Бесконечное число самых прекрасных форм - Шон Кэрролл

Сложность этой задачи хорошо подметил Эмерсон Пуг, научный сотрудник компании IBM, который писал, что "если бы человеческий мозг был настолько прост, чтобы мы могли понять его, мы были бы настолько просты, что не смогли бы этого сделать". Понимание работы мозга и биологических основ поведения — две важнейшие высоты, еще не преодоленные биологами.

Ученые уделяют большое внимание роли различных отделов мозга в реализации моторных, зрительных и когнитивных функций у млекопитающих и приматов, включая человека. Большую часть поверхности нашего мозга покрывает слой нервной ткани, который называется корой мозга. Часть коры — шестислойная новая кора, или неокортекс, — обнаружена только у млекопитающих. Кору головного мозга человека принято условно разделять на несколько долей, ограниченных бороздами и буграми. Нейробиологам удалось определить функции всех долей (рис. 10.6). Лобная доля вовлечена в процессы мышления, планирования и эмоциональных реакций, теменная доля отвечает за восприятие боли, прикосновения, вкуса, температуры и давления, а также за математические и логические операции, височные доли в первую очередь отвечают за слух, а также за память и управление эмоциями, затылочная доля участвует в обработке зрительной информации, а лимбическая доля связана с эмоциональным и сексуальным поведением и с процессами запоминания.

Рис. 10.6. Физические границы долей головного мозга у человека и шимпанзе. Центры Брока и Вернике в участке височной доли, называемом planum temporale, связаны с речевой функцией. В головном мозге шимпанзе также найдены анатомические элементы, связанные с этими структурами. Рисунок Лианн Олдс.

Одной из первых удалось определить функцию лобной доли, и сделал это Поль Брока[14]. В1861 году он исследовал головной мозг человека, перенесшего инсульт, который мог выговорить лишь одно односложное слово "tan". Брока обнаружил повреждение в лобной доле мозга и решил, что эта область отвечает за речь. С тех пор его наблюдение было подтверждено множеством различных данных, в том числе изображениями мозга человека, полученными во время разговора. Со времен Брока специалисты в области сравнительной нейроанатомии пытаются идентифицировать области мозга, которые играют ключевую роль в эволюции человеческих способностей. Основной вывод, который можно сделать на основании данных по сравнительной анатомии головного мозга, очень напоминает то, что я рассказывал о пятнах на крыльях бабочек, паутинных бородавках пауков и крыльях насекомых. Вариант структуры, который мы видим сейчас, сформировался на основе многочисленных изобретений, появившихся гораздо раньше. Головной мозг млекопитающих отличался от мозга их предшественников, мозг ранних приматов усовершенствовал основу, доставшуюся им от млекопитающих, а эволюция мозга человекообразных обезьян и человека превзошла самый продвинутый вариант мозга приматов.

Важнейшим из ранних изобретений млекопитающих, без сомнения, стала новая кора. Это новшество не только повысило производительность мозга, но и открыло путь эволюционной специализации отдельных функциональных подсистем. Изменение объема мозга у млекопитающих не сводится к пропорциональному увеличению или сокращению объема его частей. Эволюция мозга происходила, скорее, "мозаично": какие-то части эволюционировали согласованно друг с другом, какие-то независимо от остальных. Например, головной мозг тенрека (небольшого насекомоядного млекопитающего) по объему превосходит мозг мармозетки (примата), однако неокортекс мармозетки почти в десять раз больше, чем у тенрека (рис. 10.7). У приматов неокортекс развит в такой степени, что по размеру превышает неокортекс неприматов такого же размера в среднем в 2,3 раза. У приматов обоняние было в определенной степени вытеснено зрительным восприятием, что сопровождалось относительным изменением размера соответствующих областей мозга.

Рис. 10.7. Эволюция отделов мозга у млекопитающих. У насекомоядного млекопитающего тенрека кора головного мозга гораздо менее развита, чем у примата мармозетки. Относительные изменения размера отдельных областей мозга являются характерным проявлением специализации. Фотографии предоставлены Кэролом Дизаком и Уолли Уокером, Сравнительная коллекция головного мозга млекопитающих, Университет Висконсина.

Кроме изменения пропорций, происходило образование новых мозговых центров. Один из таких новых центров, по-видимому, отвечает за координацию управляемой зрением моторной активности. Способность дотянуться до предмета, схватить его и манипулировать им имеет большое значение в жизни приматов. При выполнении визуально управляемых движений в головном мозге активируется так называемая вентральная премоторная область коры. Что интересно, эта область активируется даже тогда, когда обезьяны просто следят за тем, как подобную операцию выполняет кто-то другой. Это позволяет предположить, что моторная область коры у приматов может играть решающую роль в обучении путем наблюдения.

Поскольку язык и речь занимают такое важное место в нашей эволюции, происхождение этих способностей представляет огромный интерес. В мозге человека имеется центр Брока, расположенный в премоторной коре, и, вероятно, именно он отвечает за речь и язык. Возникает вопрос: являются ли структуры мозга, вовлеченные в выполнение этих функций, специфическими отделами мозга человека? Макроанатомической особенностью центра Брока является то, что данный участок мозга гораздо обширнее в левом полушарии, чем в правом. Мы знаем, что именно левое полушарие играет важную роль в осуществлении речевой функции, и поэтому асимметрию центра Брока связывают с речевой специализацией левого полушария. Кроме того, левое полушарие контролирует праворукость, а жестикуляция является элементом нашего общения. Вторая область, связанная с речевой функцией и называемая центром Вернике[15], расположена в височной доле (рис. 10.6). Один из участков этого центра, planum temporale, связан с речевым общением и жестикуляцией, а также со способностью к занятиям музыкой. Интересно, что и для этих способностей левое полушарие является доминирующим. У большинства людей имеется право-левая асимметрия этой области мозга, связанная с тем, что одна из ее борозд в левом полушарии заходит назад дальше, чем в правом.

Такая же анатомическая асимметрия обнаружена и у человекообразных обезьян. Это означает, что анатомические отделы мозга, которые стали высоко специализированными у человека, уже существовали у общего предка человека и высших приматов. Кроме того, исследования показывают, что у живущих в неволе человекообразных обезьян способность к общению определяется левым полушарием мозга. Эти данные могли бы подтвердить гипотезу о том, что анатомические структуры, ответственные за общение, появились задолго до возникновения человека. Однако последние исследования, проведенные на большей выборке обезьян, не подтверждают эту идею.