Мозг. Такой ли он особенный? - Сюзана Херкулано-Хузел

Рис. 5.3. Человеческий мозжечок имеет массу, ожидаемую для типичного примата, при данном числе нейронов (или ожидаемое число нейронов в соответствии с данной массой). Степенная функция, представленная графиком для неприматов (кружки), имеет показатель степени 1,3, в то время как степенная функция, представленная графиком для приматов (треугольники), исключая человека, имеет показатель степени 1,0. Пунктирные линии указывают границы 95-процентных доверительных интервалов для каждой из функций, и тот факт, что вид человека хорошо укладывается в границы этого интервала, указывает на то, что его мозжечок построен согласно тем же правилам нейронного шкалирования, что и мозжечок других видов приматов

Рис. 5.4. Остальные отделы головного мозга человека имеют ожидаемую для типичного примата массу при данном числе нейронов (или ожидаемое число нейронов при данной массе). Степенная функция, представленная графиком для неприматов (черные кружки), имеет показатель степени 1,9, которая исключает приматов (треугольники), в то время как степенная функция, представленная графиком для приматов, исключая вид человека, имеет показатель степени 1,2. Пунктирными линиями отмечены границы 95-процентных доверительных интервалов для каждой функции, и тот факт, что человек хорошо укладывается внутри доверительного интервала, характерного для приматов, указывает на то, что остальные отделы его головного мозга построены в соответствии с теми же правилами нейронного шкалирования, что и остальные отделы головного мозга других приматов

Среди прочего, наши данные означали, что какие бы события ни происходили в эволюционной истории человека, которые сделали его мозг больше в сравнении с мозгом других приматов (в конце концов, наш мозг в три раза больше, чем у последнего общего предка с нашими ближайшими живущими на земле родичами, шимпанзе и бонобо; причем это развитие произошло в рекордно короткий срок – всего за полтора миллиона лет), все это происходило с мозгом, который подчинялся правилам нейронного шкалирования, характерным для приматов, которые были до нас. Наш мозг создан по образу и подобию мозга всех других приматов. Мысль о том, что Дарвин одобрил бы наши находки, вызывает у меня довольную улыбку.

Мы имели, как нам казалось, весьма убедительный набор данных, пригодных для публикации и ознакомления с ними коллег и широкой любознательной публики. Впервые у нас была полная оценка среднего числа нейронов, глиальных и эндотелиальных клеток целостного мозга человека, число нейронов не было равно 100 миллиардам, а среднее общее число глиальных клеток не превосходило число нейронов в 10 раз – об этом мы поговорим позже. Истинное число нейронов почти в точности соответствовало числу, которое можно было ожидать для типичного мозга приматов. «Человеческий мозг является всего лишь увеличенным мозгом обычного примата: замечательным, но ничуть не особенным». Таково было наше послание науке. Так как мы считали это открытие очень важным, то нацелились на публикацию наших материалов в самых авторитетных журналах.

Но нам снова и снова отказывали по самым разным причинам. Ретроспективно меня очень забавляет то, что статья «Равное число нейронов и остальных клеток делают мозг человека изометрически увеличенной копией мозга приматов»[93], которая стала часто цитируемой (цитирование более 300 раз в других журналах в течение пяти лет) и которую обычно упоминают теперь во многих статьях о человеческом мозге, была без просмотра отвергнута такими журналами, как Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, Neuron и Journal of Neuroscience, то есть журналами, ранг которых считается наиболее высоким в научной неврологии именно потому, что опубликованные в них статьи чаще других цитируются другими авторами в течение многих лет после публикации. Нашу статью наконец приняли в журнале Comparative Neurology, и то после неоднократных возвратов статьи с требованиями исправлений, а через пять лет после публикации наша статья 2009 года все еще остается одной из наиболее посещаемых на сайте журнала. Редакция Science просмотрела статью и вернула ее нам, отказав в публикации после того, как один из рецензентов заявил, что наши данные совпадают с теми, «что уже были показаны стереологически, и поэтому в них нет никакой научной новизны», хотя другой рецензент, который, вероятно, неправильно прочитал наши числовые данные, наоборот, утверждал, что наши данные слишком сильно отличаются от общепринятых и поэтому не вызывают доверия. В течение первых лет нашей работы мы часто сталкивались с такой невероятной критикой: поскольку стереология была авторитетным и традиционным методом, нам следовало для начала верифицировать наши данные в сравнении со стереологическими данными – эти критики не смогли понять, что суть нашего метода именно в том и заключалась, чтобы получить данные, которые было в принципе невозможно получить стереологическими методами. Стереология не позволяла за разумный промежуток времени подсчитать число клеток в целом мозге.

Была, однако, и другая проблема. Мы, помимо всего прочего, уже располагали правилами шкалирования для числа нейронов как функции массы тела (более подробно об этом ниже) и указывали, что человеческий мозг имеет как раз столько нейронов, сколько можно ожидать для некрупной высшей обезьяны с такой массой тела, что противоречило утверждению Гарри Джерисона о том, что мозг человека слишком велик для его тела. Один из рецензентов журнала Science просто не мог смириться с этим: учитывая, что гориллы и орангутаны имеют большие по массе тела, но меньшие по размеру мозги, как можно говорить, что наш мозг полностью соответствует массе нашего тела?

Мы в тексте статьи предположили, как именно такое могло случиться, но рецензент отмел наши предположения. Причиной, по которой нейробиологи всегда думали, что человеческий мозг слишком велик для тела, в котором этот мозг расположен, является именно прямое и непосредственное сравнение с крупными человекообразными обезьянами: если масса нашего тела меньше, чем масса тела гориллы, то и наш мозг должен быть меньше, но в действительности он в три раза больше. Но наши данные показали, что если исключить из рассмотрения крупных человекообразных обезьян (просто в силу того, что в тот момент отсутствовали данные о числе нейронов в мозге этих видов), то выяснится, что между массой тела и числом нейронов в головном мозге у человека точно такие же соотношения, как и у других приматов. Но что если – именно если – вместо того, чтобы предполагать, будто мозг человека слишком велик для его тела, допустить, что это у гориллы мозг слишком мал для массы ее тела?

Для того чтобы разобраться с этой проблемой, первым нашим шагом стало выяснение вопроса о том, подчиняется ли строение мозга крупных человекообразных обезьян правилам нейронного шкалирования, выявленным у приматов. Это потребовало проведения анализа мозга крупных обезьян – товара крайне малодоступного (и я лично очень рада этому обстоятельству). Тем не менее нам удалось добыть в холодной комнате Джона Кааса четыре мозжечка крупных обезьян: один из них принадлежал горилле, а три – орангутану. Мозжечки были в очень хорошем состоянии, но чрезмерно фиксированными, что исключало их исследование с помощью окрашивания NeuN-антителами для количественной оценки нейронного состава. Но, как это иногда случается, нам повезло: большая часть нейронов мозжечка является мелкими зернистыми клетками с единообразными, округлыми, легко различимыми ядрами, которые морфологически отличаются от ядер других клеток. Как мы увидим в главе 7, правила нейронного шкалирования в мозговых структурах настолько строги, что одно только число клеток в мозжечке могло позволить нам предсказать размер мозга приматов. Если бы мы смогли это сделать, то смогли бы и ответить на важный вопрос о том, построен ли мозг этих крупных человекообразных обезьян согласно тем же правилам шкалирования, что и мозг человека и других приматов. Если мозг крупных человекообразных обезьян подчиняется правилам, которым подчиняется мозг типичного примата, то отсюда следует, что размер мозга по отношению к размерам тела этим правилам не подчиняется.