Мозг гонщика похож на динозавра

Необходимость дублирования принятия решений в мозге эволюционно обусловлена

Мозг человека отделен от мозга шимпанзе широчайшей эволюционной пропастью. Но при принятии решений он может преодолеть и куда больший промежуток, опустившись до уровня доисторических рептилий. Для этого человека нужно смертельно испугать.

Границы познания человеческим разумом до сих пор вызывают дебаты среди ученых и в околонаучных кругах. Однако, как выясняется, иной раз наш «совершенный» мозг при принятии решений готов опуститься до уровня динозавров. Это позволяет человеку принимать быстрые решения, полагаясь на очень простой алгоритм, который ящеры выработали более ста миллионов лет назад и которым пользовались либо в погоне за добычей, либо во время бегства от хищников.

Конечно, жизнь современного человека таит в себе мало первобытных опасностей. Тем не менее, у Пита Триммера, руководившего междисциплинарной исследовательской группой из Бристольского университета, есть все основания полагать, что

любители экстремального спорта, лихие автолюбители, да и обычные люди, столкнувшись со смертельной опасностью, мало чем отличаются от доисторических рептилий.

Как показало компьютерное моделирование, такое «понижение передачи» в мозге является залогом выживания.

Наука накопила уже солидный опыт, свидетельствующий в пользу того, что мозг человека имеет две независимых системы принятия решений. Одна из них, более древняя, представлена подкорковой областью таламуса и гипоталамуса, вторая же функционирует с помощью коры головного мозга.

Промежуточный мозг

Промежуточный мозг (diencephalon) интегрирует сенсорные, дви­гательные и вегетативные реакции, необходимые для целостной деятельности организма. Основными образованиями промежуточного мозга являются таламус, гипоталамус, который состоит из свода и эпифиза, и таламической области, которая включает в себя таламус, эпиталамус и метаталамус.

Таламус

Таламус (thalamus, зрительный бугор) — структура, в которой происходит обработка и интеграция практически всех сигналов, идущих в кору большого мозга от спинного, среднего мозга, моз­жечка, базальных ганглиев головного мозга. В ядрах таламуса проис­ходит переключение информации, поступающей от экстеро-, проприорецепторов и интероцепторов и начинаются таламокортикальные пути.

Учитывая, что коленчатые тела таламуса являются подкорковыми центрами зрения и слуха, а узел уздечки и переднее зрительное ядро участвуют в анализе обонятельных сигналов, можно утверж­дать, что зрительный бугор в целом является подкорковой «станцией» для всех видов чувствительности. Здесь раздражения внешней и внутренней среды интегрируются, после чего поступают в кору большого мозга.

Зрительный бугор является центром организации и реализации инстинктов, влечений, эмоций. Возможность получать информацию о состоянии множества систем организма позволяет таламусу уча­ствовать в регуляции и определении функционального состояния организма в целом (подтверждением тому служит наличие в таламусе около 120 разнофункциональных ядер). Ядра образуют свое­образные комплексы, которые можно разделить по признаку проекции в кору на 3 группы: передняя проецирует аксоны своих нейронов в поясную извилину коры большого мозга; медиальная — в лобную долю коры; латеральная — в теменную, височную, за­тылочную доли коры. По проекциям определяется и функция ядер. Такое деление не абсолютно, так как одна часть волокон от ядер таламуса идет в строго ограниченные корковые образования, дру­гая — в разные области коры большого мозга.

Долгое время ученым необходимость наличия подкорковой системы представлялась неочевидной. Зачем человеку архаичная область мозга, отвечающая за принятие порой грубых и очень простых решений. Да, эта система имеет большие преимущества в скорости по сравнению со сложной системой коры головного мозга, но жизнь современного человека практически лишена ситуаций, требующих мгновенной реакции — мы не живем в лесу, не охотимся на дичь, да и силы природы в какой-то мере научились себе подчинять. При этом на построение и поддержку работы подкорковой системы принятия решений тратятся значительные ресурсы организма.

Не логична ли в этом случае постепенная атрофия таламуса? Не грозит ли нам сокращение его функций до уровня перевалочного пункта для нервных импульсов от рецепторов к коре головного мозга? Не уменьшится ли, в конце концов, в будущем за счёт него общий объём нашего мозга?

Бристольские учёные уверены, что ответ на эти вопросы останется отрицательным.

Их аргументация изложена в статье, появившейся в свежем выпуске Proceedings of the Royal Society B.

Триммер и его коллеги построили математическую модель принятия решений человеческим мозгом. Работает она следующим образом. Сигнал из внешнего мира поступает через рецепторы в таламус, где происходит мгновенный примитивный анализ опасности положения, в котором находится счастливый обладатель головного мозга.

Кора головного мозга

Кора головного мозга представляет собой тонкий слой нервной ткани , образующей множество складок. Общая поверхность коры составляет примерно 2200 кв.см. Толщина коры в различных частях больших полушарий колеблется от 1,3 до 4,5 мм, а общий объем составляет 600 куб.см. В состав коры входит 10 000 - 100 000 млн нейронов и еще большее число глиальных клеток (точное число которых еще не известно). В коре наблюдается чередование слоев, содержащих преимущественно тела нервных клеток , со слоями, образованными в основном их аксонами . Более 90% всех областей коры имеет типичное шестислойное строение и называется изокортексом . Слои нумеруются с поверхности вглубь:

1. Молекулярный слой коры головного мозга - образован волокнами, сплетенными между собой, содержит мало клеток.

2. Наружный зернистый слой коры головного мозга - характеризуется густым расположением мелких нейронов самой различной формы. В глубине располагаются малые пирамидные клетки (названные так благодаря своей форме).

3. Наружный пирамидный слой коры головного мозга - состоит в основном из пирамидных нейронов разной величины, более крупные клетки лежат более глубоко.

4. Внутренний зернистый слой коры головного мозга - характеризуется рыхлым расположением мелких нейронов различной величины, мимо которых проходят плотные пучки волокон перпендикулярно к поверхности коры.

5. Внутренний пирамидный слой коры головного мозга - состоит в основном из средних и больших пирамидных нейронов, апикальные дендриты которых простираются до молекулярного слоя.

6. Слой веретеновидных клеток коры головного мозга ( фузиформных клеток коры головного мозга ) - в нем расположены веретеновидные нейроны, глубинная часть этого слоя переходит в белое вещество головного мозга.

На основании плотности, расположения и формы нейронов кора головного мозга делится на несколько полей, которые в некоторой степени совпадают с зонами, которым на основании физиологических и клинических данных приписывают определенные функции.

С помощью электрофизиологических методов установлено, что в коре можно различить области трех типов в соответствии с функциями, которые выполняют находящиеся в них клетки: сенсорные зоны коры головного мозга , ассоциативные зоны коры головного мозга и двигательные зоны коры головного мозга . Взаимосвязи между этими зонами позволяют коре большого мозга контролировать и координировать все произвольные и некоторые непроизвольные формы деятельности, включая такие высшие функции, как память , учение , сознание и свойства личности.

Функции некоторых участков коры, в частности обширных передних областей - префронтальных зон коры головного мозга - остаются еще неясными. Эти области, а также ряд других участков мозга, называют немыми зонами коры головного мозга , так как при раздражении их электрическим током не возникает никаких ощущений или реакций. Предполагают, что эти зоны ответственны за наши индивидуальные особенности, или личность . Удаление этих зон или перезку проводящих путей, идущих от них к остальному мозгу ( префронтальную лоботомию ) применяли для снятия у больных острого возбуждения , но от этого пришлось отказаться из-за таких побочных эффектов, как снижение уровня сознания и интеллекта , способности к логическому мышлениию и способности к творчеству . Эти побочные эффекты косвенно указывают на функции, выполняемые префронтальными зонами.

Если уровень опасности не превышает определенный уровень, то система передает этот сигнал дальше в область коры головного мозга, которая анализирует сложившуюся ситуацию, параллельно накапливая дополнительные данные об окружающем мире и строя более детальную картину происходящего. В качестве интерфейса между системой принятия решений и действием выступает мозжечковая миндалина, которая включается, если анализ ситуации покажет превышение уровня опасности на любом из уровней принятия решений.

Таким образом, подкорковая область мозга позволяет пусть и грубо, но очень оперативно среагировать на внешние обстоятельства — увернуться от удара, свернуть на большой скорости и избежать столкновения на дороге и так далее. Кора же головного мозга позволяет более деликатно ответить внешним факторам — увернуться от удара, одновременно производя подсечку, свернуть с дороги, но не угодить в кювет.

Таламус развился у животных много миллионов лет назад, как защитная реакция против истребления хищными организмами.

Однако в ходе эволюции выгода от умения ориентироваться в ситуациях, имеющих несколько способов решения, стала давать дополнительные преимущества.

Воспользоваться ими суждено было только млекопитающим. Толщина коры их головного мозга, сформировавшегося под эволюционной нагрузкой со стороны быстрых и ловких, но не очень умных пресмыкающихся хищников, намного превосходит таковую у пресмыкающихся и птиц. Тем не менее, более совершенные разумом создания не спешат расставаться с более древними разработками природы, выдержавшими проверку в течение многих миллионов лет.

И даже человеку, при всём непревзойдённом в животном мире совершенстве его коры, пока придётся смириться с наличием грубой дублирующей системы — по крайней мере, до тех пор, пока ему суждено самостоятельно управлять скоростным автотранспортом.