Otak manusia - prinsip kerjanya, kemampuan, had tekanan fisiologi dan mental - terus menjadi satu misteri besar bagi para penyelidik. Walaupun terdapat banyak kejayaan dalam kajiannya, para saintis belum dapat menjelaskan bagaimana kita berfikir, untuk memahami mekanisme kesedaran dan kesedaran diri. Pengetahuan yang terkumpul mengenai kerja otak, bagaimanapun, cukup untuk membantah beberapa mitos umum tentangnya.
Orang yang cemburu lebih pintar daripada kita?
Purata jumlah otak orang moden sekitar 1400 sentimeter padu, yang merupakan nilai yang cukup besar untuk ukuran badan kita. Manusia telah mengembangkan otak yang besar untuk dirinya dalam proses evolusi - antropogenesis. $ CUT $ Nenek moyang kita seperti kera, yang tidak mempunyai cakar dan gigi yang besar, turun dari pokok dan hidup di tempat terbuka, mula mengembangkan otak. Walaupun perkembangan ini tidak berjalan dengan cepat - di Australopithecus jumlah otak (kira-kira 500 sentimeter padu) praktikalnya tidak berubah selama enam juta tahun. Lonjakan kenaikannya berlaku dua setengah juta tahun yang lalu.
Pada Homo sapiens awal, otak telah berkembang dengan ketara - di Homo erectus (Homo erectus), isipadu dari 900 hingga 1200 sentimeter padu (ini diliputi oleh jangkauan otak manusia moden). Neanderthal mempunyai otak yang sangat besar - 1400-1740 sentimeter padu, yang rata-rata lebih banyak daripada otak kita. Homo sapiens awal di wilayah Eropah - Cro-Magnons - cukup pasangkan tali pinggang dengan otak mereka: 1600-1800 sentimeter padu (walaupun Cro-Magnon tinggi - 180-190 sentimeter, dan ahli antropologi menemui kaitan langsung antara ukuran dan ketinggian otak).
Otak dalam evolusi manusia tidak hanya meningkat, tetapi juga berubah dalam perbandingan bahagian yang berlainan. Ahli paleoanthropologi memeriksa otak hominid fosil dari cor tengkorak - endokrin yang menunjukkan ukuran relatif lobus. Lobus frontal berkembang paling pesat, yang berkaitan dengan pemikiran, kesedaran, penampilan ucapan (zon Broca). Perkembangan lobus parietal disertai dengan peningkatan kepekaan, sintesis maklumat dari pelbagai deria, dan kemahiran motor halus jari. Lob temporal menyokong perkembangan pendengaran, memberikan pertuturan yang baik (zon Wernicke). Jadi, sebagai contoh, di erectus, otak tumbuh lebar, lobus oksipital dan cerebellum meningkat, tetapi lobus frontal tetap rendah dan sempit. Dan di Neanderthal, di otak mereka yang sangat besar, lobus frontal dan parietal relatif kurang berkembang (berbanding dengan oksipital). Dalam Cro-Magnons, otak menjadi jauh lebih tinggi (disebabkan oleh peningkatan lobus frontal dan parietal) dan memperoleh bentuk sfera.
Oleh itu, otak nenek moyang kita tumbuh dan berkembang, tetapi, secara paradoks, kira-kira 20 ribu tahun yang lalu, trend sebaliknya bermula: otak mula menurun secara beransur-ansur. Jadi manusia moden mempunyai ukuran otak purata yang lebih kecil daripada Neanderthal dan Cro-Magnons. Sebab apa?
Video promosi:
Pendapat ahli antropologi
Ahli antropologi Stanislav Drobyshevsky (Profesor Madya Jabatan Antropologi, Fakulti Biologi, Universiti Negeri Moscow) menjawab: Terdapat dua jawapan untuk soalan ini: satu disukai oleh semua orang, yang lain betul. Yang pertama adalah bahawa ukuran otak tidak berkaitan langsung dengan kecerdasan, dan struktur Neanderthal dan Cro-Magnons lebih sederhana daripada yang kita miliki, tetapi ketidaklengkapan teknisnya dikompensasi oleh ukuran yang besar, dan itu seharusnya tidak sepenuhnya. Sebenarnya, kita sama sekali tidak tahu mengenai struktur saraf otak orang-orang kuno, jadi jawapan seperti itu adalah spekulasi lengkap, menghiburkan kesombongan orang moden. Jawapan kedua lebih nyata: orang kuno lebih pintar.
Mereka harus menyelesaikan banyak masalah bertahan hidup, dan berfikir dengan cepat, tidak seperti kita, kepada siapa semuanya disajikan di piring perak, dan bahkan dikunyah, dan tidak perlu terburu-buru ke mana-mana. Orang purba adalah generalis - masing-masing menyimpan kepalanya lengkap satu set maklumat yang diperlukan untuk bertahan dalam semua situasi, dan harus ada kemampuan untuk berfikir secara reaktif dalam situasi yang tidak dijangka. Kami juga mempunyai pengkhususan: semua orang mengetahui sebilangan kecil maklumat mereka, dan jika sesuatu berlaku - "hubungi pakar".
Pendapat ahli sains saraf
Sergei Savelyev, Ketua Makmal untuk Pengembangan Sistem Saraf Institut Morfologi Manusia Akademi Sains Perubatan Rusia: “Ini disebabkan oleh fakta bahawa terdapat pemilihan buatan pada populasi manusia, yang bertujuan untuk menurunkan variabilitas individu dan pemilihan sasaran yang biasa-biasa saja. Dan untuk memusnahkan individu yang terlalu pintar dan asosial. Komuniti seperti ini lebih terkawal, terdiri daripada orang-orang yang lebih dapat diramalkan, yang selalu bermanfaat. Pada setiap masa, masyarakat mengorbankan patogen ketenangan demi ketidakstabilan dan kestabilan. Sebelumnya, mereka hanya dimakan, dan kemudian mereka diusir dari masyarakat. Ini kerana ini, dari sudut pandang saya, kerana penghijrahan orang buangan paling pintar, dan penempatan semula manusia bermula. Dan dalam keadaan tidak aktif,Dalam kumpulan konservatif dan lebih bersosial, terdapat pilihan tersembunyi untuk menggabungkan beberapa sifat tingkah laku yang paling senang dan disukai untuk mengekalkan komuniti. Pemilihan tingkah laku menyebabkan pengecutan otak.
Otak NEANDERTHAL BERBEZA DARI SATU FASA PEMBANGUNAN KAMI
Penemuan kanak-kanak Neanderthal memberi peluang untuk mengesan bagaimana otak besar mereka berkembang. Para saintis dari Institut Max Planck untuk Antropologi Evolusi di Leipzig, bersama dengan rakan-rakan mereka dari Perancis, telah membina semula perkembangan otak perbandingan Neanderthal dan Homo sapiens. Pertama, saintis melakukan tomografi komputasi tengkorak 58 orang moden. Dan kemudian mereka melakukan perkara yang sama, meletakkan tengkorak sembilan Neanderthal dari pelbagai usia di tomograf.
Walaupun ukuran tengkorak Neanderthal tidak kurang dari kita, bentuknya berbeza dengan ketara. Tetapi pada bayi baru lahir dari kedua-dua spesies itu, kotak otaknya hampir sama bentuknya - pada bayi Neanderthal, ia sedikit lebih memanjang. Lalu jalan pengembangan berbeza. Pada orang moden, dalam tempoh dari ketiadaan gigi hingga set gigi seri yang tidak lengkap, bukan sahaja ukuran tetapi juga bentuk kotak serebrum berubah - ia menjadi lebih bulat. Dan kemudian hanya bertambah dari segi saiz, tetapi hampir tidak berubah bentuk. Ahli biologi telah memutuskan bahawa ini adalah proses utama pembentukan otak yang kekurangan Neanderthal. Bentuk tengkorak bayi baru lahir, remaja dan dewasa mereka hampir sama. Perbezaan keseluruhan berada dalam satu tahap kritikal sejurus selepas kelahiran. Mungkin, saintis percaya,Perubahan bentuk yang begitu ketara disertai dengan transformasi struktur dalaman otak dan pengembangan jaringan saraf, yang mewujudkan keadaan untuk pengembangan kecerdasan. Para saintis telah menerbitkan sebuah artikel mengenai perkembangan otak spesies manusia yang berlainan dalam jurnal Current Biology.
Mitos 1. LEBIH BESAR OTAK ADALAH, LEBIH BAIK ITU
Ukuran otak sedikit berbeza di antara manusia moden juga. Oleh itu, diketahui bahawa otak Ivan Turgenev seberat 2012 gram, dan otak Anatole France hampir keseluruhan kilogram kurang - 1017 gram. Tetapi ini sama sekali tidak bermaksud bahawa Turgenev dua kali lebih pintar daripada Anatole France. Lebih-lebih lagi, dicatatkan bahawa pemilik otak yang paling berat - 2900 gram - terencat akal.
Oleh kerana bahagian otak yang paling penting adalah sel saraf, atau neuron (mereka membentuk bahan kelabu), dapat diasumsikan bahawa semakin besar otak, semakin banyak neuron yang dikandungnya. Dan semakin banyak neuron, semakin baik ia berfungsi. Tetapi di otak tidak hanya ada neuron, tetapi juga sel glial (mereka melakukan fungsi pendukung, mengarahkan migrasi neuron, membekalkan nutrien kepada mereka, dan menurut data baru-baru ini, mereka juga turut serta dalam proses maklumat). Di samping itu, sebahagian daripada jisim otak dibentuk oleh bahan putih, yang terdiri daripada gentian konduktif. Maksudnya, ada hubungan antara ukuran otak dan bilangan neuron, tetapi bukan yang langsung. Dan jelas tidak ada kaitan antara ukuran otak dan kecerdasan.
Mitos 2. SEL NERVE TIDAK MENGEMBALIKAN
Oleh kerana neuron tidak membelah, telah lama dipercayai bahawa pembentukan sel-sel saraf baru hanya berlaku semasa perkembangan embrio. Para saintis mendapati bahawa ini tidak berlaku beberapa tahun yang lalu. Ternyata di otak tikus dan tikus makmal dewasa terdapat zon di mana neuron baru dilahirkan - neurogenesis. Sumbernya adalah sel stem tisu saraf (sel stem neural). Kemudian didapati bahawa manusia juga mempunyai zon seperti itu. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa neuron baru secara aktif mengembangkan hubungan dengan sel lain dan terlibat dalam pembelajaran dan ingatan. Mari kita ulangi: pada haiwan dan manusia dewasa.
Selanjutnya, para saintis mula mengkaji faktor luaran apa yang dapat mempengaruhi kelahiran neuron. Dan ternyata bahawa neurogenesis ditingkatkan dengan pembelajaran intensif, dengan pengayaan keadaan persekitaran dan dengan aktiviti fizikal. Faktor yang paling kuat menghalang neurogenesis adalah tekanan. Nah, proses ini semakin perlahan seiring bertambahnya usia. Apa yang benar untuk haiwan makmal, dalam kes ini, dapat dipindahkan sepenuhnya kepada manusia. Lebih-lebih lagi, pemerhatian dan kajian terhadap manusia mengesahkan perkara ini. Iaitu, untuk meningkatkan pembentukan sel saraf baru, anda perlu melatih otak, mempelajari kemahiran baru, menghafal lebih banyak maklumat, mempelbagaikan hidup anda dengan pengalaman baru dan menjalani gaya hidup aktif secara fizikal. Pada usia tua, ini membawa kesan yang sama seperti pada tahun-tahun yang lebih muda. Tetapi tekanan untuk kelahiran neuron baru merosakkan.
Otak boleh dipam di atas treadmill
Kajian oleh pasukan saintis antarabangsa dan diterbitkan dalam jurnal PNAS menunjukkan bahawa senaman aerobik (latihan treadmill) pada usia tua membangun hipokampus, kawasan otak yang sangat penting untuk memori dan pembelajaran spasial. Isipadu ditentukan dalam pencitraan resonans magnetik. Dipercayai bahawa seiring bertambahnya usia, hipokampus menyusut pada kadar 1-2% setiap tahun. Pakar percaya bahawa atrofi hipokampus ini secara langsung berkaitan dengan kelemahan ingatan yang berkaitan dengan usia. Oleh itu, pada subjek tua yang terlibat dalam treadmill selama satu tahun, jumlah hipokampus bukan sahaja tidak berkurang, malah meningkat, dan juga meningkatkan memori ruang berbanding kumpulan kawalan. Sebabnya sekali lagi adalah untuk merangsang pembentukan neuron baru.
Tekanan merosakkan otak. Pengembalian hidup yang menarik
Tekanan kanak-kanak sangat buruk bagi otak. Akibatnya mempengaruhi jiwa, tingkah laku dan kemampuan intelektual orang dewasa. Tetapi ada cara untuk mengimbangi kesan kerosakan tekanan awal. Seperti yang ditunjukkan oleh saintis Israel pada tikus makmal, anda boleh membantu jika anda memperkaya habitat mangsa. Tekanan merosakkan otak melalui hormon, yang meliputi kortikosteroid yang dihasilkan di kelenjar adrenal, serta hormon hipofisis dan tiroid. Peningkatan tahap mereka menyebabkan perubahan pada dendrit - proses neuron yang pendek, mengurangkan keplastikan sinaptik, terutama pada hippocampus, melambatkan pembentukan sel saraf baru di gyrus dentate hippocampus, dan sebagainya. Gangguan seperti itu semasa perkembangan otak tidak disedari.
Pakar dari Institut Kajian Neurosains Afektif, Universiti Haifa, membahagikan tikus makmal kepada tiga kumpulan. Yang satu mengalami tekanan selama tiga hari pada usia muda, yang kedua ditempatkan di lingkungan yang diperkaya setelah tekanan, yang ketiga ditinggalkan sebagai kawalan. Tikus, yang harus hidup dalam lingkungan yang diperkaya, dipindahkan ke kandang besar, di mana terdapat banyak objek menarik: kotak plastik, silinder, terowong, platform dan roda berjalan.
Pada ujian, tikus dari kumpulan stres menunjukkan peningkatan ketakutan dan penurunan rasa ingin tahu dan belajar lebih teruk.
Mereka memiliki motivasi yang berkurang untuk menjelajahi lingkungan baru, yang dapat dibandingkan dengan kehilangan minat dalam hidup, yang sering terjadi pada seseorang dalam keadaan depresi. Tetapi berada dalam lingkungan yang diperkaya mengimbangi semua gangguan tingkah laku yang disebabkan oleh tekanan.
Para saintis menyatakan bahawa memperkaya persekitaran melindungi otak dari tekanan kerana beberapa sebab: ia merangsang pengeluaran protein - faktor pertumbuhan saraf, mengaktifkan sistem neurotransmitter dan menyokong pembentukan sel saraf baru. Mereka menerbitkan hasilnya di majalah PLoS ONE. Hasil ini paling berkaitan langsung dengan anak-anak yatim, yang masa kecilnya dihabiskan di rumah anak yatim. Hanya kehidupan yang menarik dan menarik, yang akan diciptakan oleh ibu bapa angkat untuk mereka, akan membantu melancarkan pengalaman hidup yang sukar.
Mitos 3. OTAK MANUSIA BERFUNGSI PADA 10/6/5/2%
Idea ini tersebar luas hingga akhir-akhir ini. Biasanya ia disebut sebagai alasan bahawa otak mempunyai potensi pendam yang tidak kita gunakan. Tetapi kaedah penyelidikan moden tidak menyokong tesis ini. "Ini timbul kerana ketika kami belajar untuk mendaftarkan aktiviti elektrik neuron individu, ternyata sangat sedikit dari semua neuron pada titik pengukuran aktif pada waktu tertentu," kata Olga Svarnik, ketua makmal neurofisiologi sistemik dan antara muka saraf dari Pusat NBIK Pusat Penyelidikan Rusia "Kurchatovsky institut”.
Terdapat kira-kira 1012 neuron di otak (jumlahnya dikemas kini sepanjang masa), dan mereka sangat khusus: ada yang aktif secara elektrik semasa berjalan, yang lain - semasa menyelesaikan masalah matematik, yang lain - semasa tarikh cinta, dll. Sukar untuk membayangkan apa yang akan berlaku jika mereka tiba-tiba membuat keputusan untuk menjana wang pada masa yang sama! "Sama seperti kita tidak dapat merealisasikan semua pengalaman kita pada waktu yang sama, iaitu, kita tidak dapat memandu kereta, melompat tali, membaca dan sebagainya secara serentak," jelas Olga Svarnik, "begitu juga semua sel saraf kita tidak boleh dan tidak boleh aktif pada masa yang sama. Tetapi ini tidak bermaksud bahawa kita tidak menggunakan otak seratus peratus."
"Ini diciptakan oleh pakar psikologi yang menggunakan otak mereka dua persen," kata Sergei Saveliev dengan tegas dalam wawancara dengan wartawan. - Otak hanya dapat digunakan sepenuhnya, tidak ada yang dapat dimatikan di dalamnya. Menurut undang-undang fisiologi, otak tidak dapat bekerja kurang dari separuh, kerana walaupun kita tidak menyangka, metabolisme tetap dipertahankan dalam neuron. Dan apabila seseorang mula bekerja secara intensif dengan kepalanya, untuk menyelesaikan beberapa masalah, otak mula menggunakan tenaga hampir dua kali lebih banyak. Semua yang lain adalah fiksyen. Dan tidak ada otak yang dapat dilatih sehingga dapat meningkatkan pekerjaan mereka sepuluh kali lipat."
Mitos 4. SETIAP TINDAKAN TANGGUNGJAWAB BAHAGIAN OTAK
Sesungguhnya, dalam korteks hemisfera serebrum manusia, ahli sains saraf membezakan zon yang berkaitan dengan semua deria: penglihatan, pendengaran, bau, sentuhan, rasa, dan juga zon bersekutu di mana maklumat diproses dan disintesis. Dan pengimejan resonans magnetik (MRI) merekodkan aktiviti kawasan tertentu semasa melakukan pelbagai aktiviti. Tetapi peta otak tidak mutlak, dan terdapat bukti yang semakin meningkat bahawa perkara-perkara jauh lebih rumit. Sebagai contoh, bukan sahaja kawasan Broca yang terkenal dan kawasan Wernicke yang terlibat dalam proses pertuturan, tetapi juga bahagian otak yang lain. Dan otak kecil, yang selalu dikaitkan dengan koordinasi pergerakan, terlibat dalam pelbagai aktiviti otak.
Dengan persoalan apakah ada pengkhususan di otak, "Perincian Dunia" beralih kepada Olga Svarnik: "Ada pengkhususan di otak pada tahap neuron, dan cukup berterusan," jawab pakar itu. - Tetapi lebih sukar untuk membezakan pengkhususan pada tahap struktur, kerana neuron yang sama sekali berbeza dapat berbaring berdampingan. Kita boleh bercakap mengenai pengumpulan neuron, seperti lajur, kita boleh membincangkan segmen neuron yang diaktifkan pada masa yang sama, tetapi mustahil untuk benar-benar memilih kawasan besar yang biasa disorot. MRI mencerminkan aktiviti aliran darah, tetapi bukan kerja neuron individu. Mungkin, dari gambar yang diperoleh oleh MRI, kita dapat mengetahui di mana, lebih kurang kemungkinan, satu atau satu lagi spesialisasi neuron dapat dijumpai. Tetapi nampaknya salah bagi saya untuk mengatakan bahawa beberapa zon bertanggungjawab untuk sesuatu."
Mitos 5. Otak ADALAH KOMPUTER
Menurut Olga Svarnik, membandingkan otak dengan komputer tidak lebih dari sebuah metafora: “Kita dapat membayangkan bahawa ada algoritma tertentu dalam kerja otak, bahawa seseorang telah mendengar maklumat dan melakukan sesuatu. Tetapi untuk mengatakan bahawa otak kita berfungsi dengan cara ini adalah salah. Tidak seperti komputer, tidak ada blok berfungsi di otak. Sebagai contoh, hippocampus dianggap sebagai struktur yang bertanggungjawab untuk ingatan dan orientasi ruang. Tetapi neuron di hipokampus berkelakuan berbeza, mereka mempunyai pengkhususan yang berbeza, mereka tidak berfungsi secara keseluruhan."
Dan inilah yang difikirkan oleh ahli biologi dan penyebaran sains Alexander Marko mengenai masalah yang sama (Institut Paleontologi, RAS): Dalam komputer, semua isyarat yang ditukar oleh elemen litar logik mempunyai sifat yang sama - elektrik, dan isyarat ini hanya dapat diterima oleh salah satu dari dua nilai - 0 atau 1. Penyebaran maklumat di otak tidak berdasarkan pada kod binari, melainkan pada terner. Sekiranya isyarat menarik dihubungkan dengan satu, dan ketiadaannya dengan sifar, maka isyarat perencatan dapat disamakan dengan tolak. Tetapi sebenarnya, otak menggunakan beberapa lusin jenis isyarat kimia - sama seperti komputer menggunakan puluhan arus elektrik yang berbeza … Dan sifar dan yang lain mungkin mempunyai berpuluh-puluh warna yang berbeza.
Perbezaan yang paling penting adalah bahawa kelakuan setiap sinaps tertentu … boleh berbeza-beza bergantung pada keadaan. Harta ini dipanggil keplastikan sinaptik. Terdapat satu lagi perbezaan radikal antara otak dan komputer elektronik. Dalam komputer, jumlah memori utama tidak disimpan dalam litar elektronik logik pemproses, tetapi secara berasingan, dalam peranti penyimpanan khas. Tidak ada kawasan di otak yang khusus untuk penyimpanan ingatan jangka panjang. Semua memori direkodkan dalam struktur sambungan sinaptik interneuronal yang sama, yang pada masa yang sama merupakan alat pengkomputeran yang hebat - analog pemproses."
