Das menschliche Gehirn - die Prinzipien seiner Arbeit, Fähigkeiten, Grenzen des physiologischen und mentalen Stresses - bleibt für Forscher weiterhin ein großes Rätsel. Trotz aller Erfolge in seiner Studie sind Wissenschaftler noch nicht in der Lage zu erklären, wie wir denken, um die Mechanismen des Bewusstseins und des Selbstbewusstseins zu verstehen. Das gesammelte Wissen über die Arbeit des Gehirns reicht jedoch aus, um einige der verbreiteten Mythen darüber zu widerlegen.
Ein eifersüchtiges Volk war schlauer als wir?
Das durchschnittliche Gehirnvolumen eines modernen Menschen beträgt etwa 1400 Kubikzentimeter, was für unsere Körpergröße ein ziemlich großer Wert ist. Der Mensch hat im Laufe der Evolution ein großes Gehirn für sich aufgebaut - die Anthropogenese. $ CUT $ Unsere affenähnlichen Vorfahren, die keine großen Krallen und Zähne hatten, von Bäumen abstammen und in offenen Räumen zum Leben erwachten, begannen, das Gehirn zu entwickeln. Obwohl diese Entwicklung nicht sofort vonstatten ging, änderte sich bei Australopithecus das Gehirnvolumen (etwa 500 Kubikzentimeter) sechs Millionen Jahre lang praktisch nicht. Der Anstieg hat vor zweieinhalb Millionen Jahren stattgefunden.
Im frühen Homo sapiens ist das Gehirn bereits deutlich gewachsen - beim Homo erectus (Homo erectus) liegt sein Volumen zwischen 900 und 1200 Kubikzentimetern (dies wird durch die Reichweite des modernen menschlichen Gehirns abgedeckt). Neandertaler hatten bereits ein sehr großes Gehirn - 1400-1740 Kubikzentimeter, was im Durchschnitt mehr ist als das unsere. Frühe Homo sapiens auf dem Territorium Europas - Cro-Magnons - stecken uns einfach mit ihrem Gehirn in den Gürtel: 1600-1800 Kubikzentimeter (obwohl Cro-Magnons groß waren - 180-190 Zentimeter, und Anthropologen finden einen direkten Zusammenhang zwischen Gehirngröße und -höhe).
Das Gehirn in der menschlichen Evolution nahm nicht nur zu, sondern veränderte sich auch im Verhältnis verschiedener Teile. Paläoanthropologen untersuchen das Gehirn fossiler Hominiden aus einem Schädelabdruck - einem Endokran, das die relative Größe der Lappen zeigt. Der Frontallappen entwickelte sich am schnellsten, was mit Denken, Bewusstsein und dem Auftreten von Sprache verbunden ist (Broca-Zone). Die Entwicklung des Parietallappens ging mit einer Verbesserung der Empfindlichkeit, der Synthese von Informationen aus verschiedenen Sinnen und der Feinmotorik der Finger einher. Der Temporallappen unterstützte die Entwicklung des Hörens und lieferte eine gesunde Sprache (Wernicke-Zone). So wuchs beispielsweise beim Erektus die Breite des Gehirns, der Okzipitallappen und das Kleinhirn nahmen zu, aber der Frontallappen blieb niedrig und schmal. Und bei Neandertalern waren in ihrem sehr großen Gehirn die Frontal- und Parietallappen relativ schlecht entwickelt (im Vergleich zum Occipital). Bei Cro-Magnons wurde das Gehirn viel höher (aufgrund einer Zunahme der Frontal- und Parietallappen) und nahm eine Kugelform an.
Das Gehirn unserer Vorfahren wuchs und wuchs, aber paradoxerweise begann vor etwa 20.000 Jahren der entgegengesetzte Trend: Das Gehirn begann allmählich abzunehmen. Moderne Menschen haben also eine kleinere durchschnittliche Gehirngröße als Neandertaler und Cro-Magnons. Was ist der Grund?
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Meinung des Anthropologen
Der Anthropologe Stanislav Drobyshevsky (außerordentlicher Professor am Institut für Anthropologie der Fakultät für Biologie der Moskauer Staatlichen Universität) antwortet: „Auf diese Frage gibt es zwei Antworten: eine mag jeder, die andere ist richtig. Das erste ist, dass die Größe des Gehirns nicht direkt mit der Intelligenz zusammenhängt und die Struktur der Neandertaler und Cro-Magnons einfacher war als unsere, aber die technische Unvollständigkeit wurde durch die Größe kompensiert, und das angeblich nicht vollständig. In Wirklichkeit wissen wir absolut nichts über die neuronale Struktur des Gehirns alter Menschen, daher ist eine solche Antwort eine vollständige Spekulation, die die Einbildung moderner Menschen tröstet. Die zweite Antwort ist realer: Die alten Menschen waren schlauer.
Sie mussten eine Reihe von Überlebensproblemen lösen und im Gegensatz zu uns, denen alles auf einem Silbertablett präsentiert und sogar gekaut wird, sehr schnell nachdenken, und es besteht keine Notwendigkeit, irgendwohin zu eilen. Alte Menschen waren Generalisten - jeder hatte eine Reihe von Informationen im Kopf, die notwendig waren, um in allen Situationen zu überleben, und es musste die Fähigkeit vorhanden sein, in unvorhergesehenen Situationen reaktiv zu denken. Wir haben auch eine Spezialisierung: Jeder kennt einen winzigen Teil seiner Informationen, und wenn etwas passiert - „kontaktieren Sie einen Spezialisten“.
Neurowissenschaftler Meinung
Sergei Savelyev, Leiter des Labors für die Entwicklung des Nervensystems des Instituts für Humanmorphologie der Russischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften: „Dies liegt an der Tatsache, dass es in der menschlichen Bevölkerung eine künstliche Selektion gibt, die darauf abzielt, die individuelle Variabilität und die gezielte Selektion hochsozialisierter Mittelmäßigkeit zu verringern. Und zu kluge und asoziale Individuen zu zerstören. Eine solche Gemeinschaft ist überschaubarer, sie besteht aus vorhersehbareren Menschen, was immer von Vorteil ist. Zu jeder Zeit opferte die Gesellschaft die Krankheitserreger der Ruhe zugunsten von Konfliktfreiheit und Stabilität. Früher wurden sie einfach gegessen und später aus der Gemeinde ausgeschlossen. Aus diesem Grund ist aus meiner Sicht die Migration der klügsten Ausgestoßenen und die Umsiedlung der Menschheit begonnen. Und in der sitzenden,In konservativen und sozialisierten Gruppen gab es eine versteckte Auswahl, um einige der bequemsten und günstigsten Verhaltenseigenschaften für die Aufrechterhaltung der Gemeinschaft zu konsolidieren. Die Auswahl des Verhaltens führte zu einer Schrumpfung des Gehirns.
Das Gehirn des NEANDERTHAL unterscheidet sich von unserer einzigen Entwicklungsphase
Die Ergebnisse von Neandertaler-Kindern bieten die Möglichkeit, die Entwicklung ihres großen Gehirns zu verfolgen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig haben zusammen mit ihren französischen Kollegen die vergleichende Gehirnentwicklung von Neandertaler und Homo sapiens rekonstruiert. Zunächst führten Wissenschaftler eine Computertomographie des Schädels von 58 modernen Menschen durch. Und dann taten sie dasselbe und platzierten die Schädel von neun Neandertalern unterschiedlichen Alters im Tomographen.
Obwohl die Größe des Schädels eines Neandertalers nicht geringer ist als unsere, unterscheiden sie sich in ihrer Form erheblich. Bei Neugeborenen beider Arten ist die Gehirnbox jedoch fast gleich geformt - bei einem Neandertaler ist sie etwas länger. Und dann gehen die Entwicklungspfade auseinander. Bei einem modernen Menschen ändert sich in der Zeit vom Fehlen von Zähnen bis zu einem unvollständigen Satz von Schneidezähnen nicht nur die Größe, sondern auch die Form der Gehirnbox - sie wird sphärischer. Und dann nimmt es nur an Größe zu, ändert sich aber fast nicht in der Form. Biologen haben entschieden, dass dies ein Schlüsselprozess der Gehirnformung ist, der Neandertalern fehlt. Die Schädelform ihrer Neugeborenen, Jugendlichen und Erwachsenen ist nahezu gleich. Der Gesamtunterschied liegt in einem kritischen Stadium unmittelbar nach der Geburt. Wahrscheinlich glauben Wissenschaftler,Eine solche merkliche Formänderung geht mit einer Transformation der inneren Struktur des Gehirns und der Entwicklung eines neuronalen Netzwerks einher, das Bedingungen für die Entwicklung von Intelligenz schafft. Wissenschaftler haben in der Zeitschrift Current Biology einen Artikel über die Entwicklung des Gehirns verschiedener menschlicher Spezies veröffentlicht.
MYTHOS 1. Je größer das Gehirn ist, desto intelligenter ist es
Auch bei modernen Menschen variieren die Gehirngrößen erheblich. Es ist also bekannt, dass Ivan Turgenevs Gehirn 2012 Gramm wog und Anatole France fast ein ganzes Kilogramm weniger - 1017 Gramm. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass Turgenev doppelt so schlau war wie Anatole France. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der Besitzer des schwersten Gehirns - 2900 Gramm - geistig zurückgeblieben war.
Da der wichtigste Teil des Gehirns Nervenzellen oder Neuronen (sie bilden die graue Substanz) sind, kann davon ausgegangen werden, dass je größer das Gehirn ist, desto mehr Neuronen enthält es. Und je mehr Neuronen, desto besser funktionieren sie. Aber im Gehirn gibt es nicht nur Neuronen, sondern auch Gliazellen (sie erfüllen eine unterstützende Funktion, steuern die Migration von Neuronen, versorgen sie mit Nährstoffen und beteiligen sich nach jüngsten Daten auch an Informationsprozessen). Zusätzlich wird ein Teil der Gehirnmasse durch weiße Substanz gebildet, die aus leitenden Fasern besteht. Das heißt, es gibt einen Zusammenhang zwischen der Größe des Gehirns und der Anzahl der Neuronen, aber keinen direkten. Und es gibt offensichtlich keinen Zusammenhang zwischen Gehirngröße und Intelligenz.
MYTHOS 2. NERVENZELLEN WIEDERHERSTELLEN
Da sich Neuronen nicht teilen, wird seit langem angenommen, dass die Bildung neuer Nervenzellen nur während der Embryonalentwicklung erfolgt. Wissenschaftler entdeckten, dass dies nicht vor einigen Jahren war. Es stellte sich heraus, dass es im Gehirn erwachsener Laborratten und Mäuse Zonen gibt, in denen neue Neuronen geboren werden - die Neurogenese. Ihre Quelle sind Nervengewebestammzellen (neurale Stammzellen). Es wurde später festgestellt, dass Menschen auch solche Zonen haben. Untersuchungen haben gezeigt, dass neue Neuronen aktiv Kontakte zu anderen Zellen knüpfen und an Lernen und Gedächtnis beteiligt sind. Wiederholen wir: bei erwachsenen Tieren und Menschen.
Darüber hinaus begannen Wissenschaftler zu untersuchen, welche externen Faktoren die Geburt von Neuronen beeinflussen können. Und es stellte sich heraus, dass die Neurogenese durch intensives Lernen, durch Anreicherung der Umweltbedingungen und durch körperliche Aktivität gefördert wird. Und der stärkste Faktor, der die Neurogenese hemmt, war Stress. Nun, dieser Prozess verlangsamt sich mit dem Alter. Was in diesem Fall für Labortiere gilt, kann vollständig auf den Menschen übertragen werden. Darüber hinaus bestätigen Beobachtungen und Studien am Menschen dies. Das heißt, um die Bildung neuer Nervenzellen zu fördern, müssen Sie das Gehirn trainieren, neue Fähigkeiten erlernen, mehr Informationen auswendig lernen, Ihr Leben mit neuen Erfahrungen diversifizieren und einen körperlich aktiven Lebensstil führen. Dies führt im Alter zu dem gleichen Effekt wie in jüngeren Jahren. Aber Stress für die Geburt neuer Neuronen ist destruktiv.
Das Gehirn kann auf einem Laufband aufgepumpt werden
Eine von einem internationalen Wissenschaftlerteam geleitete und in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlichte Studie hat gezeigt, dass Aerobic-Übungen (Laufbandübungen) im Alter den Hippocampus aufbauen, einen Bereich des Gehirns, der für das Gedächtnis und das räumliche Lernen sehr wichtig ist. Sein Volumen wurde in einem Magnetresonanz-Imager bestimmt. Es wird angenommen, dass der Hippocampus mit zunehmendem Alter um 1-2% pro Jahr schrumpft. Experten glauben, dass diese Atrophie des Hippocampus direkt mit der altersbedingten Schwächung des Gedächtnisses zusammenhängt. Bei älteren Probanden, die ein Jahr lang auf einem Laufband beschäftigt waren, nahm das Volumen des Hippocampus nicht nur nicht ab, sondern nahm sogar zu und verbesserte auch das räumliche Gedächtnis im Vergleich zur Kontrollgruppe. Der Grund liegt wiederum in der Stimulierung der Bildung neuer Neuronen.
Stress schädigt das Gehirn. Interessante Lebenserholungen
Stress in der Kindheit ist besonders schlecht für das Gehirn. Seine Folgen wirken sich auf die Psyche, das Verhalten und die intellektuellen Fähigkeiten eines Erwachsenen aus. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, die schädlichen Auswirkungen von frühem Stress auszugleichen. Wie israelische Wissenschaftler an Laborratten gezeigt haben, können Sie helfen, wenn Sie den Lebensraum des Opfers bereichern. Stress zerstört das Gehirn durch Hormone, zu denen in den Nebennieren produzierte Kortikosteroide sowie Hypophysen- und Schilddrüsenhormone gehören. Ihr erhöhter Spiegel führt zu Veränderungen der Dendriten - kurze Prozesse von Neuronen, verringert die synaptische Plastizität, insbesondere im Hippocampus, verlangsamt die Bildung neuer Nervenzellen im Gyrus dentatus des Hippocampus und so weiter. Solche Störungen während der Entwicklung des Gehirns bleiben nicht unbemerkt.
Experten des Instituts für das Studium der affektiven Neurowissenschaften der Universität Haifa teilten Laborratten in drei Gruppen ein. Einer war in jungen Jahren drei Tagen Stress ausgesetzt, der zweite wurde nach Stress in eine angereicherte Umgebung gebracht, der dritte wurde als Kontrolle belassen. Ratten, die in einer angereicherten Umgebung leben mussten, wurden in einen großen Käfig gebracht, in dem sich viele interessante Gegenstände befanden: Plastikboxen, Zylinder, Tunnel, Plattformen und Laufräder.
Beim Testen zeigten Ratten aus der Stressgruppe erhöhte Angst und verringerte Neugier und lernten schlechter.
Sie waren weniger motiviert, eine neue Umgebung zu erkunden, was mit dem Verlust des Lebensinteresses verglichen werden kann, der häufig bei einer Person in einem depressiven Zustand auftritt. In einer angereicherten Umgebung zu sein, kompensierte jedoch alle stressbedingten Verhaltensstörungen.
Wissenschaftler schlagen vor, dass die Anreicherung der Umwelt das Gehirn aus mehreren Gründen vor Stress schützt: Sie stimuliert die Produktion von Proteinen - Nervenwachstumsfaktoren, aktiviert Neurotransmittersysteme und begünstigt die Bildung neuer Nervenzellen. Sie veröffentlichten die Ergebnisse im PLoS ONE Magazin. Diese Ergebnisse stehen in direktem Zusammenhang mit Waisenkindern, deren frühe Kindheit in einem Waisenhaus verbracht wurde. Nur ein interessantes und ereignisreiches Leben, das die Adoptiveltern für sie zu schaffen versuchen, wird dazu beitragen, die schwierige Lebenserfahrung zu glätten.
MYTHOS 3. MENSCHLICHES GEHIRN ARBEITET BEI 10/6/5 / 2%
Diese Idee war bis vor kurzem sehr verbreitet. Normalerweise wurde als Begründung angeführt, dass das Gehirn ein latentes Potenzial hat, das wir nicht nutzen. Moderne Forschungsmethoden unterstützen diese These jedoch nicht. „Als wir lernten, die elektrische Aktivität einzelner Neuronen zu registrieren, stellte sich heraus, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt nur sehr wenige Neuronen am Messpunkt aktiv sind“, sagt Olga Svarnik, Leiterin des Labors für systemische Neurophysiologie und neuronale Schnittstellen des NBIK-Zentrums des russischen Forschungszentrums „Kurchatovsky Institut.
Es gibt ungefähr 1012 Neuronen im Gehirn (die Anzahl wird ständig verfeinert) und sie sind sehr spezialisiert: Einige sind beim Gehen elektrisch aktiv, andere - während sie ein mathematisches Problem lösen, andere - während eines Liebesdatums usw. Es ist schwer vorstellbar, was passieren würde, wenn sie Entscheide dich plötzlich, gleichzeitig Geld zu verdienen! „So wie wir nicht alle unsere Erfahrungen gleichzeitig realisieren können, können wir nicht gleichzeitig Auto fahren, Seil springen, lesen und so weiter“, erklärt Olga Svarnik, „so auch alle unsere Nervenzellen kann und soll nicht gleichzeitig aktiv sein. Das heißt aber nicht, dass wir das Gehirn nicht hundertprozentig nutzen."
"Dies wurde von jenen Psychologen erfunden, die selbst das Gehirn zu zwei Prozent nutzen", behauptet Sergei Saveliev in einem Interview mit einem Reporter kategorisch. - Das Gehirn kann nur vollständig genutzt werden, nichts kann darin ausgeschaltet werden. Nach physiologischen Gesetzen kann das Gehirn nicht weniger als die Hälfte arbeiten, denn selbst wenn wir nicht denken, wird ein konstanter Stoffwechsel in Neuronen aufrechterhalten. Und wenn eine Person beginnt, intensiv mit ihrem Kopf zu arbeiten, um einige Probleme zu lösen, verbraucht das Gehirn fast doppelt so viel Energie. Alles andere ist Fiktion. Und kein Gehirn kann trainiert werden, um seine Arbeit um das Zehnfache zu intensivieren."
MYTHOS 4. Jede Aktion reagiert auf ihren Teil des Gehirns
In der Tat unterscheiden Neurowissenschaftler im Kortex der Hemisphären des menschlichen Gehirns Zonen, die mit allen Sinnen verbunden sind: Sehen, Hören, Riechen, Berühren, Schmecken sowie assoziative Zonen, in denen Informationen verarbeitet und synthetisiert werden. Die Magnetresonanztomographie (MRT) zeichnet die Aktivität bestimmter Bereiche während verschiedener Aktivitäten auf. Aber die Gehirnkarte ist nicht absolut, und es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass die Dinge viel komplizierter sind. Zum Beispiel sind nicht nur das bekannte Broca-Gebiet und das Wernicke-Gebiet am Sprachprozess beteiligt, sondern auch andere Teile des Gehirns. Und das Kleinhirn, das schon immer mit Bewegungskoordination in Verbindung gebracht wurde, ist an einer Vielzahl von Gehirnaktivitäten beteiligt.
Mit der Frage, ob es eine Spezialisierung im Gehirn gibt, wandte sich „Details of the World“an Olga Svarnik: „Es gibt eine Spezialisierung im Gehirn auf der Ebene der Neuronen, und sie ist ziemlich konstant“, antwortete der Spezialist. - Es ist jedoch schwieriger, eine Spezialisierung auf der Ebene der Strukturen zu unterscheiden, da völlig unterschiedliche Neuronen nebeneinander liegen können. Wir können über eine Ansammlung von Neuronen sprechen, wie z. B. Spalten, wir können über Segmente von Neuronen sprechen, die gleichzeitig aktiviert werden, aber es ist unmöglich, wirklich große Bereiche auszuwählen, die zum Hervorheben üblich sind. Die MRT spiegelt die Aktivität des Blutflusses wider, nicht jedoch die Arbeit einzelner Neuronen. Wahrscheinlich können wir anhand der Bilder, die durch MRT erhalten wurden, erkennen, wo mehr oder weniger wahrscheinlich die eine oder andere Spezialisierung von Neuronen zu finden ist. Aber es scheint mir falsch zu sagen, dass eine Zone für etwas verantwortlich ist."
Mythos 5. Das Gehirn ist ein Computer
Laut Olga Svarnik ist der Vergleich des Gehirns mit einem Computer nichts anderes als eine Metapher: „Wir können uns vorstellen, dass es bestimmte Algorithmen im Gehirn gibt, dass eine Person Informationen gehört hat und etwas tut. Aber zu sagen, dass unser Gehirn so funktioniert, wäre falsch. Im Gegensatz zu einem Computer gibt es im Gehirn keine Funktionsblöcke. Beispielsweise wird angenommen, dass der Hippocampus eine Struktur ist, die für das Gedächtnis und die räumliche Orientierung verantwortlich ist. Aber Neuronen im Hippocampus verhalten sich unterschiedlich, sie haben unterschiedliche Spezialisierungen, sie funktionieren nicht als Ganzes."
Und hier ist, was der Biologe und Popularisierer der Wissenschaft, Alexander Marko, zu demselben Thema denkt (Institut für Paläontologie, Russische Akademie der Wissenschaften): „In einem Computer haben alle Signale, die zwischen Elementen logischer Schaltkreise ausgetauscht werden, dieselbe Natur - elektrisch, und diese Signale können nur von einem von zwei empfangen werden Werte - 0 oder 1. Die Informationsübertragung im Gehirn basiert nicht auf einem Binärcode, sondern auf einem ternären. Wenn das Erregungssignal mit Eins korreliert und sein Fehlen mit Null, kann das Hemmsignal mit minus Eins verglichen werden. Tatsächlich verwendet das Gehirn mehrere Dutzend Arten chemischer Signale - es ist, als ob Dutzende verschiedener elektrischer Ströme in einem Computer verwendet würden … Und Nullen und Einsen könnten Dutzende verschiedener beispielsweise Farben haben.
Der wichtigste Unterschied besteht darin, dass die Leitfähigkeit jeder einzelnen Synapse … je nach den Umständen variieren kann. Diese Eigenschaft wird als synaptische Plastizität bezeichnet. Es gibt noch einen radikaleren Unterschied zwischen dem Gehirn und einem elektronischen Computer. In einem Computer wird die Hauptspeichermenge nicht in den logischen elektronischen Schaltkreisen des Prozessors gespeichert, sondern separat in speziellen Speichervorrichtungen. Es gibt keine Bereiche im Gehirn, die speziell für die Langzeitspeicherung von Erinnerungen vorgesehen sind. Der gesamte Speicher wird in derselben Struktur von interneuronalen synaptischen Verbindungen aufgezeichnet, die gleichzeitig ein grandioses Computergerät ist - ein Analogon eines Prozessors."
