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

Рис. 7.5. Мозжечок и мозговая кора приобретают нейроны пропорционально; в среднем на один приобретенный нейрон коры приходится четыре нейрона, приобретенных мозжечком. Эта зависимость характерна для всех видов млекопитающих. Очевидным исключением является африканский слон, у которого число нейронов в мозжечке в десять раз больше, чем можно было ожидать, судя по числу нейронов в коре его мозга

Согласованное линейное нарастание числа нейронов в коре головного мозга и в мозжечке большинства видов млекопитающих имеет фундаментальные функциональные следствия, а именно: эволюция заключалась отнюдь не в стремлении к установлению господства исключительно коры в функциональной активности головного мозга. Напротив, у всех видов, за исключением слона, кора и мозжечок работают в тандеме, так, чтобы любое повышение обрабатывающих способностей коры сопровождалось пропорциональным увеличением таковых способностей мозжечка[128]. Все это становится еще более очевидным в головном мозге человека: в его коре сконцентрировано наибольшее абсолютное число нейронов среди всех видов млекопитающих, но, несмотря на это, относительное число нейронов в коре такое же, как и у других млекопитающих, за исключением слона.

Таким образом, мы обнаружили, что увеличение относительной корковой массы в ходе эволюции млекопитающих не соответствует относительному числу нейронов в коре мозга; скорее, можно сказать, что кора мозга и мозжечок приобретают нейроны пропорционально, так что процентное содержание корковых и мозжечковых нейронов в целом мозге остается постоянным – между 15 и 25 и 75–80 % соответственно у разных видов. Но оставалась, однако, еще одна возможность, что кора мозга и мозжечок на самом деле приобретают нейроны быстрее, чем остальные отделы мозга, что повышает сложность обрабатываемой сенсорно-двигательной информации, которой тело обменивается с мозгом. Зная число нейронов, образующих две структуры – кору и мозжечок, можно было легко проверить эту гипотезу.

Среди животных, не принадлежащих к отрядам приматов и парнокопытных, мы обнаружили нечто противоречащее предположенным правилам увеличения массы коры: число нейронов в коре увеличивалось в линейной зависимости от увеличения числа нейронов в остальных отделах мозга, как это показано на рис. 7.6. У этих видов поддерживается постоянное отношение: в коре прибавляется два (в мозжечке восемь) нейрона на один нейрон в остальных отделах мозга (рис. 7.7), что, как мы предположили, является предковой формой распределения нейронов по основным структурам головного мозга[129].

Рис. 7.6. Число нейронов коры головного мозга возрастает линейно вместе с числом нейронов в остальных отделах мозга у насекомоядных (светлые квадратики), африканских зверей (черные квадратики; за исключением африканского слона) и грызунов (черные кружки), но возрастает в параболической зависимости с показателем степени 1,9 у парнокопытных (светлые кружки) и с показателем степени 1,4 у приматов (треугольники). Таким образом, приматы и парнокопытные приобретают способность к обработке информации быстрее, чем увеличивается число нейронов в остальных отделах мозга, которые поставляют коре подлежащую обработке информацию

У приматов, напротив, было обнаружено намного более быстрое приобретение нейронов корой мозга в сравнении с остальными отделами мозга: показатель степенной функции, представленной на рис. 7, 6, в этом случае составил 1,4, что значительно больше единицы. Это означает, что по мере того, как мозг приматов приобретает дополнительные нейроны, кора мозга приобретает их в гораздо большей степени, так что отношение числа нейронов мозговой коры к числу нейронов в остальных участках мозга возрастает (см. рис. 7.7) до 27 к 1, то есть нейронов коры в 27 раз больше, чем нейронов остальных отделов головного мозга, что говорит об увеличении сложности и гибкости систем коры, обрабатывающих огромную и невероятно сложную информацию.

Рис. 7.7. В среднем на два нейрона мозговой коры приходится один нейрон в остальных отделах мозга у насекомоядных (черные кружки), афротериев (квадратики; за исключением африканского слона) и грызунов (черные кружки), но на один нейрон остальных отделов мозга приходится от 5 до 11 нейронов коры у парнокопытных (светлые кружки), а у приматов (треугольники) на один нейрон остальных отделов мозга приходится от 2 до 27 корковых нейронов. У человека это соотношение равно 24, а максимального значения оно достигает у индийского макака

Удивительно, однако, то, что приматы не одиноки: у парнокопытных скорость увеличения числа нейронов в коре тоже значительно опережает скорость его увеличения в остальных отделах головного мозга, причем отклонение кривой еще круче, так как показатель степени зависимости равен у парнокопытных 1,9 (см. рис. 7.6). Это дает отношение числа нейронов в коре к числу нейронов в остальных отделах, равное от 5 (свинья) до 11 (у жирафа), то есть значения, которые находятся между отношениями, характерными для приматов, и отношениями, характерными для других неприматов (см. рис. 7.7). Слон и здесь выглядит аутсайдером: число нейронов в его коре в три раза превышает то, какого можно было бы ожидать для представителя надотряда африканских зверей.

Таким образом, чем больше становится мозг у приматов и парнокопытных, тем больше диспропорция между числом нейронов в коре и числом нейронов в остальных отделах мозга, что является отражением усложнения обрабатываемой в коре информации, поступающей от тела. Это дает приматам и парнокопытным преимущество перед другими млекопитающими, такими как грызуны и афротерии, позволяя более гибко обрабатывать информацию, поступающую от внутренних органов и систем. Однако, поскольку в то же самое время мозжечок приматов и парнокопытных получает нейроны пропорционально увеличению числа нейронов в коре, а значит, непропорционально много в сравнении с остальными отделами мозга, постольку непропорционально большое увеличение числа нейронов в коре происходит без непропорционально большого увеличения числа в ней нейронов в сравнении с целым мозгом.

Интересно, что отношение числа нейронов в коре к числу нейронов в остальных отделах мозга у человека является высоким, но не максимальным – оно равно 24, однако у индийского макака это отношение достигает 27. Таким образом, если мы не хотим признать, что увеличение отношения числа корковых нейронов к числу нейронов остальных отделов мозга означает повышенную способность к обработке информации у индийского макака, а значит, и более высокие когнитивные способности этого животного в сравнении с человеком, то нам остается принять только одно объяснение когнитивного превосходства человека: намного большее абсолютное число корковых нейронов, которое превышает число корковых нейронов макака в десять раз.