Статьи
Статья

Трансформации мозга

Головной мозг — не такая уж неизменная часть человека, как может показаться. Он меняется в ходе эволюции, а также в течение жизни по мере обучения. Но особенно удивительные изменения происходят в экстремальных для человека условиях. Мы собрали самые удивительные исследования на тему трансформаций мозга.

Уменьшение мозга в Антарктиде

В декабре стали известны результаты эксперимента в Антарктиде, который возглавила Симона Кюн из Института развития человека Макса Планка в Берлине. По заданию ученых девять добровольцев — пятеро мужчин и четыре женщины — провели 14 месяцев на немецкой станции в Антарктиде. Когда же они вернулись, оказалось, что это путешествие привело к уменьшению объема их мозга. Сравнивая МРТ-снимки восьмерых участников, полученные до и после экспедиции, ученые отметили, что особо пострадала область, ответственная за обработку пространственной информации: гиппокамп. Эта зона также связана с формированием эмоций и консолидацией памяти — переходом кратковременной памяти в долгосрочную. Как и в любом исследовании, помимо экспериментальной группы существовала контрольная: в ней были люди того же возраста и пола, которые оставались на Большой земле. У них за то же время гиппокамп немного увеличился. Самые заметные перемены затронули зубчатую извилину, которая расположена в глубине борозды гиппокампа: у полярников она уменьшилась на 7,2%. Это одна из немногих областей мозга, способная к нейрогенезу — образованию новых нервных клеток у взрослых организмов.

Об изменениях в головном мозге полярников свидетельствовал и анализ крови: количество белка, отвечающего за деление клеток в мозге, снизилось. И даже когда участники уже вернулись домой, этот показатель так и не вернулся в норму. Ученые проверяли когнитивные способности участников до, после и во время эксперимента. По мере пребывания на полярной станции добровольцы все хуже справлялись с тестами на внимание и ориентацию в пространстве. Авторы исследования не спешат с выводами, в будущем они хотели бы провести более масштабный эксперимент. В качестве основной причины трансформации мозга у человека в Антарктиде они называют длительную социальную и экологическую депривацию.

Космос скукоживает мозг

Как показывают исследования американских, российских и бельгийских ученых, мозг космонавтов также претерпевает значительные изменения во время длительных экспедиций на МКС. Отчасти это связано с изоляцией, отчасти — с невесомостью. Сравнив МРТ-снимков до полета и после, ученые установили, что кора головного мозга у космонавтов в ходе продолжительных миссий уменьшается в объеме и сдвигается вверх по черепной коробке. В то же время центральная борозда, разделяющая лобную и теменную зону, сужается. При этом нарушается циркуляция спинномозговой жидкости в теменных долях. Ученые констатируют сокращение объема серого вещества в височной области коры в среднем на 3%. Уменьшается и количество белого вещества. В отличие от серого, оно не восстановилось даже через полгода после возвращения на Землю.

Некоторые космонавты жалуются на ухудшение зрения после полета. Ученые объясняют это изменениями в структуре мозга, которые приводят к отеку диска зрительного нерва. В рамках американского исследования было получено динамичное изображение трансформации мозга одного из космонавтов в ходе полета, и специалисты могли своими глазами наблюдать, как происходит процесс смещения мозга вверх в черепной коробке.

Мозг и эволюция

У одного из самых древних гоминидов, останки которого были найдены недалеко от южного края Сахары в 2001 году, мозг очень небольшой: примерно 350 см³. Палеонтологам удалось проследить эволюцию размера мозга человека: от данного вида Sahelanthropus tchadensis до Homo sapiens. В целом он неуклонно рос, однако в какой-то момент эволюция пошла вспять: у верхнепалеолитических людей и даже неандертальцев был более крупный мозг, чем у современного человека. Ученые приводят разные цифры, оценивая объем «думающего» органа у поздних неандертальцев: от 1460 см3 до 1500 см3 (у мужчин). Человек эпохи верхнего палеолита имел мозг объемом около 1500 см3. Современный среднестатистический мужчина обладает мозгом размером 1425 см3, а женщина — 1350 см3.

«Уменьшение мозга началось примерно 25 000 лет назад и вполне ощутимо продолжалось еще около 10 000 лет, — рассказывает известный антрополог Станислав Дробышевский, доцент биологического факультета МГУ им. Ломоносова, научный редактор "Антропогенез.ру". — Многих это повергает в замешательство: неужели древние люди были умнее нас? Как так? Ведь они имели более низкую, примитивную культуру! Но давайте представим, в каких тяжелейших условиях жили наши далекие предки. И сколько знаний и сведений они должны были хранить в голове: как делать орудия труда, как добывать огонь, как строить жилище, как выслеживать добычу и как ее поймать, выпотрошить, приготовить, что можно есть, а что нельзя, как защититься от хищников или паразитов? А еще помнить мифы и предания. И все это в одной голове! Без преувеличения, они были универсалами». Современный человек получает все готовое: еду, одежду, информацию — поэтому ему не нужно напрягать свой мозг. Сытая, безопасная, размеренная жизнь не располагает к неустанной интеллектуальной работе, поэтому мозг «одомашненного» человека уменьшился по сравнению с «диким». И, вероятно, в будущем наш мозг будет еще больше уменьшаться.

Как профессия влияет на мозг?

Профессиональная деятельность тоже влияет на мозг, что доказывают новейшие исследования ученых, проведенные с помощью МРТ. Однообразные действия на работе приводят к тому, что мозг уменьшается. Например, у профессиональных шахматистов снижен объем серого вещества в затылочно-височной доле, участвующей в представлении объектов относительно друг друга, и уменьшен объем хвостатого ядра, отвечающего за принятие решений. Сканирование их голов показало, что у них также наблюдается сокращение пропускной способности медиального продольного пучка, который передает информацию от зрительных зон к исполнительным областям. Как ни странно, эта картина напоминает изменения в мозге алкоголиков. По предположениям ученых, это связано с тем, что при игре профессиональные шахматисты используют части мозга, участвующие в переработке сенсорной информации, а не те, которые связаны с интеллектом и логикой.

Исследование мозга программистов показало, что они также не пользуются структурами, связанными с логикой. Во время работы у них активируются зоны мозга, отвечающие за память, внимание и языковые способности, как и у профессиональных лингвистов. Акустики, работающие со звуками, имеют лучше развитую слуховую кору, в которой больше пальцеобразных извилин, заполненных белым веществом. У профессиональных музыкантов увеличена зона мозга, отвечающая за мелкую моторику и, в частности, движения пальцев.

У таксистов значительно увеличен гиппокамп. Как мы уже сказали, это область мозга, отвечающая за переход кратковременной памяти в долговременную и обрабатывающая пространственную информацию об окружающей среде. По мнению ученых, это связано с необходимостью запоминать сотни маршрутов и объездных путей. Объем серого вещества, как известно, увеличивается в процессе обучения.

Исследователи из Университетского колледжа Лондона делали сканирование головы стажерам транспортных компаний, которые учатся по три-четыре года и запоминают 25 000 лондонских улиц. У отличников ученые увидели увеличение гиппокампа, а у двоечников таких изменений в мозгу не было. Ученые предупреждают, что водители, пользующиеся навигатором, выключают свой гиппокамп и не дают своему мозгу развиваться.

Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.