Het menselijk brein - de principes van zijn werk, mogelijkheden, grenzen van fysiologische en mentale stress - blijft een groot mysterie voor onderzoekers. Ondanks alle successen in zijn studie, zijn wetenschappers nog niet in staat om uit te leggen hoe we denken, om de mechanismen van bewustzijn en zelfbewustzijn te begrijpen. De verzamelde kennis over het werk van de hersenen is echter voldoende om enkele van de gangbare mythen erover te weerleggen.
Een jaloers volk was slimmer dan wij?
Het gemiddelde hersenvolume van een modern persoon is ongeveer 1400 kubieke centimeter, wat een vrij grote waarde is voor onze lichaamsgrootte. De mens heeft in de loop van de evolutie - antropogenese - voor zichzelf een groot brein gegroeid. $ CUT $ Onze aapachtige voorouders, die geen grote klauwen en tanden hadden, afstammen van bomen en tot leven kwamen in open ruimtes, begonnen de hersenen te ontwikkelen. Hoewel deze ontwikkeling niet meteen snel ging - in Australopithecus veranderde het hersenvolume (ongeveer 500 kubieke centimeter) praktisch niet gedurende zes miljoen jaar. De sprong in de toename vond twee en een half miljoen jaar geleden plaats.
In de vroege Homo sapiens zijn de hersenen al aanzienlijk gegroeid - in Homo erectus (Homo erectus) is het volume van 900 tot 1200 kubieke centimeter (dit wordt gedekt door het bereik van het moderne menselijke brein). De Neanderthalers hadden een heel groot brein - 1400-1740 kubieke centimeter, wat gemiddeld meer is dan de onze. Vroege Homo sapiens op het grondgebied van Europa - Cro-Magnons - plug ons gewoon in de gordel met hun hersenen: 1600-1800 kubieke centimeter (hoewel Cro-Magnons lang waren - 180-190 centimeter, en antropologen vinden een direct verband tussen hersengrootte en -hoogte).
De hersenen in de menselijke evolutie namen niet alleen toe, maar veranderden ook in de verhouding tussen verschillende delen. Paleoantropologen onderzoeken de hersenen van fossiele mensachtigen vanuit een schedelafgietsel - een endocraan die de relatieve grootte van de lobben laat zien. De frontale kwab ontwikkelde zich het snelst, wat wordt geassocieerd met denken, bewustzijn, het verschijnen van spraak (Broca's zone). De ontwikkeling van de pariëtale kwab ging gepaard met een verbetering van de gevoeligheid, synthese van informatie van verschillende zintuigen en fijne motoriek van de vingers. De temporale kwab ondersteunde de ontwikkeling van het gehoor en bood geluidsspraak (zone van Wernicke). In erectus groeiden de hersenen bijvoorbeeld in de breedte, namen de achterhoofdskwab en het cerebellum toe, maar de frontale kwab bleef laag en smal. En bij Neanderthalers, in hun zeer grote hersenen, waren de frontale en pariëtale lobben relatief slecht ontwikkeld (vergeleken met de occipitale). Bij Cro-Magnons werden de hersenen veel hoger (door een toename van de frontale en pariëtale lobben) en kregen ze een bolvorm.
Dus de hersenen van onze voorouders groeiden en groeiden, maar paradoxaal genoeg begon ongeveer 20 duizend jaar geleden de tegenovergestelde trend: de hersenen begonnen geleidelijk af te nemen. Moderne mensen hebben dus een kleinere gemiddelde hersengrootte dan Neanderthalers en Cro-Magnons. Wat is de reden?
Promotie video:
De mening van een antropoloog
Antropoloog Stanislav Drobyshevsky (universitair hoofddocent van de afdeling Antropologie, Faculteit Biologie, Staatsuniversiteit van Moskou) antwoordt: “Er zijn twee antwoorden op deze vraag: de een vindt iedereen leuk, de ander juist. De eerste is dat de grootte van de hersenen niet direct verband houdt met intelligentie, en dat de structuur van de Neanderthalers en Cro-Magnons eenvoudiger was dan die van ons, maar de technische onvolledigheid werd gecompenseerd door de grote omvang, en dat zou niet volledig zijn. In werkelijkheid weten we absoluut niets over de neurale structuur van de hersenen van oude mensen, dus zo'n antwoord is complete speculatie, die de verwaandheid van moderne mensen troost. Het tweede antwoord is echter: oude mensen waren slimmer.
Ze moesten een heleboel overlevingsproblemen oplossen en heel snel nadenken, in tegenstelling tot wij, aan wie alles op een presenteerblaadje wordt gepresenteerd en zelfs wordt gekauwd, en je hoeft je nergens heen te haasten. Oude mensen waren generalisten - elk hield een complete set informatie in zijn hoofd die nodig was om in alle situaties te overleven, plus het vermogen om reactief te denken in onvoorziene situaties. We hebben ook een specialisatie: iedereen kent een klein stukje van zijn informatie, en als er iets gebeurt - “neem contact op met een specialist”.
Neurowetenschappelijke mening
Sergei Savelyev, Hoofd van het Laboratorium voor de Ontwikkeling van het Zenuwstelsel van het Instituut voor Menselijke Morfologie van de Russische Academie voor Medische Wetenschappen: “Dit komt door het feit dat er een kunstmatige selectie is in de menselijke populatie, gericht op het verminderen van individuele variabiliteit en gerichte selectie van sterk gesocialiseerde middelmatigheid. En om te slimme en asociale individuen te vernietigen. Zo'n gemeenschap is beter beheersbaar, het bestaat uit meer voorspelbare mensen, wat altijd gunstig is. De samenleving heeft te allen tijde de ziekteverwekkers van rust opgeofferd ten gunste van niet-conflict en stabiliteit. Vroeger werden ze gewoon gegeten en later werden ze uit de gemeenschap verdreven. Het is vanwege dit, vanuit mijn standpunt, vanwege de migratie van de slimste verschoppelingen, en de hervestiging van de mensheid begon. En in de sedentaire,In conservatieve en meer gesocialiseerde groepen was er een verborgen selectie om enkele van de handigste en gunstigste gedragseigenschappen voor het in stand houden van de gemeenschap te consolideren. Gedragsselectie leidde tot krimp van de hersenen.
DE HERSENEN VAN EEN NEANDERTHAL VERSCHILLEN VAN DE ONZE IN ÉÉN ONTWIKKELING
De bevindingen van Neanderthaler-kinderen bieden de mogelijkheid om na te gaan hoe hun grote hersenen zich ontwikkelden. Wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie in Leipzig, samen met hun Franse collega's, hebben de vergelijkende hersenontwikkeling van Neanderthaler en Homo sapiens gereconstrueerd. Ten eerste voerden wetenschappers computertomografie uit van de schedel van 58 moderne mensen. En toen deden ze hetzelfde, door de schedels van negen Neanderthalers van verschillende leeftijden in de tomograaf te plaatsen.
Hoewel de grootte van de schedel van een Neanderthaler niet minder is dan die van ons, verschillen ze qua vorm aanzienlijk. Maar bij pasgeborenen van beide soorten heeft de hersendoos bijna dezelfde vorm - bij een Neanderthaler is hij iets langgerekt. En dan lopen de ontwikkelingspaden uiteen. Bij een moderne persoon verandert tijdens de periode van de afwezigheid van tanden tot een onvolledige set snijtanden niet alleen de grootte, maar ook de vorm van de hersenbox - deze wordt meer bolvormig. En dan neemt het alleen in omvang toe, maar verandert het bijna niet van vorm. Biologen hebben besloten dat dit een belangrijk proces van hersenvorming is dat Neanderthalers niet hebben. De vorm van de schedel van hun pasgeborenen, adolescenten en volwassenen is bijna hetzelfde. Het totale verschil bevindt zich in één kritieke fase onmiddellijk na de geboorte. Waarschijnlijk geloven wetenschappers:een dergelijke merkbare verandering in vorm gaat gepaard met een transformatie van de interne structuur van de hersenen en de ontwikkeling van een neuraal netwerk, dat voorwaarden creëert voor de ontwikkeling van intelligentie. Wetenschappers hebben in het tijdschrift Current Biology een artikel gepubliceerd over de ontwikkeling van de hersenen van verschillende menselijke soorten.
MYTHE 1. HOE GROTER HET HERSENEN IS, HOE SLIMMER HET IS
Hersengroottes variëren ook behoorlijk onder moderne mensen. Het is dus bekend dat de hersenen van Ivan Turgenev 2012 gram wogen, en dat van Anatole France bijna een hele kilo minder - 1017 gram. Maar dit betekent helemaal niet dat Turgenev twee keer zo slim was als Anatole France. Bovendien werd vastgesteld dat de eigenaar van de zwaarste hersenen - 2900 gram - verstandelijk gehandicapt was.
Omdat het belangrijkste deel van de hersenen zenuwcellen of neuronen zijn (ze vormen de grijze stof), kan worden aangenomen dat hoe groter de hersenen, hoe meer neuronen deze bevatten. En hoe meer neuronen, hoe beter ze werken. Maar in de hersenen bevinden zich niet alleen neuronen, maar ook gliacellen (ze vervullen een ondersteunende functie, sturen de migratie van neuronen aan, voorzien ze van voedingsstoffen en volgens de laatste gegevens nemen ze ook deel aan informatieprocessen). Bovendien wordt een deel van de hersenmassa gevormd door witte stof, die is samengesteld uit geleidende vezels. Dat wil zeggen, er is een verband tussen de grootte van de hersenen en het aantal neuronen, maar geen directe. En er is duidelijk geen verband tussen hersengrootte en intelligentie.
MYTHE 2. ZENUWCELLEN HERSTELLEN NIET
Omdat neuronen niet delen, werd lang aangenomen dat de vorming van nieuwe zenuwcellen alleen plaatsvindt tijdens de embryonale ontwikkeling. Wetenschappers ontdekten dat dit een paar jaar geleden niet zo is. Het bleek dat er in de hersenen van volwassen laboratoriumratten en muizen zones zijn waarin nieuwe neuronen worden geboren - neurogenese. Hun bron zijn stamcellen van zenuwweefsel (neurale stamcellen). Later werd ontdekt dat mensen ook zulke zones hebben. Onderzoek heeft aangetoond dat nieuwe neuronen actief contacten aangaan met andere cellen en betrokken zijn bij leren en geheugen. Laten we herhalen: bij volwassen dieren en mensen.
Verder begonnen wetenschappers te bestuderen welke externe factoren de geboorte van neuronen kunnen beïnvloeden. En het bleek dat neurogenese wordt versterkt door intensief leren, door verrijking van omgevingsfactoren en door fysieke activiteit. En de krachtigste factor die neurogenese remde, was stress. Welnu, dit proces vertraagt met de leeftijd. Wat in dit geval geldt voor proefdieren, kan volledig op de mens worden overgedragen. Bovendien bevestigen observaties en studies bij mensen dit. Dat wil zeggen, om de vorming van nieuwe zenuwcellen te bevorderen, moet u de hersenen trainen, nieuwe vaardigheden leren, meer informatie onthouden, uw leven diversifiëren met nieuwe ervaringen en een fysiek actieve levensstijl leiden. Op oudere leeftijd leidt dit tot hetzelfde effect als op jongere jaren. Maar stress voor de geboorte van nieuwe neuronen is destructief.
De hersenen kunnen op een loopband worden opgepompt
Een studie door een internationaal team van wetenschappers en gepubliceerd in het tijdschrift PNAS heeft aangetoond dat aërobe oefening (loopbandoefening) op oudere leeftijd de hippocampus opbouwt, een gebied van de hersenen dat erg belangrijk is voor geheugen en ruimtelijk leren. Het volume werd bepaald in een magnetische resonantie-imager. Er wordt aangenomen dat de hippocampus met de leeftijd met 1-2% per jaar krimpt. Deskundigen zijn van mening dat deze atrofie van de hippocampus direct verband houdt met leeftijdsgebonden verzwakking van het geheugen. Dus bij oudere proefpersonen die een jaar lang op een loopband zaten, nam het volume van de hippocampus niet alleen af, maar nam zelfs toe, en verbeterde het ook het ruimtelijk geheugen in vergelijking met de controlegroep. De reden is opnieuw het stimuleren van de vorming van nieuwe neuronen.
Stress beschadigt de hersenen. Interessante levensherstel
Stress bij kinderen is vooral slecht voor de hersenen. De gevolgen ervan zijn van invloed op de psyche, het gedrag en de intellectuele capaciteiten van een volwassene. Maar er is een manier om de schadelijke effecten van vroege stress te compenseren. Zoals Israëlische wetenschappers hebben aangetoond bij laboratoriumratten, kunt u helpen als u de leefomgeving van het slachtoffer verrijkt. Stress vernietigt de hersenen door hormonen, waaronder corticosteroïden die in de bijnieren worden geproduceerd, evenals hypofyse- en schildklierhormonen. Hun verhoogde niveau veroorzaakt veranderingen in dendrieten - korte processen van neuronen, vermindert synaptische plasticiteit, vooral in de hippocampus, vertraagt de vorming van nieuwe zenuwcellen in de dentate gyrus van de hippocampus, enzovoort. Dergelijke stoornissen tijdens de ontwikkeling van de hersenen blijven niet onopgemerkt.
Deskundigen van het Institute for the Study of Affective Neuroscience, University of Haifa, verdeelden laboratoriumratten in drie groepen. De een kreeg op jonge leeftijd drie dagen stress, de tweede werd na stress in een verrijkte omgeving geplaatst, de derde werd achtergelaten als controle. Ratten, die in een verrijkte omgeving moesten leven, werden verplaatst naar een grote kooi, waar veel interessante voorwerpen waren: plastic dozen, cilinders, tunnels, platforms en loopwielen.
Bij het testen toonden ratten uit de stressgroep meer angst en verminderde nieuwsgierigheid en leerden ze erger.
Ze hadden een verminderde motivatie om een nieuwe omgeving te verkennen, wat te vergelijken is met het verlies van interesse in het leven, wat vaak gebeurt bij iemand in een staat van depressie. Maar in een verrijkte omgeving zijn, compenseerde voor alle door stress veroorzaakte gedragsstoornissen.
Wetenschappers suggereren dat het verrijken van de omgeving de hersenen om verschillende redenen beschermt tegen stress: het stimuleert de productie van eiwitten - zenuwgroeifactoren, activeert neurotransmittersystemen en bevordert de vorming van nieuwe zenuwcellen. Ze publiceerden de resultaten in het tijdschrift PLoS ONE. Deze resultaten zijn het meest direct gerelateerd aan weeskinderen, van wie de vroege kinderjaren in een weeshuis werden doorgebracht. Alleen een interessant en bewogen leven, dat de adoptieouders zullen proberen te creëren, zal helpen om de moeilijke levenservaring glad te strijken.
MYTHE 3. MENSELIJK BRAIN WERKT OP 10/6/5/2%
Dit idee was tot voor kort zeer wijdverbreid. Meestal werd als grondgedachte aangehaald dat de hersenen een latent potentieel hebben dat we niet gebruiken. Maar moderne onderzoeksmethoden ondersteunen deze stelling niet. "Het is ontstaan omdat toen we leerden de elektrische activiteit van individuele neuronen te registreren, bleek dat maar heel weinig van alle neuronen op het meetpunt op een bepaald moment actief zijn", zegt Olga Svarnik, hoofd van het laboratorium voor systemische neurofysiologie en neurale interfaces van het NBIK-centrum van het Russische onderzoekscentrum "Kurchatovsky instituut ".
Er zijn ongeveer 1012 neuronen in de hersenen (het aantal wordt voortdurend verfijnd), en ze zijn zeer gespecialiseerd: sommige zijn elektrisch actief tijdens het lopen, andere - terwijl ze een wiskundig probleem oplossen, andere - tijdens een liefdesdate, enz. Het is moeilijk voor te stellen wat er zou gebeuren als ze besluit plotseling om tegelijkertijd geld te verdienen! "Net zoals we niet al onze ervaring tegelijkertijd kunnen realiseren, dat wil zeggen, we kunnen niet tegelijkertijd autorijden, touwtjespringen, lezen enzovoort", legt Olga Svarnik uit, "dat geldt ook voor al onze zenuwcellen. kan en mag niet tegelijkertijd actief zijn. Maar dit betekent niet dat we de hersenen niet voor honderd procent gebruiken."
"Dit is uitgevonden door die psychologen die zelf de hersenen voor twee procent gebruiken", stelt Sergei Saveliev categorisch in een interview met een verslaggever. - De hersenen kunnen alleen volledig worden gebruikt, er kan niets in worden uitgeschakeld. Volgens fysiologische wetten kunnen de hersenen niet minder dan de helft werken, want zelfs als we niet denken, wordt een constant metabolisme in neuronen gehandhaafd. En wanneer iemand intensief met zijn hoofd begint te werken om een aantal problemen op te lossen, beginnen de hersenen bijna twee keer zoveel energie te verbruiken. Al het andere is fictie. En geen enkel brein kan worden getraind om hun werk tienvoudig te intensiveren."
MYTHE 4. ELKE ACTIE REAGEERT OP ZIJN DEEL VAN HET HERSENEN
In de cortex van de hersenhelften van het menselijk brein onderscheiden neurowetenschappers inderdaad zones die zijn geassocieerd met alle zintuigen: zien, horen, ruiken, voelen, proeven, evenals associatieve zones waar informatie wordt verwerkt en gesynthetiseerd. En magnetische resonantie beeldvorming (MRI) registreert de activiteit van bepaalde gebieden tijdens verschillende activiteiten. Maar de hersenkaart is niet absoluut, en er zijn steeds meer aanwijzingen dat de zaken veel gecompliceerder zijn. Zo zijn niet alleen het bekende Broca's gebied en Wernicke's gebied betrokken bij het spraakproces, maar ook andere delen van de hersenen. En het cerebellum, dat altijd in verband is gebracht met coördinatie van beweging, is betrokken bij een breed scala aan hersenactiviteiten.
Met de vraag of er specialisatie in de hersenen is, wendde 'Details of the World' zich tot Olga Svarnik: 'Er is een specialisatie in de hersenen op het niveau van neuronen, en die is vrij constant', antwoordde de specialist. - Maar specialisatie op het niveau van structuren is moeilijker te onderscheiden, omdat totaal verschillende neuronen naast elkaar kunnen liggen. We kunnen praten over een opeenstapeling van neuronen, zoals kolommen, we kunnen praten over segmenten van neuronen die op hetzelfde moment worden geactiveerd, maar het is onmogelijk om echt grote gebieden te selecteren die gewoonlijk worden gemarkeerd. MRI weerspiegelt de activiteit van de bloedstroom, maar niet het werk van individuele neuronen. Waarschijnlijk kunnen we aan de hand van de beelden die door MRI worden verkregen, zien waar, meer of minder waarschijnlijk, een of andere specialisatie van neuronen kan worden gevonden. Maar het lijkt me verkeerd om te zeggen dat een zone ergens verantwoordelijk voor is."
MYTHE 5. HET BRAIN IS EEN COMPUTER
Volgens Olga Svarnik is het vergelijken van het brein met een computer niets meer dan een metafoor: “We kunnen fantaseren dat er bepaalde algoritmen in het brein zitten, dat iemand informatie heeft gehoord en iets doet. Maar om te zeggen dat onze hersenen op deze manier werken, zou verkeerd zijn. In tegenstelling tot een computer zijn er geen functionele blokken in de hersenen. De hippocampus wordt bijvoorbeeld verondersteld een structuur te zijn die verantwoordelijk is voor geheugen en ruimtelijke oriëntatie. Maar neuronen in de hippocampus gedragen zich anders, ze hebben verschillende specialisaties, ze functioneren niet als een geheel. '
En hier is wat de bioloog en popularisator van de wetenschap Alexander Marko over dezelfde kwestie denkt (Institute of Paleontology, RAS): In een computer hebben alle signalen die worden uitgewisseld door elementen van logische circuits dezelfde aard - elektrisch, en deze signalen kunnen alleen worden ontvangen door een van de twee waarden - 0 of 1. De overdracht van informatie in de hersenen is niet gebaseerd op een binaire code, maar eerder op een ternair. Als het exciterende signaal is gecorreleerd met één en de afwezigheid ervan met nul, dan kan het remmende signaal worden vergeleken met min één. Maar in feite gebruiken de hersenen enkele tientallen soorten chemische signalen - het is net alsof er tientallen verschillende elektrische stromen in een computer werden gebruikt … En nullen en enen zouden bijvoorbeeld tientallen verschillende kleuren kunnen hebben.
Het belangrijkste verschil is dat de geleiding van elke specifieke synaps … kan variëren afhankelijk van de omstandigheden. Deze eigenschap wordt synaptische plasticiteit genoemd. Er is nog een radicaal verschil tussen de hersenen en een elektronische computer. Op een computer wordt de grootste hoeveelheid geheugen niet opgeslagen in de logische elektronische circuits van de processor, maar afzonderlijk in speciale opslagapparaten. Er zijn geen gebieden in de hersenen die specifiek zijn bedoeld voor langdurige opslag van herinneringen. Al het geheugen wordt geregistreerd in dezelfde structuur van interneuronale synaptische verbindingen, wat tegelijkertijd een grandioos computerapparaat is - een analoog van een processor."
