Le cerveau humain - les principes de son travail, ses capacités, les limites du stress physiologique et mental - restent un grand mystère pour les chercheurs. Malgré tous les succès de son étude, les scientifiques ne sont pas encore capables d'expliquer comment nous pensons, de comprendre les mécanismes de la conscience et de la conscience de soi. Cependant, les connaissances accumulées sur le travail du cerveau suffisent à réfuter certains des mythes courants à son sujet.
Un peuple jaloux était plus intelligent que nous?
Le volume cérébral moyen d'une personne moderne est d'environ 1400 centimètres cubes, ce qui est une valeur assez grande pour notre taille corporelle. L'homme a développé un grand cerveau pour lui-même au cours de l'évolution - l'anthropogenèse. $ CUT $ Nos ancêtres ressemblant à des singes, qui n'avaient pas de grandes griffes et de grandes dents, descendaient des arbres et prenaient vie dans des espaces ouverts, ont commencé à développer le cerveau. Bien que ce développement n'ait pas été immédiatement rapide - chez les Australopithèques, le volume du cerveau (environ 500 centimètres cubes) n'a pratiquement pas changé pendant six millions d'années. Le bond de son augmentation a eu lieu il y a deux millions et demi d'années.
Chez les premiers Homo sapiens, le cerveau a déjà considérablement augmenté - chez Homo erectus (Homo erectus), son volume varie de 900 à 1200 centimètres cubes (cela est couvert par la gamme du cerveau humain moderne). Les Néandertaliens avaient un très gros cerveau - 1400-1740 centimètres cubes, ce qui est en moyenne plus que le nôtre. Les premiers Homo sapiens sur le territoire européen - les Cro-Magnons - nous branchent simplement la ceinture avec leur cerveau: 1600-1800 centimètres cubes (bien que les Cro-Magnons soient grands - 180-190 centimètres, et les anthropologues trouvent un lien direct entre la taille et la taille du cerveau).
Le cerveau dans l'évolution humaine a non seulement augmenté, mais aussi changé dans le rapport des différentes parties. Les paléoanthropologues examinent le cerveau des hominidés fossiles à partir d'un crâne moulé - une endocrane qui montre la taille relative des lobes. Le lobe frontal s'est développé le plus rapidement, ce qui est associé à la pensée, à la conscience, à l'apparition de la parole (zone de Broca). Le développement du lobe pariétal s'est accompagné d'une amélioration de la sensibilité, de la synthèse d'informations provenant de divers sens et de la motricité fine des doigts. Le lobe temporal a soutenu le développement de l'audition, fournissant une parole sonore (zone de Wernicke). Ainsi, par exemple, dans l'érectus, le cerveau a grossi, le lobe occipital et le cervelet ont augmenté, mais le lobe frontal est resté bas et étroit. Et chez les Néandertaliens, dans leur très gros cerveau, les lobes frontaux et pariétaux étaient relativement peu développés (par rapport à l'occipital). Chez les Cro-Magnons, le cerveau est devenu beaucoup plus haut (en raison d'une augmentation des lobes frontaux et pariétaux) et a acquis une forme sphérique.
Ainsi, le cerveau de nos ancêtres a grandi et grandi, mais, paradoxalement, il y a environ 20 mille ans, la tendance inverse a commencé: le cerveau a commencé à diminuer progressivement. Ainsi, les humains modernes ont une taille moyenne de cerveau plus petite que les Néandertaliens et les Cro-Magnons. Quelle est la raison?
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L'avis de l'anthropologue
L'anthropologue Stanislav Drobyshevsky (professeur agrégé au Département d'anthropologie, Faculté de biologie, Université d'État de Moscou) répond: «Il y a deux réponses à cette question: l'une est appréciée de tous, l'autre est correcte. La première est que la taille du cerveau n'est pas directement liée à l'intelligence, et la structure des Néandertaliens et des Cro-Magnons était plus simple que la nôtre, mais l'incomplétude technique a été compensée par la grande taille, et cela n'est pas censé être complètement. En réalité, nous ne savons absolument rien de la structure neuronale du cerveau des peuples anciens, donc une telle réponse est une spéculation complète, consolant la vanité des gens modernes. La deuxième réponse est plus réelle: les anciens étaient plus intelligents.
Ils ont dû résoudre un tas de problèmes de survie, et réfléchir très vite, contrairement à nous, à qui tout est présenté sur un plateau d'argent, et même mâché, et il n'est pas nécessaire de se précipiter nulle part. Les anciens étaient des généralistes - chacun gardait dans sa tête un ensemble complet d'informations nécessaires pour survivre dans toutes les situations, et il devait y avoir la capacité de réfléchir de manière réactive dans des situations imprévues. Nous avons également une spécialisation: tout le monde connaît une infime partie de ses informations, et si quelque chose se passe - «contactez un spécialiste».
Opinion de neuroscientifique
Sergei Savelyev, Chef du Laboratoire de Développement du Système Nerveux de l'Institut de Morphologie Humaine de l'Académie Russe des Sciences Médicales: «Cela est dû au fait qu'il existe une sélection artificielle dans la population humaine visant à réduire la variabilité individuelle et à cibler une médiocrité hautement socialisée. Et de détruire des individus trop intelligents et asociaux. Une telle communauté est plus gérable, elle se compose de personnes plus prévisibles, ce qui est toujours bénéfique. À tout moment, la société a sacrifié les agents pathogènes de la tranquillité au profit du non-conflit et de la stabilité. Auparavant, ils étaient simplement mangés, puis expulsés de la communauté. C'est à cause de cela, de mon point de vue, à cause de la migration des parias les plus intelligents, et la réinstallation de l'humanité a commencé. Et chez les sédentaires,Dans les groupes conservateurs et plus socialisés, il y avait une sélection cachée pour consolider certaines des propriétés comportementales les plus pratiques et les plus favorables pour maintenir la communauté. La sélection comportementale a conduit à un rétrécissement du cerveau.
LE CERVEAU DU NEANDERTHAL DIFFÈRE DE NOTRE SEULE PHASE DE DÉVELOPPEMENT
Les découvertes des enfants de Néandertal fournissent une occasion de retracer le développement de leur gros cerveau. Des scientifiques de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive de Leipzig, avec leurs collègues français, ont reconstitué le développement comparatif du cerveau de Neandertal et d'Homo sapiens. Tout d'abord, les scientifiques ont effectué une tomodensitométrie du crâne de 58 personnes modernes. Et puis ils ont fait de même, plaçant les crânes de neuf Néandertaliens d'âges différents dans le tomographe.
Bien que la taille du crâne d'un homme de Néandertal ne soit pas inférieure à la nôtre, leur forme diffère considérablement. Mais chez les nouveau-nés des deux espèces, la boîte cérébrale a presque la même forme - chez un nourrisson de Néandertal, elle est légèrement plus allongée. Et puis les chemins de développement divergent. Chez une personne moderne, pendant la période allant de l'absence de dents à un ensemble incomplet d'incisives, non seulement la taille mais aussi la forme de la boîte cérébrale change - elle devient plus sphérique. Et puis il n'augmente que de taille, mais ne change presque pas de forme. Les biologistes ont décidé qu'il s'agissait d'un processus clé de formation du cerveau qui manque aux Néandertaliens. La forme du crâne de leurs nouveau-nés, adolescents et adultes est presque la même. La différence totale se situe à un stade critique immédiatement après la naissance. Probablement, les scientifiques croient,un changement de forme aussi notable s'accompagne d'une transformation de la structure interne du cerveau et du développement d'un réseau neuronal, qui crée les conditions du développement de l'intelligence. Des scientifiques ont publié un article sur le développement du cerveau de différentes espèces humaines dans la revue Current Biology.
MYTHE 1. PLUS LE CERVEAU EST GRAND, PLUS IL EST INTELLIGENT
La taille du cerveau varie également un peu chez les humains modernes. Ainsi, on sait que le cerveau d'Ivan Turgenev pesait 2012 grammes, et celui d'Anatole France était presque un kilogramme entier de moins - 1017 grammes. Mais cela ne veut pas du tout dire que Tourgueniev était deux fois plus intelligent qu'Anatole France. De plus, il a été enregistré que le propriétaire du cerveau le plus lourd - 2900 grammes - était mentalement retardé.
Puisque la partie la plus importante du cerveau est constituée de cellules nerveuses, ou neurones (elles forment la matière grise), on peut supposer que plus le cerveau est gros, plus il contient de neurones. Et plus il y a de neurones, mieux ils fonctionnent. Mais dans le cerveau, il n'y a pas que des neurones, mais aussi des cellules gliales (elles remplissent une fonction de soutien, dirigent la migration des neurones, leur fournissent des nutriments et, selon les dernières données, elles participent également aux processus d'information). De plus, une partie de la masse cérébrale est formée de matière blanche, qui est composée de fibres conductrices. Autrement dit, il existe un lien entre la taille du cerveau et le nombre de neurones, mais pas direct. Et il n'y a évidemment aucun lien entre la taille du cerveau et l'intelligence.
MYTHE 2. LES CELLULES NERVEUSES NE RESTAURENT PAS
Puisque les neurones ne se divisent pas, on a longtemps cru que la formation de nouvelles cellules nerveuses ne se produisait que pendant le développement embryonnaire. Les scientifiques ont découvert que ce n'était pas le cas il y a quelques années. Il s'est avéré que dans le cerveau des rats et des souris de laboratoire adultes, il y avait des zones dans lesquelles de nouveaux neurones sont nés - la neurogenèse. Leur source est les cellules souches du tissu nerveux (cellules souches neurales). On a découvert plus tard que les humains ont également de telles zones. La recherche a montré que les nouveaux neurones développent activement des contacts avec d'autres cellules et sont impliqués dans l'apprentissage et la mémoire. Répétons: chez les animaux adultes et les humains.
De plus, les scientifiques ont commencé à étudier quels facteurs externes peuvent influencer la naissance des neurones. Et il s'est avéré que la neurogenèse est renforcée par un apprentissage intensif, par l'enrichissement des conditions environnementales et par l'activité physique. Et le facteur le plus puissant inhibant la neurogenèse était le stress. Eh bien, ce processus ralentit avec l'âge. Ce qui est vrai pour les animaux de laboratoire, dans ce cas, peut être complètement transféré à l'homme. D'ailleurs, des observations et des études sur l'homme le confirment. Autrement dit, pour améliorer la formation de nouvelles cellules nerveuses, vous devez entraîner le cerveau, acquérir de nouvelles compétences, mémoriser plus d'informations, diversifier votre vie avec de nouvelles expériences et mener une vie physiquement active. Dans la vieillesse, cela conduit au même effet que dans les années plus jeunes. Mais le stress pour la naissance de nouveaux neurones est destructeur.
Le cerveau peut être gonflé sur un tapis roulant
Une étude menée par une équipe internationale de scientifiques et publiée dans la revue PNAS a montré que l'exercice aérobie (exercice sur tapis roulant) chez les personnes âgées construit l'hippocampe, une zone du cerveau très importante pour la mémoire et l'apprentissage spatial. Son volume a été déterminé dans un imageur à résonance magnétique. On pense qu'avec l'âge, l'hippocampe rétrécit à un taux de 1 à 2% par an. Les experts estiment que cette atrophie de l'hippocampe est directement liée à un affaiblissement de la mémoire lié à l'âge. Ainsi, chez les sujets âgés engagés sur un tapis roulant pendant un an, le volume de l'hippocampe non seulement n'a pas diminué, mais a même augmenté, et a également amélioré la mémoire spatiale par rapport au groupe témoin. La raison est à nouveau de stimuler la formation de nouveaux neurones.
Le stress endommage le cerveau. Intéressante vie - récupère
Le stress de l'enfance est particulièrement mauvais pour le cerveau. Ses conséquences affectent la psyché, le comportement et les capacités intellectuelles d'un adulte. Mais il existe un moyen de compenser les effets néfastes du stress précoce. Comme l'ont montré des scientifiques israéliens sur des rats de laboratoire, vous pouvez aider si vous enrichissez l'habitat de la victime. Le stress détruit le cerveau par le biais d'hormones, qui comprennent les corticostéroïdes produits dans les glandes surrénales, ainsi que les hormones hypophysaires et thyroïdiennes. Leur niveau accru provoque des changements dans les dendrites - processus courts des neurones, réduit la plasticité synaptique, en particulier dans l'hippocampe, ralentit la formation de nouvelles cellules nerveuses dans le gyrus denté de l'hippocampe, etc. De tels troubles au cours du développement du cerveau ne passent pas inaperçus.
Des experts de l'Institut pour l'étude des neurosciences affectives de l'Université de Haïfa ont divisé les rats de laboratoire en trois groupes. L'un a été soumis à trois jours de stress à un jeune âge, le second a été placé dans un environnement enrichi après le stress, le troisième a été laissé comme témoin. Les rats, qui devaient vivre dans un environnement enrichi, ont été déplacés dans une grande cage, où se trouvaient de nombreux objets intéressants: boîtes en plastique, cylindres, tunnels, plates-formes et roues de roulement.
Lors des tests, les rats du groupe stressé ont montré une peur accrue et une curiosité réduite et ont appris pire.
Ils avaient une motivation réduite à explorer un nouvel environnement, ce qui peut être comparé à la perte d'intérêt pour la vie, qui survient souvent chez une personne en état de dépression. Mais être dans un environnement enrichi compensait toutes les perturbations comportementales induites par le stress.
Les scientifiques suggèrent que l'enrichissement de l'environnement protège le cerveau du stress pour plusieurs raisons: il stimule la production de protéines - facteurs de croissance nerveuse, active les systèmes de neurotransmetteurs et favorise la formation de nouvelles cellules nerveuses. Ils ont publié les résultats dans le magazine PLoS ONE. Ces résultats sont plus directement liés aux orphelins, dont la petite enfance a été passée dans un orphelinat. Seule une vie intéressante et mouvementée, que les parents adoptifs essaieront de créer pour eux, aidera à aplanir l'expérience de vie difficile.
MYTHE 3. LE CERVEAU HUMAIN FONCTIONNE À 10/6/5/2%
Cette idée était très répandue jusqu'à récemment. Habituellement, il a été cité comme raison pour laquelle le cerveau a un potentiel latent que nous n'utilisons pas. Mais les méthodes de recherche modernes ne soutiennent pas cette thèse. «Cela découle du fait que lorsque nous avons appris à enregistrer l'activité électrique de neurones individuels, il s'est avéré que très peu de tous les neurones au point de mesure sont actifs à un moment donné», explique Olga Svarnik, chef du laboratoire de neurophysiologie systémique et des interfaces neuronales du centre NBIK du centre de recherche russe Kurchatovsky. institut.
Il y a environ 1012 neurones dans le cerveau (le nombre est constamment mis à jour), et ils sont très spécialisés: certains sont électriquement actifs en marchant, d'autres - en résolvant un problème mathématique, d'autres - lors d'un rendez-vous amoureux, etc. Il est difficile d'imaginer ce qui se passerait s'ils décidez soudainement de gagner de l'argent en même temps! «Tout comme nous ne sommes pas en mesure de réaliser toute notre expérience en même temps, c'est-à-dire que nous ne pouvons pas simultanément conduire une voiture, sauter à la corde, lire et ainsi de suite», explique Olga Svarnik, «toutes nos cellules nerveuses font de même. ne peut pas et ne doit pas être actif en même temps. Mais cela ne signifie pas que nous n'utilisons pas le cerveau à cent pour cent."
«Cela a été inventé par ces psychologues qui utilisent eux-mêmes le cerveau à 2%», affirme catégoriquement Sergueï Saveliev dans une interview avec un journaliste. - Le cerveau ne peut être utilisé que complètement, rien ne peut y être éteint. Selon les lois physiologiques, le cerveau ne peut pas travailler moins de la moitié, car même quand on ne pense pas, un métabolisme constant est maintenu dans les neurones. Et quand une personne commence à travailler intensément avec sa tête, pour résoudre certains problèmes, le cerveau commence à consommer presque deux fois plus d'énergie. Tout le reste est de la fiction. Et aucun cerveau ne peut être formé pour décupler son travail."
MYTHE 4. CHAQUE ACTION RÉPOND À SA PARTIE DU CERVEAU
En effet, dans le cortex des hémisphères cérébraux humains, les neuroscientifiques distinguent des zones associées à tous les sens: vision, audition, odorat, toucher, goût, ainsi que des zones associatives où les informations sont traitées et synthétisées. Et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) enregistre l'activité de certaines zones au cours de diverses activités. Mais la carte du cerveau n'est pas absolue et il est de plus en plus évident que les choses sont beaucoup plus compliquées. Par exemple, non seulement la zone bien connue de Broca et la zone de Wernicke sont impliquées dans le processus de parole, mais également d'autres parties du cerveau. Et le cervelet, qui a toujours été associé à la coordination des mouvements, est impliqué dans une grande variété d'activités cérébrales.
A la question de savoir s'il existe une spécialisation dans le cerveau, «Détails du monde» s'est tourné vers Olga Svarnik: «Il y a une spécialisation dans le cerveau au niveau des neurones, et c'est assez constant», a répondu le spécialiste. - Mais il est plus difficile de distinguer la spécialisation au niveau des structures, car des neurones complètement différents peuvent se trouver côte à côte. On peut parler d'une accumulation de neurones, comme des colonnes, on peut parler de segments de neurones qui sont activés au même moment, mais il est impossible de vraiment sélectionner de grandes zones qu'il est habituel de mettre en évidence. L'IRM reflète l'activité du flux sanguin, mais pas le travail des neurones individuels. Probablement, à partir des images obtenues par IRM, nous pouvons dire où, plus ou moins probable, une ou une autre spécialisation des neurones peut être trouvée. Mais il me semble faux de dire qu'une zone est responsable de quelque chose."
MYTHE 5. LE CERVEAU EST UN ORDINATEUR
Selon Olga Svarnik, comparer le cerveau à un ordinateur n'est rien de plus qu'une métaphore: «On peut fantasmer qu'il existe certains algorithmes dans le cerveau, qu'une personne a entendu des informations et fait quelque chose. Mais dire que notre cerveau fonctionne de cette façon serait faux. Contrairement à un ordinateur, il n'y a pas de bloc fonctionnel dans le cerveau. Par exemple, on pense que l'hippocampe est une structure responsable de la mémoire et de l'orientation spatiale. Mais les neurones de l'hippocampe se comportent différemment, ils ont des spécialisations différentes, ils ne fonctionnent pas comme un tout."
Et voici ce que pense le biologiste et vulgarisateur de la science Alexander Marko sur la même question (Institut de Paléontologie, RAS): «Dans un ordinateur, tous les signaux échangés par des éléments de circuits logiques ont la même nature - électriques, et ces signaux ne peuvent être reçus que par l'un des deux valeurs - 0 ou 1. La transmission d'informations dans le cerveau n'est pas basée sur un code binaire, mais plutôt sur un ternaire. Si le signal d'excitation est corrélé à un et son absence à zéro, alors le signal d'inhibition peut être assimilé à moins un. Mais en fait, le cerveau utilise plusieurs dizaines de types de signaux chimiques - c'est comme si un ordinateur utilisait des dizaines de courants électriques différents … Et les zéros et les uns pourraient avoir des dizaines de couleurs différentes, disons.
La différence la plus importante est que la conductance de chaque synapse particulière … peut varier en fonction des circonstances. Cette propriété est appelée plasticité synaptique. Il existe une autre différence radicale entre le cerveau et un ordinateur électronique. Dans un ordinateur, la principale quantité de mémoire n'est pas stockée dans les circuits électroniques logiques du processeur, mais séparément, dans des dispositifs de stockage spéciaux. Il n'y a pas de zones du cerveau spécifiquement désignées pour le stockage à long terme des souvenirs. Toute la mémoire est enregistrée dans la même structure de connexions synaptiques interneuronales, qui est en même temps un appareil informatique grandiose - un analogue d'un processeur."
