблема XX века, как часто приходится слышать. Она появилась ещё в раннем неолите, с первым большим урожаем, позволившим кормить людей, занимающихся не добычей еды, а чем-то ещё. Появились гончары, ткачи, писцы, сказители и прочие специалисты. Одни стали уметь дрова рубить, другие - печь топить, третьи - кашу варить. В то же время, мозг потребляет до 25% энергии от общего обмена организма , и, чтобы сэкономить затраты, эволюция пошла на уменьшение размеров органа.

Таким образом, уменьшение размеров мозга произошло в результате специализации человека и его независимости от условий окружающей среды. С другой стороны, в наше время коллективный разум становится глобальным инструментом интенсивного развития человечества. Условно это можно сравнить с тем, как объединенные в сеть миллионы компьютеров обладают гораздо большими возможностями, чем самый мощный суперкомпьютер.

Многие читатели ответили верно, а главное - своими словами. Но первый из тех, кто наиболее полно ответил -

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.

Почему объем мозга современного человека меньше, чем у неандертальца.

Объем мозга современного человека - европейца составляет в среднем 1360 куб. см., в то время, как у неандертальцев в финальной стадии их эволюции и костенковцев-кроманьонцев превышал 1800 куб.см. В чем причина этого явления? Мы стали глупее? Или дело в чем-то другом?

Кривая эвлолюции мозга человека имеет максимум относящийся ко времени жизни костенковцев-кроманьонцев. В это же время, начиная со времени приблизительно 40000 лет назад появляется изобразительное искусство - наскальная живопись и скульптура из камня и кости. Наскальная живопись этого периода еще очень примитивна и схематична. Эту живопись относят к стилю I.

Как пишет Н.В.Клягин:
"В древнейшем стиле I фигуры животных предельно схематичны и с трудом поддаются отождествлению... Часто, но далеко не всегда передавались только головы. Этот изобразительный канон близок современному примитивизму: округлая, эллиптическая или более угловатая продолговатая фигура, символизирующая голову, изредка дополнялась геометрически начертанным туловищем, непропорционально большим по сравнению с головой и снабженным линейными конечностями. Стиль I является преимущественно геометрическим, т. е. символически представляющим свои денотаты (изображаемые модели). Немногочисленные детали (глаз, пасть, уши, рога) изображались также геометрически и не отражали точный облик соответствующих деталей реальных животных. Искусство стиля I было скорее понятийным, символическим, нежели изобразительным, однако его дальнейшая судьба показывает, что такой символизм являлся следствием низкого художественного мастерства, характерного для древнейшей стадии искусства."
http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/klyagin/04.php

Таким образом, можно констатировать факт, что костенковцы-кроманьонцы освоили абстрактное мышление. Ведь для того, чтобы изобразить на скале образ или вырезать из кости фигурку животного, необходимо было этот схематичный абстрактный образ сначала сформировать в голове.

Освоение нашими предками абстрактного мышления позволило оптимизировать хранение информации. Как это происходит? Поясню на следующем примере.

Некоторые северные народы имеют в своем языке множество слов, относящихся к понятию - "снег". Для снега, лежащего на земле - одно слово, для снега на дереве - другое, для свежего снега - третье, для старого - четвертое, для сухого - пятое, для мокрого - шестое и т.д. и т.п. Всего около 150 различных слов. Представляется, что этот способ хранения информации, характеризующийся низкой степенью абстрагирования, относится к мышлению неандертальцев и костенковце-кроманьонцев. Этот способ хранения информации должен занимать в мозгу существенно больше места, чем способ с высокой степенью абстрагирования. Ведь понятия сухой, мокрый, свежий, старый и т.д. и т.п. мы можем применить не только к снегу, но и к любому другому предмету. Это потребует установления дополнительных связей между понятиями, усложнения структуры мозга, но при этом объем памяти, занятый хранением можно существенно уменьшить.

Похожие явления мы наблюдаем сейчас в информационных технологиях. Развитие вычислительной техники сначала идет по пути увеличения количества вычислительных модулей и модулей памяти. Затем инженеры и конструкторы ЭВМ упираются в проблемы с габаритами и энергопотреблением, после чего, как правило, следует революционное решение, позоляющее снизить и то и другое. Размеры и энергопотребление компьютеров неуклонно снижаются, а вычислительные возможности растут. Компьюторы становятся умнее. Чемпион мира по шахматам сейчас проигрывает компьютору.

Еще одна аналогия - это хранение информации в виде базы данных. Абстрактные понятия (слова) - суть элементы базы данных человеческого мозга, хранящиеся в отдельных областях памяти. Чтобы получить доступ к комбинациям этих понятий (слов) мозг формирует различные запросы (вопросы, предложения), которые обрабатываются по определенным правилам. К каждому конкретному запросу (вопросу), формируется определенный ответ и таких ответов может быть получено огромное множество, в зависимости от того, к каким областям памяти этот запрос адресован. Мозгу нет необходимости хранить все результаты этих запросов, как это он делал в то время, когда он не умел формировать абстрактных понятий. Достаточно хранить информацию об абстрактных понятиях и правила обработки запросов. Таким образом, при помощи развития языка, оперирующего множеством абстрактных понятий-слов достигается огромная экономия ресурсов памяти. Иными словами, развитие языка позволяет сократить объем памяти, за счет установления динамических связей (физически нервных связей) между различными областями памяти (в пределе единичными нейронами), в которых хранятся эти слова. Изменение вопроса изменяет пространственную структуру этих динамических связей.

Эволюция мозга человека долгое время, на протяжении 3 млн. лет, шла по пути наращивания объема мозга, пока не уперлась в те же габаритные и энергетические проблемы, что и современные компьютеры. Содержание большого мозга стало непосильным бременем для организма. Необходимо было найти новый способ увеличения ума. И такой способ геномом человека был найден. Этот способ заключался в установлении дополнительных нервных связей, обеспечивающих связь между понятиями. А сами понятия при этом способе хранения стали менее конкретными, более абстрактными, что и позволило сократить объем памяти, занятый хранением этих понятий и, соответственно, позволило сократить объем мозга. При этом у современного человека в строении черепа исчезли неандерталоидные признаки, появление которых, возможно, и было вызвано необходимостью разместить в объеме черепа огромный мозг.

Таким образом, я хочу сказать, что, именно, освоение современным человеком абстрактного мышления и развитие языка и было той причиной, которая привела к уменьшению, по сравнению с классическим неандертальцем, объема мозга при усложнении его внутренней организации. При этом, чем больше объем мозга, тем человек в среднем, умнее и сейчас. Европейцы и китайцы, имеющие объем мозга 1300-1400 куб.см, умнее андаманцев и бушменов, с объемом мозга 1000-1200 куб.см.

P.S. Может быть, уместна следующая аналогия. Неандертальцы хранили информацию в виде файлов, а современный человек хранит ее в виде базы данных.

P.P.S. Причинно-следственные связи представляются следующим образом:
1. Постепенное увеличение головного мозга в эволюционном ряду человека приводило большому увеличению затрат энергии на его поддержание. Переход на следующую ступень с еще большим головным мозгом стал невозможным или менее выгодным по-сравнению с другим вариантом развития по энергетическим причинам.
2. При очередной реорганизации генома, вызванной повышением уровня космического облучения поверхности Земли, возник вариант генома с увеличенным количеством нейронных связей в головном мозгу, что позволило перейти к более совершенному абстрактному мышлению.
3. Этот вариант развития генома закрепился в популяции, вследствие отбора, поскольку давал огромные преимущества его носителям.

Р.P.P.S. Развитие языка было связано также с такими изменениями по сравнению с неандертальским строением, как появление подбородочного выступа и уменьшение массивности нижней челюсти. Уменьшение массивности нижней челюсти, в свою очередь, привело к необходимости уменьшения затылочного отдела черепа, для сохранения общего баланса головы. Голова стала приобретать современные черты - более высокие,чем у наших предшественников - неандертальцев, свод и лоб и меньшую длину. У неандертальцев череп имел относительно большие продольные размеры (длину), т.е. они были долихоцефалами.

P.P.P.P.S. Возможно существует еще одна причина, почему у современного человека лобные доли мозга лучше развиты, чем у неандертальца, а затылочные доли, наоборот, у современного человека развиты хуже. Дело в том, что затылочные области мозга непосредственно обрабатывают поступающую зрительную информацию, а лобные доли отвечают за прогнозирование, моделирование ситуации в будущем, т.е. отвечают за анализ ситуации, прогноз и воображение. Лобные доли постоянно проигрывают микроклипы о нашем будущем.
В связи с тем, что затылочные области у неандертальца были развиты лучше, чем у нас, можно предположить, что и зрительная память у неандертальца была развита лучше. Однако, планирование и прогнозирование давалось ему хуже, чем нам, в связи с недорозвитем лобных долей мозга. Связано ли развитие у нас лобных долей с абстрактным мышлением? Помогает ли абстрактное мышление лучше моделировать ситуацию? Представляется, что да.