«Переводы»: Парадокс слоновьего мозга. Почему размер не влияет на эффективность работы? Факты о мозге

Мозг любого живого существа - пожалуй, самый загадочный и малоизученный орган. Функционирование отдельных видов клеток и отделов мозга четко выяснено и описано, но объяснить, каким образом мозг функционирует как единое целое науке пока не удалось. Хотя, достоверности ради, надо сказать, что в последние годы прогресс в подобных исследованиях все-таки наблюдается.

метод абляции – заключается в удалении одного из отделов мозга и последующем наблюдении поведения организма;
транскраниальная магнитная стимуляция - оценка возбудимости головного мозга при помощи магнитных импульсов.
электрофизиология - регистрация электрических импульсов активности мозга;
электрическая стимуляция - стимуляция отдельных областей мозга с помощью электрических импульсов.

НаучФильм. Головной мозг

Размер головного мозга 20-ти разных живых существ, индекс энцефализации

Проводя исследования, ученые выяснили, что величина головного мозга дифференциируется у разных животных, причем наблюдается разное соотношение величины мозга и массы тела живого существа. Чем больше масса мозга относительно массы тела, тем больше мозговой ткани используется для решения познавательных задач. Поэтому было введено такое понятие, как коэффициент энцефализаии – относительное соотношение массы тела и величины мозга млекопитающего. Он высчитывается по формуле:

где m – масса мозга, г; M – масса тела, г.

Индекс энцефализации дает возможность изучить потенциальные возможности различных видов.

Размер мозга не влияет на интеллект

Следует детальнее рассмотреть эту аксиому на примерах животных разных классов и видов.

Классификация начинается самой большой цифрой (самым умным из животных) и продолжается в порядке спадания.

Бутылконосый дельфин . Мозг весит 1550 г, коэффициент энцефализации составляет 4,14
Лиса – 53г, коэффициент =1,6
Слон – 7843 г, коэффициент = 1,3
Собака – 64 г, коэффициент = 1,2
Макака – 62г, коэффициент = 1,19
Осел – 370г, коэффициент = 1,09
Кошка – 35 г, коэффициент = 1,0
Воробей – 1,0г, коэффициент = 0,86
Жираф – 680г, коэффициент = 0,66
Лошадь – 510г, коэффициент = 0,9
Овца – 140г, коэффициент = 0,8
Кашалот – 7800 г, коэффициент = 0,58
Кролик – 12г, коэффициент = 0,4
Крыса – 2г, коэффициент = 0,4
Носорог – 500г, коэффициент = 0,37
Еж – 3.3г, коэффициент = 0,3
Мышь полевая – 0,2г, коэффициент = 0,22
Зеленая ящерица 0,1г, коэффициент = 0,04
Комнатная муха – 0,0002г, коэффициент = 0,02
Гадюка – 0,1г, коэффициент = 0,005

Итак, самым похожим на человека по величине коэффициента энцефализации является дельфин.

Как видим, стереотип о невысоких умственных способностях, например, осла, жирафа и овцы не имеет под собой основания.

Интересный факт: у насекомых мозга нет, роль центральной нервной системы у них выполняют нервные узлы - ганглии. Теоретически, если таракан останется без головы, он умрет от того, что не сможет есть.

Доведено также, что мыслительные способности организма зависят не только от величины мозга, а в немалой степени – от числа связей между нейронами.

Предупреждение усыхания мозга у людей

Следует детальнее рассмотреть мозг человека, так как именно этот орган при более детальном изучении может дать ответы на вечные вопросы, касающиеся нашего развития и жизнедеятельности.

Мозг новорожденного весит 365 г, ребенка 2 лет – 930 г, 6 лет – 1211 г, взрослого человека – 1400 г. Коэффициент энцеффализации мозга человека возрастом более 18 лет равен 6,74.

Интересно, что существует различие между мозгом мужчины и женщины. Первые зарегистрированные исследования половых различий мозга провел Френсис Гаттон еще в 1882 году. Позднее ученые из авторитетных, всемирно известных исследовательских институтов доказали, что мозг мужчины в среднем на 125 гр. больше, чем мозг женщины. Кроме того, существуют так же расовые и национальные различия. К примеру, обладателями самого легкого мозга являются австралийцы – 1185 г, самого тяжелого – европейцы – 1375 г.. При том у англичан мозг весит в среднем – 1346 г, у французов – 1280 г, у корейцев – 1376 г, у японцев – 1313 г. Лидеры – немцы, их мозг весит 1425 г. Мозг у россиян меньше немецкого на 26 граммов. У афроамериканцев мозг в среднем весит 1223 г, это на 100 г меньше, чем у белокожего населения США.

В течении жизни мозг может менять свой вес в сторону усыхания. В основном, гиппокамп уменьшается у людей, страдающих от депрессии и шизофреников. В настоящее время ученым известно, одни участки мозга стареют быстрее, чем другие. Вследствие возрастных изменений, потеря в объеме может доходить до 10%. Как установили ученые из медицинского центра университета Раш, к и усыханию мозга в старшем воздасте приводит дефицит витамина В 12 , а так же такое заболевание, как сахарный диабет.

Как избежать этого и предупредить высыхание серого вещества?

Ответ прост: нужно почаще употреблять в пищу продукты, содержащие этот самый витамин В 12 . В самых больших количествах он содержится в молоке, яйцах, мясе, птице, рыбе.

Очень полезны в этом плане бобы, фасоль, бананы, зерновой хлеб – именно в этих продуктах содержатся глюциды (медленные углероды), которые замедляют процессы старения мозга. Следует заниматься спортом: даже незначительные нагрузки стимулируют насыщение крови кислородом, соответственно в мозг поступает значительно больше питательных веществ. Очень важно установить для себя правильное питание, основными правилами котрого является ограниченое количество сладкого, а так же разнообразие в пище: мозг не любит диеты, где в течении нескольких недель нужно питаться однообразно.

Только правильный подход к собственному образу жизни позволит сохранить молодость мозга и увеличить уровень IQ.

Вес мозга нормальных людей колеблется от 1020 до 1970 граммов. Мозг мужчин весит на 100 - 150 граммов больше, чем мозг женщин. Между отдельными расами серьезной разницы нет. Во всяком случае, не европейцы занимают ведущее место. Средний вес мозга африканских негров 1316, европейцев - 1361, в том числе немцев - 1291, швейцарцев - 1327, русских -1377 граммов. Вес мозга японцев - 1374, а бурят - даже 1508 граммов.

А как узнать, сколько весил мозг у наших далеких предков? Величину головного мозга можно определить по размерам черепа. У наиболее крупного представителя современных человекообразных обезьян объем мозговой коробки невелик - 440 - 510 кубических сантиметров. При переходе от высшей обезьяны к примитивному человеку произошло значительное увеличение мозга. У питекантропа он колебался от 750 до 900, у синантропа увеличился до 915 - 1225 кубических сантиметров, то есть догнал мозг современной женщины. Объем черепной коробки африканского неандертальца достиг 1325, а европейского - 1610 кубических сантиметров. Наконец, кроманьонцы были по-настоящему башковитыми ребятами с объемом мозга до 1880 кубических сантиметров.

Дальше величина мозга пошла на убыль. Раскопки в древнеегипетских пирамидах дают возможность сравнить размеры черепа фараонов на протяжении нескольких тысячелетий. За какие-то 2 - 3 тысячи лет от царствования первой династии фараонов до 18-й династии емкость черепа упала с 1414 до 1379 кубических сантиметров, примерно на кубический сантиметр каждые 200 лет. И у европейцев мозг значительно «усох» за последние 10 - 20 тысяч лет. Его объем у современного европейца составляет в среднем 1446 кубических сантиметров.

Может, древние были умнее нас? Вряд ли, хотя им следовало быть выдающимися мыслителями: ведь до всего нужно было доходить своим умом. Хочется надеяться, что уменьшение размеров мозга вызвано улучшением его конструкции и не сопровождается падением интеллекта.

Среди животных самым большим мозгом обладают киты. У синего кита он весит 6800 граммов, примерно в пять раз больше человеческого. Вес мозга индийского слона около 5000, северного дельфина белухи - 2350, дельфина афалины - 1735 граммов. Сравнение вроде бы не в пользу человека. Но нужно учитывать не только вес мозга, но и размер подчиненного ему хозяйства. Обычный кит - это 30 тонн жира, костей и мяса. Слон весит около 3 тысяч, белуха - 300, а человек - всего каких-то 75 килограммов. У нас 1 грамм мозга командует 50 граммами тела, а у рядового кита - пятью килограммами, почти в 100 раз большим хозяйством. Если же взять китов-гигантов весом 100 - 150 тонн, изредка попадающихся в океане, то у них на 1 грамм мозга придется свыше 20 килограммов тела - огромная нагрузка для нервных клеток.

Учёные давно заметили, что продвинутый интеллект и эволюционно развитый мозг присутствует у человека и прочих животных, зачастую демонстрирующих социальное поведение. Это сподвигло антрополога и специалиста по эволюционной психологии Робина Данбара выдвинуть гипотезу социального мозга . Согласно теории, человек развил у себя крупный мозг, чтобы иметь возможность жить большими социальными группами. Хотя в последние 20 000 лет из-за «одомашнивания» человека его мозг уменьшился в размерах, но перед этим эволюция должна была за относительно короткий срок быстро увеличить мозг гоминидов, чтобы люди смогли объединяться в большие племена.

В социальном общении очень важно распознавать так называемое «стороннее знание», то есть понимать иерархию, социальные взаимосвязи и отношения типа «она знает, что он знает» и тому подобные. Например, альфа-самец у шимпанзе выбирает себе любых самок, но при этом терпимо относится к попыткам спаривания с ними со стороны тех, кто помог ему воцариться на троне. Без достаточно продвинутого мозга такие тонкости социальной иерархии невозможно усвоить.

Сейчас группа учёных из США и Великобритании опубликовала новую научную работу «Социальные и культурные корни мозга китов и дельфинов », которая подтверждает гипотезу социального мозга.

У представителей отряда китообразных (дельфины и киты) самая продвинутая нервная система среди всех таксономических групп, и они высоко котируются по любой характеристике нейроанатомической сложности. При этом многие китообразные также организованы в иерархические социальные структуры и демонстрируют удивительную широту культурного и социального поведения, особенности которого - что редкость для животных - очень похожи на социальное поведение людей и приматов. Но до сих пор было собрано совсем мало свидетельств корреляции между крупным мозгом, социальными структурами и культурным поведением китоообразных.

У китов и дельфинов обнаружено огромное количество признаков сложнейшего социального поведения, в том числе:

взаимоотношения в сложных альянсах;
социальная передача техник охоты (обучение);
совместная охота;
сложное пение, включая пение на региональных групповых диалектах;
речевая мимикрия (имитация чужих голосов);
использование «голосовых подписей-идентификаторов», уникальных для конкретной особи;
межвидовое сотрудничество с людьми и другими животными;
аллопарентальная забота о чужом детёныше (например, со стороны самки-помощницы или «няньки»);
социальные игры.

Все эти образцы социального поведения подробно исследованы и описаны в научной прессе, но до сих пор не проводилось сравнительного изучения видов отряда китоообразных по уровню сложного социального поведения, степени применения инноваций и обучаемости новому поведению - чтобы можно было сравнить степень продвинутости социальных навыков и размер мозга. Такие исследования ранее проводились у птиц и приматов, но не у китоообразных. Сейчас этот пробел в научных знаниях устранён.

Исследователи собрали большой массив данных по каждому виду китообразных: масса тела, размер мозга, степень проявления социального общения по указанным выше признакам - и вычислили корреляцию между этими показателями. На первой диаграмме внизу показаны родственные связи между видами и размер мозга (красный соответствует большему размеру, зелёный - меньшему). На второй диаграмме - показатели по социальному поведению (социальный репертуар). В конце концов, снизу приведён график взаимосвязи между этими двумя параметрами.

Учёные выяснили, что эволюционное развитие мозга связано с социальной структурой вида и с рамером группы. Причём связь с размером группы квадратичная, то есть наиболее развитый мозг и продвинутое социальное поведение демонстрируют группы среднего размера, а не малые или большие группы.

Авторы научной работы указывают на явные параллели между морскими млекопитающими и приматами/человеком. У дельфинов и китов тоже наблюдается сочетание одновременно большого мозга, гиперсоциального поведения и разнообразия поведенческих паттернов. Именно эти качества позволили человеку размножиться в неимоверном количестве и заселить всю Землю. Учёные полагают, что у дельфинов и человека интеллектуальные способны проявились в ходе эволюции как своеобразная эволюционная реакция на необходимость жить в обществе себе подобных.

Невозможно точно определить, насколько одно животное умнее другого, IQ тестов для животных пока еще не придумали:) Но, однозначно можно составить достоверный список самых умных животных, при этом не пытаясь утверждать, что какое-то из них умнее, а какое-то глупее.

Итак, перечислим всех животных, попавших в десятку самых умных. Если кто-то не согласен, или есть что сказать, прошу в обсуждение) Знакомьтесь - самые умные животные

Приматы

К семейству приматов относятся люди, а также шимпанзе, гориллы, орангутаны, бабуины, гиббоны и мартышки.Эти животные, если не считать людей, занимают шесть первых мест в списке десяти самых умных животных, который составил биолог Эдвард Уилсон; на первом месте - шимпанзе).

Приматы имеют большой, сложный мозг, они умеют строить сложные культуры, и в какой-то степени способны контролировать свое окружение. Они могут общаться с животными своего вида, и у них развиты определенные языковые навыки.

Слоны.

Интеллект дельфинов

Бытует мнение, что - дельфины. Когда дельфинов начали изучать и дрессировать в середине прошлого века, то первые результаты этой работы показались такими необычными, и даже удивительными, (об этом много говорили, писали и снимали кино), что постепенно сложилась легенда о необычайно высоком интеллекте дельфинов; часто можно было услышать, что они - не глупее человека, только ум у них - другой. Мозг взрослого дельфина весит около 1700 граммов, а у человека - 1400. У дельфина в два раза больше извилин в коре головного мозга. В тоже время, в кубическом миллиметре его вещества относительно мало нейронов (меньше, чем в мозге приматов). Результаты исследований поведения и о физиологии мозга дельфинов весьма противоречивы. Некоторые ставят их способность к обучению примерно на уровень собаки и показывают, что до шимпанзе дельфинам очень далеко. Исследования способов общения дельфинов, напротив, подталкивает к выводам о том, что мы пока не подошли вплотную к пониманию этой формы жизни в естественных условиях и сравнивать уровень интеллекта дельфинов и шимпанзе просто некорректно. Одно свойство дельфиньего мозга совершенно уникально: он никогда, по-настоящему - не спит. Спят - поочередно - то левое, то правое полушария мозга. Дельфину необходимо, время от времени, всплывать на поверхность для дыхания. Ночью, за это, по очереди, отвечают бодрствующие половины мозга.Известно, что британская разведка во время войны использовала дельфинов в качестве диверсантов.

Собаки.

Собака - всеядное млекопитающее из семейства псовых, одомашнено более 10 тыс. лет назад.Собаки способны понимать 250 слов и жестов, считать до пяти, а также совершать простейшие математические действия.

Собака лучший друг человека, всегда рядом, всегда подаст лапу и повиляет хвостом). Стоит упомянуть, что самая умная порода собак - пудель

Коты

Коты – одни из самых умных животных

Был у знакомых кот, причем весьма чистоплотный. И приучили его ходить на унитаз, но не просто ходить, а еще и смывать за собой! Долго регулировали кнопку, чтобы мягко шла.
И как-то в один из дней хозяюшка заметила, что кот, зашедший по своим делам, что-то долго не выходит. Заглянув в сортир, она была в шоке.
Кот (в течении получаса) нажимал лапкой на слив, прислушивался и нажимал повторно.
ХОЛОДНУЮ ВОДУ В ТОТ ВЕЧЕР ОТКЛЮЧИЛИ!!!

Крысы

Мыши и крысы, использовавшиеся раньше только как подопытные животные, в наше время завоевывают все большую популярность в качестве домашних животных, особенно среди молодежи.Поэтому все чаще эти зверьки становятся пациентами ветеринарных клиник.

Крысы очень умные животные(входят в 10 самых умных животных) продолжительность жизни 2.5-3 года.

Никогда не нужно приносить вред крысам или её потомкам. Они мстительны. У их мочи могут содержаться некие элементы, которые могут нанести вред человеку. Но только в том случае он выделяется, когда крыса мстит.Крысы ловят волны. Это можно наблюдать, когда они сосредоточено смотрят в одну точку, а их голова двигается в разные стороны (влево, право)).Крыски очень игривы, они любят порезвится со своим хозяином. Они очень активны, но больше, как правило, это проявляется в ночное время.

Ворон

Ворон – птичий гений, самая умная птица. Виртуоз по части краж, ворует все, что плохо и не очень плохо лежит. Вороны не только мелкие воришки, но и похитители птенцов. Они часто собираются в стаи для того чтобы овладеть добычей, которая недоступна каждой птице в отдельности. Например, одна ворона дразнит бедную птичку, а другая в это время утаскивает яйцо прямо из-под нее, а если птицы слабые, тогда похитительница просто выбрасывает их из гнезда.Ворона хорошо знакома с гравитацией. Когда ей не удается разбить ракушку или орех с помощью клюва, она поднимается в небо и бросает их на твердую поверхность (камень, асфальт). Это также значит, что пернатые гении хорошо разбираются в свойствах грунта, могут отличить мягкий песок от камня. А ещё вороны умеют считать до пяти, но вот с дальнейшим подсчетом у особей этого вида проблемы.Гнезда вороны строят весной, вот тогда они и тащат туда все, что блестит. Там можно найти медальоны, позолоченные вещи, медную проволоку. Был случай, когда птичий гений обустроил свое жилище рукописью диссертации. Вороны делают гнезда из сухих веток, шерсти, травы, тряпья, в этом ответственном деле принимают участие самец и самка. Обычно в кладке вороны четыре-пять яиц, окрашенных в голубовато-зеленый цвет.

Птенцы вороны легко становятся ручными и при общении с человеком повышают уровень своего интеллекта. Они могут снимать шляпу с гостя, подносить вилку или ложку к столу. Хозяину ручной вороны нужно очень хорошо прятать ценные вещи, так как отучить эту птицу воровать почти невозможно.

Белки

Белки считаются умными животными, в населённых пунктах они способны кормиться из птичьих кормушек, выкапывать высаженные растения в поисках семян и селиться в помещениях, таких как мансарды.

Белок можно приручить для кормления с рук. Поскольку они приспособлены прятать излишки еды, они будут брать у вас столько, сколько вы будете предлагать. Если человек начинает прикармливать белку, она вернётся к нему через день за новой порцией. Белки, живущие в парках и садах в черте города, давно усвоили, что человек является источником продовольствия.

Эти рыжие зверюшки умнее, чем многим кажется. Ученые в лабораторных условиях попытались отобрать у белок корм. И, надо сказать, столкнулись с отчаянным сопротивлением хвостатых. Это характеризует белок как животных, умеющих постоять за себя и свою «собственность». К сожалению, это ценное качество присуще далеко не всем «разумным людям».

Свинья

Как и многие другие виды животных, свиньи отлично чувствуют время. Особенно это проявляется перед кормлением: буквально за несколько минут до него животные начинают волноваться и смотреть в сторону появления кормораздатчика. Как ни парадоксально, "интеллект" этих животных иногда служит тормозом успешного развития свиноводства. Живущие на фермах животные не любят отступлений от заведенного порядка. Даже хлопок в ладоши вызывает моментальную реакцию поросят во всем свинарнике - животные сразу отказываются от корма, настораживаются и как бы замирают в ожидании чего-то неизвестного и страшного. Лишь некоторые животные через 30 - 40 секунд начинают заниматься прежним занятием, а большинство испытывают тревогу еще 2 - 3 минуты. Не случайно лауреат Нобелевской премии академик И. П. Павлов отметил, что "самым нервным животным, окружающим нас, является свинья".

Осьминоги

Осьминог ведет придонный образ жизни, обитая среди камней, скал и водорослей. На Дальнем Востоке излюбленным укрытием его молоди являются пустые раковины приморского гребешка. Днем он менее активен, чем ночью, поэтому считается ночным животным. Робок, при приближении водолаза или аквалангиста обычно прячется под камни. Жилище свое содержит в чистоте: подметает струей воды из воронки, объедки складывают снаружи в мусорную кучу. Тащит в нору все, что найдет на дне: главное, чтобы вход был узок, а внутри - широко. Селится даже в ящиках, бидонах, шинах и резиновых сапогах. При приближении врагов спасается бегством, прячась в расщелинах скал и под камнями. У осьминогов есть защитное приспособление - автотомия: схваченное врагом щупальце может оторваться за счет сильного сокращения мышц, которые в этом случае сами себя разрывают. Самый «умный» среди всех беспозвоночных: поддается дрессировке, имеет хорошую память, различает геометрические фигуры - маленький квадрат отличает от более крупного, прямоугольник, поставленный вертикально, от прямоугольника, поставленного горизонтально, круг от квадрата, ромб от треугольника. Узнает людей, привыкает к тем, кто их кормит. Если проводить с осьминогом достаточно времени, он становится ручным. Прекрасно обучаем. Зимует в более глубоких водах, а летом переселяется на мелководье.

В начале 19 века у берегов Японии затонуло судно с дорогим корейским фарфором. Весь груз оказался на дне, причем на такой глубине, что ныряльщикам было до него не достать. Почти через сто лет одному рыбаку пришла в голову идея использовать осьминогов для подъёма фарфора со дна. К осьминогам привязывали верёвки и опускали. Через небольшой промежуток времени, когда осьминог находил себе убежище в одной из ваз, тянули за верёвку. Осьминог цепко хватался за то, что считал своим убежищем, и его вместе с грузом поднимали наверх.

«Пусть лошадь думает, у нее голова больше!» - знакомая фраза?
И вот вроде бы все логично - чем больше мозг, тем умней его счастливый обладатель. Да и примеров тому массы: всякие там букашки-таракашки с мозгом в несколько миллиграмм, мышки, белочки да синички с мозгом весом всего около 1 грамма и далее - кошки (около 30 гр.), собаки (около 100гр.) и человекообразные обезьянки с мозгом, весящим около 400 гр. - ну никак не могут тягаться с такими умниками как мы с вами, обладающими, в среднем, 1400 граммами серого вещества. Вот, пока вроде бы все правильно.

Ну, а дальше-то начинаются полные непонятки: упуская всяких лошадок и коровок с весом мозга в 300-400 граммов, у слона – вес мозга более 5 кг, а у кашалотов, вообще 7кг с лишним! Вау! Так вот кто они - самые наиумнейшие и наимудрейшие! Ан-нет!

Оказывается, что разумность как раз зависит не сколько от размеров и веса мозга, столько от соотношения его веса с общим весом всего тела. И вот тут уж человеку нет равных!

Ну, например: У людей соотношение веса тела к весу мозга составляет:…. так…. 70 кг разделить на 1,4 кг…так…. ага - в 50 раз. А вот у коровы – в 1000 раз, у собаки - в 500 раз, у шимпанзе -120 раз. Ну а если подсчитать у «умников» китов да кашалотов, то вообще получается, что вес их тела превышает вес мозга аж в 3000 раз!

В общем, наши единственные и ближайшие «по уму» родственники – это дельфины, вес мозга некоторых видов которых достигает 1700 гр., при весе тела около 135 кг.

А вот интересно, существует ли разница в весе мозга, так сказать, внутри рода человеческого? Оказывается да, существует!

Продолжаем.
Вообще, наш мозг – штука довольно таки энергоемкая и энергопотребляющая. Например, «отдыхающий» мозг потребляет 9% всей энергии организма и 20% кислорода, а «работающий», то есть думающий мозг, расходует около 25% от всех поступающих в организм питательных веществ и примерно 33% так необходимого организму кислорода. В общем, получается, что думать то и не очень то и выгодно! И даже, возникает вопрос: а зачем нам тогда такой большой и «прожорливый» мозг?

Оказывается что, как в животном мире, так и в людском, для выживания, помимо экономии энергии , очень важен еще один фактор - время реакции. И вот тут то наш большой мозг очень даже кстати! Человек использует его по сути как большой и мощный компьютер, который включается тогда, когда необходимо резко ускорить решение сложных задач, требующих огромного напряжения и быстрой реакции. Вот потому то, хотя наш мозг и безумно прожорливый, но ооочень нужный и незаменимый.

Так как же устроен это «компьютер»?