Людський мозок більший, ніж у наших родичів-приматів, але дані вимерлих предків людини свідчать про те, що розмір — це ще не все.
Щоб зрозуміти людський інтелект, вчені тепер мають копати глибше.
Артур Кіт був одним із тих сумнозвісних дослідників, які, як виявилося, помилялися щодо багатьох речей, які вони стверджували.
Видатний анатом і антрополог початку 20 століття, він був прихильником наукового расизму і противником расового змішання.
Принаймні частково через свої расистські погляди він був упевнений, що люди походять з Європи, а не з Африки, як зараз загальновизнано.
І він був рішучим прихильником Пілтдаунської людини, сумнозвісної фальшивої містифікації скам’янілостей.
Кіт також описав ідею, яка стала відомою як церебральний Рубікон.
Зазначаючи, що люди мають більший мозок, ніж інші примати, він стверджував, що людський інтелект став можливим лише тоді, коли наш мозок досяг певного порогу в розмірі.
Для Homo, роду, до якого ми належимо, він вважав, що мінімальний об’єм становить близько 600-750 кубічних сантиметрів.
Для нашого виду, Homo sapiens, він становив 900 кубічних сантиметрів.
Тим не менш, стверджували, що мозок не матиме достатньо обчислювальної потужності, щоб підтримувати людські міркування.
У будь-якому випадку це правда, що Homo sapiens як вид має більший мозок.
Але що саме це означає, після цього стає все менш зрозумілим.
Докази палеоантропології свідчать про те, що деякі види, такі як «хоббіти» Homo floresiensis і Homo naledi, демонструють складну поведінку, незважаючи на відносно малий мозок.
Ці звіти викликають гострі суперечки.
Проте з генетики та нейронауки також з’являється все більше доказів того, що розмір мозку аж ніяк не є ключовим і вирішальним фактором інтелекту.
Натомість зміни в діаграмі зв’язків мозку, формі нейронів і навіть тому, коли і де активуються певні гени, настільки ж важливі, якщо не більше.
Як ми могли здогадатися, розмір - це ще не все.
Мудрість маленьких мізків
Безумовно, людський мозок надзвичайно великий.
Це залишається так, навіть якщо порівняти розмір мозку з розміром нашого тіла.
«Люди — це примати з найбільшим мозком», — каже нейробіолог Мартін Ван Ден Ховел з Вільного університету Амстердама в Нідерландах.
Це також правда, що якщо ви подивитеся на останні шість мільйонів років еволюції людини, то є тенденція до збільшення розміру мозку.
Ранні гомініни, такі як Sahelantropus і Australopithecus, мали відносно невеликий мозок, але перші види Homo мали більший мозок, а з часу появи Homo sapiens мозок був ще більшим.
Однак якщо вникнути в подробиці, то побачите, що історія не така вже й проста.
Два види виділяються своїм надзвичайно маленьким мозком: Homo floresiensis, також відомий як справжній «хоббіт», і Homo naledi.
Обидва є відкриттями 21 століття.
H. floresiensis вперше описано в 2004 році.
Вони були лише метр зростом і жили на острові Флорес в Індонезії останні кілька сотень тисяч років.
Вони вимерли принаймні 50.000 XNUMX років тому.
Перший зразок мав об’єм мозку лише 380 кубічних сантиметрів або, можливо, 426 кубічних сантиметрів, що було на рівні шимпанзе.
Існують переконливі докази того, що H. floresiensis виготовляв і використовував кам'яні знаряддя, як і більшість інших Homos.
Ранні дослідження також повідомляли про докази горіння, що свідчить про те, що гобіти контролювали вогонь.
Проте пізніші повторні аналізи показали, що всі вогнища були запалені раніше ніж 41.000 XNUMX років тому, що свідчить про те, що їх запалили сучасні люди, а не гобіти.
Тим не менш, кам’яні знаряддя самі по собі є достатнім доказом того, що гобіти поводилися так, як шимпанзе.
Через десять років дослідники з Південної Африки описали Homo naledi.
Їх останки були знайдені глибоко в системі печер Rising Star, куди можуть дістатися лише досвідчені спелеологи.
Як і гобіти, H. naledi мав маленький мозок, але вони також жили раніше, між 200.000 300.000 і XNUMX XNUMX років тому.
Провідний дослідник Лі Бергер і його колеги описали сліди сажі на стелях печер, які вони інтерпретують як доказ того, що H. naledi контролювала вогонь.
Вважається, що вони могли запалити факели, щоб полегшити собі орієнтування в темряві в глибоких печерах.
У 2021 році команда Бергера описала череп дитини H. naledi, який, здається, був поміщений на схожу на полицю скалямерію в надзвичайно важкодоступній камері.
Вони розцінили це як тенденційне поховання.
У липні вони опублікували додаток, в якому стверджували, що кілька скелетів було покладено на підлозі печери, додавши докази похоронних звичаїв.
Це останнє дослідження викликало ажіотаж серед палеоантропологів, частково тому, що Бергер опублікував свої результати до того, як робота пройшла звичайний науковий процес рецензування — серед них популярний документальний фільм Netflix «Невідоме: Печера кісток».
Коли інші дослідники проводили експертну оцінку дослідження, деякі були вкрай критичні, кажучи, що дослідження «не відповідає стандартам нашої галузі» і що «існує значна кількість відсутньої інформації».
Моделі зв'язку, виявлені у людей, але не у шимпанзе, часто пов'язані з вищим ризиком шизофренії
Дебати щодо поведінки та здібностей H. floriensis і H. naledi, а також їх наслідки для ролі розміру мозку, ймовірно, триватимуть упродовж багатьох років.
Тим часом інша група дослідників підійшла до еволюції людського мозку по-іншому: замість вивчення викопних залишків кісток вони вивчали сам мозок.
Анатомія розуму
Перше, що слід зазначити, це те, що, хоча в середньому люди мають великий мозок, його розмір різний.
«Є пацієнти з меншим мозком», — каже нейробіолог Дебра Сільвер з Університету Дьюка в Даремі, штат Північна Кароліна.
Люди з мікроцефалією - коли їхня голова аномально мала - часто мають інтелектуальну недостатність та інші симптоми.
І все ж, каже Сільвер, «вони все ще люди».
Бувають також випадки, коли у людей відсутні великі шматки мозку і виявляють відносно невелику кількість дефектів.
Ljмозок кінцівки в цифрах
Приблизно в 1,5 кілограма мозок людини приблизно в два-три рази менший за мозок слона.
Він у шість разів менший за мозок деяких китів і дельфінів.
Людський мозок містить 86 мільярдів нейронів і 85 мільярдів ненейронних клітин.
Але незважаючи на те, що він займає близько 2 відсотків маси тіла середньої дорослої людини, людський мозок спалює близько 20 відсотків калорій, які ми споживаємо.
Мабуть, там щось інше відбувається.
Однією з можливостей є діаграма з’єднання мозку або «коннектом».
Людський мозок містить близько 86 мільярдів спеціалізованих клітин, які називаються нейронами, які з’єднуються одна з одною та посилають сигнали вперед і назад.
Багато нейробіологів підозрюють, що зміни в моделях зв’язків важливіші для розвитку людського пізнання, ніж щось таке грубе, як обсяг мозку.
«Навіть невеликі зміни в з’єднанні, особливо на великій відстані, дійсно призводять до серйозних когнітивних і поведінкових змін», — каже нейробіолог Ненад Сестан з Єльського університету в Нью-Хейвені, штат Коннектикут.
Деякі частини людського мозку особливо отримують інформацію з багатьох інших регіонів.
Це дозволяє їм інтегрувати різноманітну інформацію та приймати відповідні рішення.
Префронтальна кора головного мозку, у самій передній частині мозку, є однією з таких областей.
Шестан називає її «виконавчим директором мозку».
«Трохи більше цієї інтерактивної схеми дійсно корисно для людських когнітивних здібностей», - погоджується Ван Ден Хувел.
У дослідженні, опублікованому в травні, його команда показала, що мозок людини та шимпанзе має багато спільних моделей зв’язку, але люди мають сильніший зв’язок між областями, пов’язаними з мовою.
Ці інтегровані ділянки мозку також пов’язані з психічними розладами.
Наприклад, у 2019 році команда Ван Ден Гувела показала, що моделі зв’язку, виявлені у людей, але не у шимпанзе, часто пов’язані з вищим ризиком шизофренії.
Це свідчить про те, що люди пішли на еволюційний компроміс: вищий інтелект в обмін на вищий ризик поганого психічного здоров’я.
Подібні докази свідчать про те, що «коннектом» важливий.
Але як щодо самих нейронів: чи відрізняються нейрони людини від нейронів шимпанзе?
Дивіться відео: Від розбитого серця справді можна померти
Змінені клітини
«Існує довга історія людей, які шукали специфічні, унікальні нейрони в людському мозку», — каже Ван Ден Хувел.
Одна з перших спроб була зроблена Костянтином Фор Економо, австрійським неврологом, який діяв на початку 20 століття.
Він ідентифікував веретеноподібні нейрони в спинному мозку людини: їх іноді називають «нейронами фон Економа».
Спочатку вважалося, що вони є унікальними для людей, каже Фон Ден Хувель, «але пізніше вони знайшли нейрони Фон Економа в інших мозку».
Зовсім недавно, у 2022 році, Шестан і його колеги вивчали клітини в частині мозку, відомої як дорсолатеральна префронтальна кора у людей, шимпанзе та мавп.
Вони змогли знайти лише один тип клітин, який був унікальним для людини.
Це був не нейрон, а мікрогліальна клітина: частина імунної системи мозку.
Зовні клітини виглядали нормально, але вони активували унікальний набір генів.
Шестан не хоче перебільшувати значення цих відкриттів.
"Я не думаю, що це має вирішальне значення", - каже він.
«Немає підстав вважати, що мікроглія дає нам когнітивні здібності».
Нейрони, властиві людині, може бути важко знайти, але очевидно, що відсоток різних типів клітин змінювався протягом нашої еволюції.
Сільвер каже, що нейрони фон Економа частіше зустрічаються у людей і людиноподібних мавп, ніж у інших приматів.
Вони «могли б допомогти взятися за нові завдання», припускає вона.
Якщо у нас є кортикальні нейрони, які виробляють дофамін, вони можуть бути «системою винагороди лише за мислення».
Розуміння модифікованих нейронів у людському мозку вимагає розуміння того, як клітини розвиваються та ростуть.
Ми не можемо вивчити це на живих ембріонах зі зрозумілих причин, але дослідники можуть вивчити нейрони, вирощені в лабораторії.
В останні роки вони також виростили «органоїди»: кластери клітин, які імітують структуру та поведінку частин мозку, що розвиваються.
Сфера породила справжню хуртовину відкриттів, більшість із яких не до кінця вивчені, каже Барбара Тройтлайн, нейробіолог з розвитку ETH у Цюріху, Швейцарія.
Однак одна закономірність чітко виділяється.
«Людям потрібно більше часу, щоб створити нейрони і нейрони фактично дозріли», — каже вона.
«У шимпанзе нейрони дозрівають швидше, ніж у людини».
- Як «ілюзія знання» робить нас надмірно самовпевненими
- Фейкова наука: як штучний інтелект з YouTube навчає дітей про піраміди, які виробляють електроенергію
Troitline попередньо пов'язує це повільне дозрівання нейронів з відносно довшим періодом часу, необхідним для розвитку людських дітей порівняно з шимпанзе.
Однак вона також каже, що ми поки не можемо встановити міцний зв’язок між її дослідженнями розвитку нейронів, які ніколи не імітують нічого після другого триместру вагітності, та поведінкою дорослих.
Є ще один фактор, який слід враховувати – геном людини та його вплив на наш мозок.
Експресивні гени
Відомо, що у людей і шимпанзе 99 відсотків спільного ДНК.
«Але справа в тому, що ми не лише на 1 відсоток відрізняємось від шимпанзе», — каже Шестан.
Різниця, очевидно, більш радикальна.
Генетики виявили унікальні для людини частини геному, і багато з них, схоже, відіграють певну роль у мозку.
Наприклад, дослідження 2019 року розглядало частини ДНК, характерні для людини, і виявило, що багато з них впливають на клітини, які, як відомо, беруть участь у розширенні мозку.
Подібним чином ген під назвою SRGAP2C є унікальним для роду Homo.
У дослідженні 2019 року дослідники виявили цей ген гомініну у мишей і виявили, що він змінює їх «коннектом», створюючи додаткові зв’язки між певними рівнями кори головного мозку.
«Це змінює нейрональну активність і нейрональну морфологію на рівні схеми», — каже Сільвер.
За тривалий період еволюції людини змінилося багато генів.
У лютому команда фон Ден Хувеля опублікувала хронологію 13.5 мільйонів мутацій, унікальних для людини за останні п’ять мільйонів років, що сягають до гілки еволюційного дерева Homo.
Вони виявили два сплески мутацій, характерних тільки для людини.
Перший стався приблизно 1,9 мільйона років тому, приблизно в той час, коли розвинувся вид Homo erectus.
Другий був між 62.000 1.500 і XNUMX роками тому.
Мутації, пов'язані з пізнанням, часто були відносно молодими, каже Ван Ден Хувел.
Справа не в самій послідовності ДНК: як показує дослідження Шестана мікроглії, суть також полягає в тому, які гени активуються в кожній клітині.
Зміни в «експресії генів» можуть надати клітинам принципово різні форми та поведінку, незважаючи на те, що вони мають однаковий геном.
Складність тут запаморочлива.
Дослідження експресії генів у 2021 році показало, що деякі гени, важливі для мозку, можуть виробляти 100 білків кожен залежно від того, як вони експресуються.
Один ген, який експресується у людей, але не в шимпанзе, контролює цілу мережу інших генів, які, як вважають, беруть участь у розвитку людського мозку.
Деякі зміни в експресії генів інтригують.
У дослідженні 2017 року команда Шестана порівняла експресію генів у мозку людей, шимпанзе та мавп.
Вони виявили, що деякі нейрони в одній частині людського мозку експресують гени, активні у виробленні дофаміну, хімічної речовини мозку, яка бере участь у почутті винагороди.
Еквівалентні клітини шимпанзе і мавп не містили цих генів.
«Ми виростили ці нейрони, — каже Шестан.
«Вони можуть виробляти дофамін «у пробірці».
«Якби це було правдою в реальному мозку, це означало б, що ми, люди, могли б виробляти дофамін внутрішньо в корі», — каже Сестан.
У нього є інтригуюче припущення про те, що це може означати.
Люди можуть відчувати задоволення лише від того, що думають і вирішують проблеми, які можуть бути справді унікальними для них.
Якщо у нас є кортикальні нейрони, які виробляють дофамін, вони можуть бути «системою винагороди лише за мислення».
Водночас він зазначає, що поки це лише припущення.
Ми пройшли довгий шлях від простого порівняння розмірів мозку різних приматів.
Зараз вчені відстежують зміни в послідовності генома, зміни в експресії генів, зміни як у формі, так і в поведінці клітин, а також зміни в діаграмі зв’язку мозку.
Чого нам не вистачає, так це «розуміння того, як усі ці елементи, як взаємодія, стають системою і як ця система формує нашу поведінку», — каже Ван Ден Хувел.
Тройтлайн та її колеги зробили серйозний крок у цьому напрямку в 2019 році, опублікувавши «атлас» кожної клітини людського мозку на ранній стадії розвитку.
У 2023 році команда з 500 дослідників з усієї Європи оголосила про завершення проекту «Людський мозок», десятирічного проекту, присвяченого вивченню складної структури та функції мозку.
Величезний поточний проект під назвою «Атлас людських клітин» має на меті ґрунтуватися на отриманих на даний момент уявленнях.
Її учасники хочуть нанести на карту кожен тип клітин людського тіла: їх розташування, форму, експресію генів тощо.
«У мозку дуже багато типів клітин», — каже Тройтлайн.
Завдання полягатиме в інтерпретації цього величезного набору даних.
Хоча проект триватиме десятиліття, вже можна зробити деякі висновки щодо розміру мозку.
«Я думаю, що вона лише один із багатьох факторів», — каже Сільвер.
Дивіться відео: Найдавніший наскальний малюнок тварини, створений в Індонезії
Слідкуй за нами на Facebook,Twitter i Viber. Якщо у вас є пропозиція щодо теми, зв’яжіться з нами за адресою bbcnasrpskom@bbc.co.uk
Бонусне відео:
