Il cervello umano - i principi del suo lavoro, le capacità, i limiti dello stress fisiologico e mentale - continuano a rimanere un grande mistero per i ricercatori. Nonostante tutti i successi del suo studio, gli scienziati non sono ancora in grado di spiegare come pensiamo, di comprendere i meccanismi della coscienza e dell'autocoscienza. La conoscenza accumulata sul lavoro del cervello, tuttavia, è sufficiente per confutare alcuni dei miti comuni su di esso.
Un popolo geloso era più intelligente di noi?
Il volume medio del cervello di una persona moderna è di circa 1400 centimetri cubi, che è un valore abbastanza grande per le dimensioni del nostro corpo. L'uomo ha sviluppato un grande cervello per se stesso nel corso dell'evoluzione: l'antropogenesi. $ CUT $ I nostri antenati scimmieschi, che non avevano grandi artigli e denti, discendevano dagli alberi e si trasferivano in vita negli spazi aperti, iniziarono a sviluppare il cervello. Sebbene questo sviluppo non sia avvenuto immediatamente, nell'Australopiteco il volume del cervello (circa 500 centimetri cubi) praticamente non è cambiato per sei milioni di anni. Il salto nel suo aumento è avvenuto due milioni e mezzo di anni fa.
All'inizio dell'Homo sapiens, il cervello è già cresciuto in modo significativo: nell'Homo erectus (Homo erectus), il suo volume varia da 900 a 1200 centimetri cubi (questo è coperto dalla gamma del cervello umano moderno). I Neanderthal avevano un cervello molto grande: 1400-1740 centimetri cubi, che in media è più del nostro. I primi Homo sapiens sul territorio europeo - i Cro-Magnons - semplicemente ci collegano alla cintura con il loro cervello: 1600-1800 centimetri cubi (sebbene i Cro-Magnon fossero alti - 180-190 centimetri e gli antropologi trovassero una connessione diretta tra le dimensioni del cervello e l'altezza).
Il cervello nell'evoluzione umana non solo è aumentato, ma è anche cambiato nel rapporto tra le diverse parti. I paleoantropologi esaminano il cervello degli ominidi fossili da un calco cranico, un endocrane che mostra la dimensione relativa dei lobi. Il lobo frontale si è sviluppato più rapidamente, che è associato al pensiero, alla coscienza, all'aspetto della parola (zona di Broca). Lo sviluppo del lobo parietale è stato accompagnato da un miglioramento della sensibilità, sintesi di informazioni dai vari sensi e capacità motorie fini delle dita. Il lobo temporale ha sostenuto lo sviluppo dell'udito, fornendo un discorso sonoro (zona di Wernicke). Quindi, ad esempio, nell'erezione, il cervello è cresciuto in larghezza, il lobo occipitale e il cervelletto sono aumentati, ma il lobo frontale è rimasto basso e stretto. E nei Neanderthal, nel loro cervello molto grande, i lobi frontale e parietale erano relativamente poco sviluppati (rispetto all'occipitale). In Cro-Magnons, il cervello è diventato molto più alto (a causa di un aumento dei lobi frontali e parietali) e ha acquisito una forma sferica.
Quindi, il cervello dei nostri antenati è cresciuto e cresciuto, ma, paradossalmente, circa 20 mila anni fa, è iniziata la tendenza opposta: il cervello ha iniziato a diminuire gradualmente. Quindi gli esseri umani moderni hanno una dimensione media del cervello inferiore a quella dei Neanderthal e dei Cro-Magnon. Qual è la ragione?
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Opinione dell'antropologo
L'antropologo Stanislav Drobyshevsky (Professore Associato del Dipartimento di Antropologia, Facoltà di Biologia, Università Statale di Mosca) risponde: “Ci sono due risposte a questa domanda: una piace a tutti, l'altra è corretta. Il primo è che la dimensione del cervello non è direttamente correlata all'intelligenza, e la struttura dei Neanderthal e dei Cro-Magnon era più semplice della nostra, ma l'incompletezza tecnica era compensata dalle grandi dimensioni, e presumibilmente non completamente. In realtà, non sappiamo assolutamente nulla della struttura neurale del cervello degli antichi, quindi una tale risposta è una speculazione completa, che consola la presunzione delle persone moderne. La seconda risposta è più reale: gli antichi erano più intelligenti.
Hanno dovuto risolvere un mucchio di problemi di sopravvivenza e pensare molto rapidamente, a differenza di noi, a cui tutto viene presentato su un piatto d'argento e persino masticato, e non c'è bisogno di correre da nessuna parte. Gli antichi erano generalisti: ognuno conservava nella sua testa un set completo di informazioni necessarie per sopravvivere in tutte le situazioni, inoltre doveva esserci la capacità di pensare in modo reattivo in situazioni impreviste. Abbiamo anche una specializzazione: tutti conoscono una piccola parte delle loro informazioni e, se succede qualcosa, "contatta uno specialista".
Opinione del neuroscienziato
Sergei Savelyev, Responsabile del Laboratorio per lo Sviluppo del Sistema Nervoso dell'Istituto di Morfologia Umana dell'Accademia Russa di Scienze Mediche: “Ciò è dovuto al fatto che esiste una selezione artificiale nella popolazione umana, volta ad abbassare la variabilità individuale e una selezione mirata di mediocrità altamente socializzata. E per distruggere individui troppo intelligenti e asociali. Una tale comunità è più gestibile, è composta da persone più prevedibili, il che è sempre vantaggioso. In ogni momento, la società ha sacrificato i patogeni della tranquillità a favore del non conflitto e della stabilità. In precedenza venivano semplicemente mangiati e successivamente espulsi dalla comunità. È per questo, dal mio punto di vista, per la migrazione degli emarginati più intelligenti e per l'inizio del reinsediamento dell'umanità. E nel sedentario,Nei gruppi conservatori e più socializzati, c'era una selezione nascosta per consolidare alcune delle proprietà comportamentali più convenienti e favorevoli per il mantenimento della comunità. La selezione comportamentale ha portato al restringimento del cervello.
IL CERVELLO DEL NEANDERTHAL DIFFERISCE DALLA NOSTRA UNICA FASE DI SVILUPPO
Le scoperte dei bambini di Neanderthal offrono l'opportunità di tracciare come si è sviluppato il loro grande cervello. Scienziati del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia, insieme ai loro colleghi francesi, hanno ricostruito lo sviluppo comparativo del cervello di Neanderthal e Homo sapiens. In primo luogo, gli scienziati hanno eseguito la tomografia computerizzata del cranio di 58 persone moderne. E poi hanno fatto lo stesso, inserendo nel tomografo i teschi di nove uomini di Neanderthal di età diverse.
Sebbene la dimensione del cranio di un Neanderthal non sia inferiore alla nostra, nella forma differiscono in modo significativo. Ma nei neonati di entrambe le specie, la scatola del cervello ha quasi la stessa forma: in un bambino di Neanderthal, è leggermente più allungata. E poi i percorsi di sviluppo divergono. In una persona moderna, durante il periodo che va dall'assenza di denti a una serie incompleta di incisivi, non solo la dimensione ma anche la forma della scatola cerebrale cambia: diventa più sferica. E poi aumenta solo di dimensioni, ma quasi non cambia forma. I biologi hanno deciso che questo è un processo chiave di modellamento del cervello che manca ai Neanderthal. La forma del cranio dei loro neonati, adolescenti e adulti è quasi la stessa. La differenza totale è in una fase critica immediatamente dopo la nascita. Probabilmente, gli scienziati ritengono,un cambiamento di forma così evidente è accompagnato da una trasformazione della struttura interna del cervello e dallo sviluppo di una rete neurale, che crea le condizioni per lo sviluppo dell'intelligenza. Gli scienziati hanno pubblicato un articolo sullo sviluppo del cervello di diverse specie umane sulla rivista Current Biology.
MITO 1. PIÙ GRANDE È IL CERVELLO, PIÙ INTELLIGENTE È
Le dimensioni del cervello variano anche un po 'tra gli esseri umani moderni. Quindi, è noto che il cervello di Ivan Turgenev pesava 2012 grammi e quello di Anatole France era quasi un chilogrammo intero in meno: 1017 grammi. Ma questo non significa affatto che Turgenev fosse due volte più intelligente di Anatole France. Inoltre, è stato registrato che il proprietario del cervello più pesante - 2900 grammi - era mentalmente ritardato.
Poiché la parte più importante del cervello sono le cellule nervose, o neuroni (formano la materia grigia), si può presumere che più grande è il cervello, più neuroni contiene. E più neuroni, meglio funzionano. Ma nel cervello non ci sono solo neuroni, ma anche cellule gliali (svolgono una funzione di supporto, dirigono la migrazione dei neuroni, forniscono loro sostanze nutritive e, secondo dati recenti, partecipano anche ai processi di informazione). Inoltre, parte della massa cerebrale è formata dalla materia bianca, che è composta da fibre conduttive. Cioè, c'è una connessione tra la dimensione del cervello e il numero di neuroni, ma non diretta. E ovviamente non c'è alcun collegamento tra le dimensioni del cervello e l'intelligenza.
MITO 2. LE CELLULE NERVOSE NON SI RIPRISTINANO
Poiché i neuroni non si dividono, è stato a lungo creduto che la formazione di nuove cellule nervose avvenga solo durante lo sviluppo embrionale. Gli scienziati hanno scoperto che non è così alcuni anni fa. Si è scoperto che nel cervello di ratti e topi da laboratorio adulti ci sono zone in cui nascono nuovi neuroni: la neurogenesi. La loro fonte sono le cellule staminali del tessuto nervoso (cellule staminali neurali). In seguito si è scoperto che anche gli esseri umani hanno tali zone. La ricerca ha dimostrato che i nuovi neuroni coltivano attivamente i contatti con altre cellule e sono coinvolti nell'apprendimento e nella memoria. Ripetiamo: negli animali adulti e negli esseri umani.
Inoltre, gli scienziati hanno iniziato a studiare quali fattori esterni possono influenzare la nascita dei neuroni. E si è scoperto che la neurogenesi è migliorata con l'apprendimento intensivo, con l'arricchimento delle condizioni ambientali e con l'attività fisica. E il fattore più potente che inibiva la neurogenesi era lo stress. Bene, questo processo rallenta con l'età. Ciò che è vero per gli animali da laboratorio, in questo caso, può essere completamente trasferito all'uomo. Inoltre, osservazioni e studi sull'uomo lo confermano. Cioè, per migliorare la formazione di nuove cellule nervose, devi allenare il cervello, apprendere nuove abilità, ricordare più informazioni, diversificare la tua vita con nuove esperienze e condurre uno stile di vita fisicamente attivo. Nella vecchiaia, questo porta allo stesso effetto degli anni più giovani. Ma lo stress per la nascita di nuovi neuroni è distruttivo.
Il cervello può essere pompato su un tapis roulant
Uno studio di un team internazionale di scienziati pubblicato sulla rivista PNAS ha dimostrato che l'esercizio aerobico (esercizio su tapis roulant) nella vecchiaia costruisce l'ippocampo, un'area del cervello che è molto importante per la memoria e l'apprendimento spaziale. Il suo volume è stato determinato in un imager a risonanza magnetica. Si ritiene che con l'età, l'ippocampo si restringa ad un tasso dell'1-2% all'anno. Gli esperti ritengono che questa atrofia dell'ippocampo sia direttamente correlata all'indebolimento della memoria correlato all'età. Quindi, nei soggetti anziani che sono stati impegnati su un tapis roulant per un anno, il volume dell'ippocampo non solo non è diminuito, ma è anche aumentato e ha anche migliorato la memoria spaziale rispetto al gruppo di controllo. Il motivo è di nuovo nello stimolare la formazione di nuovi neuroni.
Lo stress danneggia il cervello. Interessanti recuperi di vita
Lo stress infantile è particolarmente dannoso per il cervello. Le sue conseguenze influenzano la psiche, il comportamento e le capacità intellettuali di un adulto. Ma c'è un modo per compensare gli effetti dannosi dello stress precoce. Come hanno dimostrato gli scienziati israeliani sui ratti di laboratorio, puoi aiutare se arricchisci l'habitat della vittima. Lo stress distrugge il cervello attraverso gli ormoni, che includono i corticosteroidi prodotti nelle ghiandole surrenali, così come gli ormoni ipofisari e tiroidei. Il loro livello aumentato provoca cambiamenti nei dendriti: brevi processi dei neuroni, riduce la plasticità sinaptica, specialmente nell'ippocampo, rallenta la formazione di nuove cellule nervose nel giro dentato dell'ippocampo e così via. Tali disturbi durante lo sviluppo del cervello non passano inosservati.
Gli esperti dell'Istituto per lo studio delle neuroscienze affettive, Università di Haifa, hanno diviso i ratti di laboratorio in tre gruppi. Uno è stato sottoposto a tre giorni di stress in giovane età, il secondo è stato posto in un ambiente arricchito dopo lo stress, il terzo è stato lasciato come controllo. I topi, che dovevano vivere in un ambiente arricchito, furono trasferiti in una grande gabbia, dove c'erano molti oggetti interessanti: scatole di plastica, cilindri, tunnel, piattaforme e ruote da corsa.
Durante i test, i ratti del gruppo di stress hanno mostrato una maggiore paura e una diminuzione della curiosità e hanno imparato peggio.
Avevano una motivazione ridotta ad esplorare un nuovo ambiente, che può essere paragonata alla perdita di interesse per la vita, che spesso accade in una persona in stato di depressione. Ma trovarsi in un ambiente arricchito ha compensato tutti i disturbi comportamentali indotti dallo stress.
Gli scienziati suggeriscono che arricchire l'ambiente protegge il cervello dallo stress per diversi motivi: stimola la produzione di proteine - fattori di crescita nervosi, attiva i sistemi di neurotrasmettitori e favorisce la formazione di nuove cellule nervose. Hanno pubblicato i risultati sulla rivista PLoS ONE. Questi risultati sono più direttamente correlati agli orfani, la cui prima infanzia è stata trascorsa in un orfanotrofio. Solo una vita interessante e ricca di eventi, che i genitori adottivi cercheranno di creare per loro, aiuterà ad appianare la difficile esperienza di vita.
MITO 3. IL CERVELLO UMANO FUNZIONA AL 10/6/5/2%
Questa idea era molto diffusa fino a tempi recenti. Di solito è stato citato come fondamento logico che il cervello ha un potenziale latente che non utilizziamo. Ma i metodi di ricerca moderni non supportano questa tesi. "È nato perché quando abbiamo imparato a registrare l'attività elettrica dei singoli neuroni, si è scoperto che pochissimi neuroni nel punto di misurazione sono attivi in un dato momento", afferma Olga Svarnik, capo del laboratorio di neurofisiologia sistemica e interfacce neurali del Centro NBIK del Centro di ricerca russo "Kurchatovsky istituto ".
Ci sono circa 1012 neuroni nel cervello (il numero viene aggiornato continuamente), e sono molto specializzati: alcuni sono elettricamente attivi mentre camminano, altri - mentre risolvono un problema matematico, altri - durante un appuntamento d'amore, ecc. È difficile immaginare cosa succederebbe se loro improvvisamente decidi di fare soldi allo stesso tempo! "Proprio come non siamo in grado di realizzare tutta la nostra esperienza allo stesso tempo, cioè, non possiamo guidare contemporaneamente un'auto, saltare la corda, leggere e così via", spiega Olga Svarnik, "così fanno tutte le nostre cellule nervose non può e non deve essere attivo allo stesso tempo. Ma questo non significa che non usiamo il cervello al cento per cento ".
"Questo è stato inventato da quegli psicologi che usano essi stessi il cervello del due per cento", afferma categoricamente Sergei Saveliev in un'intervista con un giornalista. - Il cervello può essere utilizzato solo completamente, niente può essere spento in esso. Secondo le leggi fisiologiche, il cervello non può funzionare meno della metà, perché anche quando non pensiamo, nei neuroni viene mantenuto un metabolismo costante. E quando una persona inizia a lavorare intensamente con la testa, per risolvere alcuni problemi, il cervello inizia a consumare quasi il doppio dell'energia. Tutto il resto è finzione. E nessun cervello può essere addestrato per intensificare il proprio lavoro di dieci volte ".
MITO 4. OGNI AZIONE RISPONDE ALLA SUA PARTE DEL CERVELLO
Infatti, nella corteccia degli emisferi cerebrali umani, i neuroscienziati distinguono zone associate a tutti i sensi: vista, udito, olfatto, tatto, gusto, nonché zone associative in cui le informazioni vengono elaborate e sintetizzate. E la risonanza magnetica (MRI) registra l'attività di determinate aree durante varie attività. Ma la mappa del cervello non è assoluta e ci sono prove crescenti che le cose sono molto più complicate. Ad esempio, nel processo del linguaggio sono coinvolte non solo la famosa area di Broca e l'area di Wernicke, ma anche altre parti del cervello. E il cervelletto, che è sempre stato associato alla coordinazione del movimento, è coinvolto in un'ampia varietà di attività cerebrali.
Alla domanda se c'è specializzazione nel cervello, "Details of the World" si è rivolta a Olga Svarnik: "C'è una specializzazione nel cervello a livello dei neuroni, ed è abbastanza costante", ha risposto lo specialista. - Ma è più difficile distinguere la specializzazione a livello di strutture, perché neuroni completamente diversi possono trovarsi fianco a fianco. Possiamo parlare di un accumulo di neuroni, come le colonne, possiamo parlare di segmenti di neuroni che si attivano nello stesso momento, ma è impossibile selezionare veramente grandi aree che è consuetudine evidenziare. La risonanza magnetica riflette l'attività del flusso sanguigno, ma non il lavoro dei singoli neuroni. Probabilmente, dalle immagini che si ottengono dalla risonanza magnetica, possiamo dire dove, più o meno probabilmente, si può trovare l'una o l'altra specializzazione dei neuroni. Ma mi sembra sbagliato dire che qualche zona è responsabile di qualcosa ".
MITO 5. IL CERVELLO È UN COMPUTER
Secondo Olga Svarnik, confrontare il cervello con un computer non è altro che una metafora: “Possiamo fantasticare che ci siano certi algoritmi nel cervello, che una persona abbia sentito delle informazioni e stia facendo qualcosa. Ma dire che il nostro cervello funziona in questo modo sarebbe sbagliato. A differenza di un computer, non ci sono blocchi funzionali nel cervello. Ad esempio, si pensa che l'ippocampo sia una struttura responsabile della memoria e dell'orientamento spaziale. Ma i neuroni nell'ippocampo si comportano in modo diverso, hanno specializzazioni diverse, non funzionano nel loro insieme.
Ed ecco cosa pensa il biologo e divulgatore della scienza Alexander Marko sullo stesso tema (Institute of Paleontology, RAS): In un computer, tutti i segnali scambiati da elementi di circuiti logici hanno la stessa natura - elettrica, e questi segnali possono essere ricevuti solo da uno di due valori - 0 o 1. La trasmissione di informazioni nel cervello non è basata su un codice binario, ma piuttosto su un ternario. Se il segnale di eccitazione è correlato con uno e la sua assenza con zero, il segnale inibitorio può essere paragonato a meno uno. Ma in realtà, il cervello utilizza diverse dozzine di tipi di segnali chimici - è proprio come se in un computer fossero usate dozzine di correnti elettriche diverse … E gli zeri e uno potrebbero avere dozzine di colori diversi, diciamo.
La differenza più importante è che la conduttanza di ogni particolare sinapsi … può variare a seconda delle circostanze. Questa proprietà è chiamata plasticità sinaptica. C'è un'altra differenza radicale tra il cervello e un computer elettronico. In un computer, la quantità principale di memoria non è memorizzata nei circuiti elettronici logici del processore, ma separatamente, in speciali dispositivi di archiviazione. Non ci sono aree del cervello specificamente designate per l'archiviazione a lungo termine dei ricordi. Tutta la memoria è registrata nella stessa struttura di connessioni sinaptiche interneuronali, che è allo stesso tempo un grandioso dispositivo informatico, un analogo di un processore.
