Доброго времени суток, любознательные читатели !

Кто заострил свое внимание на данном посте и у кого возникло чувство интереса, вызванного небольшим всплеском дофамина в головном мозге - тем хочу рассказать об эволюции мозга от самых примитивных, жизненных важных "набуханий" у окончания шейных позвонков к самым "высоким" отделам. Если сейчас к дофамину прибавился ацетилхолин, то наука действительно Вам приносит удовольствие! Если после прочтения к каскаду этих нейромедиаторов еще добавится и глутамат, то я писал не зря.

"Я не понимаю эволюцию и должна защитить своих детей от её понимания!" Futurama

В анатомии человеческого мозга записана история его эволюции. Эта эволюция началась в воде, когда рыбы обзавелись нервной трубкой, по которой нервные волокна передавали сигналы от разных частей тела к общему центру управления. Сначала на спинной стороне переднего конца трубки возник нарост, а затем вошедшие в его состав нейроны стали разделяться на специализированные модули. Некоторые из них выработали чувствительность к различным веществам и легли в основу обонятельных долей мозга. Другие стали чувствительными к свету и образовали глаза. Эти структуры были связаны с мозжечком — сгустком нервной ткани, управлявшим движениями. Из данного набора впоследствии сформировался мозг рептилий, работавший бессознательно, автоматически.

Его основные части сохранились и у нас и составляют нижний ярус трехъярусной конструкции мозга. Позже к этой основе пристроились новые модули: таламус, помогающий одновременно пользоваться зрением, слухом и обонянием, миндалина и гиппокамп, образовавшие первичную систему памяти, а также гипоталамус, позволившие организму реагировать на большее число стимулов.Так появился мозг млекопитающих, называемый также лимбической системой. В нем возникают эмоции, но их сознательное восприятие (которые мы и представляем себе, например, как “гнев” или “страх”) происходит лишь тогда, когда лимбическая система передает информацию в кору больших полушарий, развившуюся у наших предков еще позже.

Кора больших полушарий возникла в ходе эволюции млекопитающих благодаря функционированию чувствительных модулей, запустивших развитие тонкого слоя клеток. Сложная форма позволила сформировать множество связей между ними, лишь незначительно увеличив его объем. Этот слой стал корой больших полушарий, работа которой лежит в основе сознания.

У тех млекопитающих, от которых произошли люди, в ходе эволюции кора постепенно увеличивалась, сместив мозжечок вниз, где он и сейчас. У австралопитека африканского, жившего три миллиона лет назад, мозг имел почти такую же форму, как наш, но был втрое меньше. Около полутора миллионов лет назад мозг гоминид начал стремительно увеличиваться. Кости черепа разрослись вверх, сделав голову куполообразной с высоким уплощенным лбом, отличающим нас от других приматов. Сильнее всего при этом увеличились области, отвечающие за мышление, планирование, упорядочивание и общение. Для объяснения этого “большого скачка” выдвигался ряд теорий. Судя по всему, его причиной было сочетание нескольких факторов:

Двуногость

Гоминиды встали на две ноги около четырех миллионов лет назад. Это могло произойти оттого, что они жили в болотах и по берегам водоемов, где им нужно было ходить по дну без помощи рук. Другое объяснение состоит в том, что они жили в саванне, где передвижение на двух ногах позволяло видеть дальше. Двуногость освободила руки, что, по-видимому, способствовало совершенствованию навыков изготовления орудий, способствовавших, в свою очередь, развитию сноровки. Полагают, что двуногость также могла привести к смещению вниз гортани, что позволило эффективнее управлять дыханием и издавать членораздельные звуки, без которых не могла бы развиться речь - как раз в этот промежуток времени было отмечен рост зон Вернике и Брока у гоминид, которые у более ранних видов приматов участвовали в функционировании комплексов коммуникации в виде звуков,  мимикой и позой (https://sites.google.com/site/5345hreth/kommunikacia-primato...)

Орудия труда

Более 2,5 миллиона лет назад наши предки уже активно пользовались орудиями труда. Процесс изготовления орудий, по-видимому, способствовал координированию работы зрения и рук. Владение руками позволило мозгу использовать их для жестикуляции, помогавшей общаться на расстоянии и способствовавшей охоте и коммуникации, что увеличивало сплоченность групп. Жестикуляция считается предшественницей речи, и область в левом полушарии, первоначально ответственная за жестикуляцию, впоследствии развилась в речевой центр, свойственный лишь людям.

Охота

Умение изготавливать и использовать орудия труда и коммуникация помогали в охоте, которая сделала рацион наших предков богатым белками. Это позволило удовлетворять энергетические потребности увеличивающегося мозга. Возникла система с положительной обратной связью: чем успешнее древние люди изготавливали орудия и общались, тем крупнее становился их мозг. Это вело к дальнейшему совершенствованию орудийной деятельности и коммуникации.

Продленное младенчество

Разросшийся мозг и двуногость означали, что младенцы должны были появляться на свет на более ранних этапах развития, чем у большинства приматов. Если бы беременность длилась дольше, голова младенца становилась бы слишком большой, и матери для прохождения ребенка через родовые пути требовался бы столь широкий таз, что она не смогла бы бегать.

Беспомощность новорожденных означала, что их матери сильнее зависели от поддержки других членов группы. В результате эволюционное преимущество получали те, чей мозг лучше всего выполнял социальные функции. Кроме того, продленное детство означало, что у детей стало больше времени на освоение и отработку взрослых форм поведения. Теперь мозг мог дольше оставаться пластичным, а значит открытым для развития.

Язык

Полагают, что именно язык стал тем ключевым фактором, благодаря которому около 80 тысяч лет назад довольно неожиданно у нас появилась культура. Язык послужил основой для абстрактного мышления, которое, в свою очередь, способствовало рефлексии и умению представлять себе будущее и далекие миры, а значит и умению планировать и изобретать.

Группы

Люди жили довольно большими группами, и связанная с этим потребность понимать друг друга, общаться и манипулировать друг другом создавала давление отбора, которое поощряло развитие у человека навыков общения, языка и абстрактного мышления.

В дальнейшем наиболее активно эволюционирующей областью мозга гоминид была лобная, в особенности её надглазничная часть, на втором месте можно разместить теменную долю, в которой интенсивнее менялась надкраевая извилина, третье место занимает височная доля, в изменениях которой важнее общая форма – соотношение передней и задней высот и верхней и нижней длин. В наименьшей степени прогрессировала затылочная доля мозга.

Лобная доля

Длина лобной доли в эволюции гоминид резко изменялась два раза: она росла при переходе от австралопитековых к H. erectus и начала уменьшаться с начала верхнего палеолита. Ширина лобной доли достигла максимума у H. neanderthalensis, после чего начала уменьшаться. Важной зоной эволюции лобной доли была нижнелобная область, в наибольшей степени увеличившаяся в промежуток времени от австралопитековых до H. erectus (возможно, до "ранних Homo", среди малой выборки которых имеются все варианты строения этой доли). В пределах нижнелобной области активно изменялась орбитная часть, достигшая максимальной выраженности у H. neanderthalensis в виде бугров, сгладившихся в дальнейшем за счёт роста соседних областей.

Лобная доля отвечает в основном за мышление, сознание, способность общаться с другими людьми. В задней части нижней лобной извилины расположена зона Брока – моторная зона речи; прецентральная извилина – зона сознательной двигательной активности. Очевидно, именно с развитием лобной доли стали возможны забота о беспомощных сородичах, известные среди неандертальцев в Шанидаре и Ля-Шапелль-о-Сен около 47-60 тысяч лет назад, а также захоронение с большим количеством цветов в Шанидаре (Trinkaus, 1983). Наконец, апофеозом способности к общению стало приручение домашних животных, первым из коих оказалась собака (древнейшие останки домашних собак обнаружены в Елисеевичах 1 в Брянской области с датировками 13-17 тысяч лет назад) (Sablin and Khlopachev, 2002); таким образом, человек вышел в комуникабельности за пределы собственного вида. Эволюция лобной доли в верхнем палеолите сделала возможным появление украшений и развитие мистических и религиозных представлений.

Теменная доля

В эволюции теменной доли наиболее важным кажется процесс неуклонного расширения (абсолютного или относительного) в области надкраевой извилины. Темпы изменения ширины теменной доли превосходили таковые длины и, тем более, высоты, причём процессы преимущественного роста в длину и ширину сменяли друг друга. Важно отметить переменное преобладание темпов эволюции то лобной, то теменной доли.

Теменная доля отвечает в основном за чувствительность и ориентацию в пространстве. Надкраевой (передний) участок нижней теменной дольки отвечает за чувствительность рук, определение на ощупь веса, формы, влажности, температуры и рельефа поверхности предметов, производит третичный высший анализ и синтез уже обобщенных и отвлеченных сигналов из соседних областей мозга, отвечает за интеграцию слуховых, зрительных и тактильных ощущений, координацию чувствительности и двигательной активности – трудовую деятельность, обеспечивает самоконтроль. Угловой (задний) участок обеспечивает ориентировку в пространстве и трудовые действия. Верхняя теменная долька отвечает за схему тела и интеграцию зрения с движениями всего тела. Очевидно, развитие теменной доли теснейшим образом связано с изготовлением и использованием орудий труда, строительством жилищ, значительными способностями человека к расселению в новые области. Фактически, всё то, что изучает археология – история материальной культуры – есть производное от эволюции теменной доли мозга создателей этой культуры

Височная доля

Височная доля, как и прочие, эволюционировала неравномерно. В процессе эволюции гоминид возникли два основных варианта пропорций: расширенный в задней части и удлинённый снизу (австралопитеки, некоторые "ранние Homo", H. erectus, европейские неандертальцы) и расширенный в передней части и удлинённый сверху (некоторые "ранние Homo", H. heidelbergensis, ранние ближневосточные H. neanderthalensis, верхнепалеолитические и современные H. sapiens). Заметно менялись размеры и пропорции височной ямки, очень широкой и мелкой у одних групп (массивные австралопитеки, часть "ранних Homo", яванские H. heidelbergensis, европейские неандертальцы) и глубокой и узкой у других (часть H. erectus, ранние ближневосточные H. neanderthalensis, верхнепалеолитические H. sapiens).

Височная доля отвечает в основном за слух. В задней части верхней височной извилины расположена зона Вернике – слуховая зона речи. Очевидно, изменения зон Брока и Вернике были прямо связаны со способностями к речи. Уловить такое эфемерное явление как речь в палеонтологической летописи крайне сложно. В разное время исследователями выполнены исследования строения подъязычных костей и диаметра канала подъязычного нерва на основании черепа, которые косвенно связаны со способностями к речи (Arensburg and Tillier, 1991; DeGusta et al., 1999; Lieberman, 1993; Kay et al, 1998; Kennedy and Faumina, 2001). Несмотря на многочисленные существующие проблемы с использованием указанных маркёров речи, в целом выводы данных исследований сходятся с тем, что можно определить по строению мозга. Исходя из строения эндокранов, можно предполагать зачатки речи уже у "ранних Homo", а для пре-палеоантропов и тем более неандертальцев речь уже представляется несомненной. Вероятно, и появление музыкальных способностей связано с эволюцией височной доли; древнейшие достоверные музыкальные инструменты в виде ансамбля из костей мамонта известны из Мезина на Украине с датировкой около 20 тысяч лет назад. Находка же неандертальской "флейты" из Дивье Бабе 1 в Словении, имеющая древность 30-34 тысячи лет, после переизучения оказалась просто костью, погрызенной пещерной гиеной, так что о музыкальных способностях неандертальцев в настоящее время можно говорить сугубо гипотетически.

Затылочная доля и мозжечок

Размеры затылочной доли эволюционировали несинхронно: от австралопитековых до "ранних Homo" резко увеличилась ширина при сохранении длины; далее, длина стала плавно увеличиваться, но вплоть до H. erectus рост в ширину преобладал; после начали превалировать темпы увеличения длины; от H. neanderthalensis к H. sapiens ширина начала уменьшаться при сохранении длины. С верхнего палеолита до современности опять темпы изменения ширины, но теперь – уменьшения, получили превосходство над темпами укорочения доли. При всех этих изменениях неуклонно увеличивалось преобладание верхней части доли над нижней. Мозжечок с самых ранних этапов вплоть до верхнего палеолита увеличивался, причём полушарие становилось относительно всё длиннее и уже. С верхнего палеолита тенденция принципиально изменилась и к современности все размеры уменьшились, а полушарие относительно расширилось.

Затылочная доля отвечает в основном за зрение. Мозжечок отвечает за координацию движений. Очевидно, именно эволюция затылочной доли (конечно, совместно с лобной) сделала возможным равитие визуальных образов. Древнейшим свидетельством художественного воображения является круглая красная галька из Макапансгата в Южной Африке, естественные выщерблины на которой образуют своеобразную рожицу. Этот камень 2,5-3 миллиона лет назад был принесён древними гоминидами на их стоянку за 32 км. Другие очень древние крайне примитивные изображения в виде регулярных царапин и простейших орнаментов известны из Олдислебена в Германии и Бордер Кэйв в Южной Африке. Гораздо более продвинутые рисунки животных обнаружены в Аполло 11 в Намибии (в слое среднего каменного века, 26?-59 тысяч лет назад) и на стоянке Пронятин на Украине (в слое позднее мустье, около 30-40 тысяч лет назад) (Сытник, 1983; McBrearty and Brooks, 2000). Расцвет же пещерной живописи относится уже к эпохе верхнего палеолита, стоит вспомнить хотя бы такие сокровищницы древнего искусства, как пещера Ляско во Франции (мадлен, 15-17 тысяч лет назад) и Альтамира в Испании (14-16 тысяч лет назад).

Спасибо за внимание. Закройте глаза и попробуйте структурировать информацию, которую Ваш мозг сейчас воспринял. Если появились ассоциативные связи - это еще лучше. В любом случае хоть немного но глутамата должно выделится, для закрепления прочитанного.

Удачи!

P.S. Логика изложения и первой части текста, взята из работы научной журналистки Риты Картер.

Развитие мозга гоминид:

Дробышевский, 2007 — Дробышевский С.В. Эволюция мозга человека. Анализ эндокраниометрических признаков гоминид. М., 2007.

Сытник, 1983 — Сытник А.С. Гравированный рисунок на кости с мустьерской стоянки под Тернополем // Первобытное искусство. Пластика и рисунки древних культур. Новосибирск, 1983.

Bruner, 2004 — Bruner E. Geometric morphometrics and paleoneurology: brain shape evolution in the genus Homo // Journal of Human Evolution. 2004. Vol.47. P.279-303. Bruner E., Manzi G. and Passarello P. The "virtual" endocast of Saccopastore 1. General morphology and preliminary comparisons by geometric morphometrics // Acts of the XIVth UISPP Congress, 2-8 September 2001. Eds.: B. Mafart and H. Delingette. Liege, 2002. P.17-24.

Elton et al., 2001 — Elton S., Bishop L.C. and Wood B. Comparative context of Plio-Pleistocene hominin brain evolution // Journal of Human Evolution. 2001. Vol.41. P.1-27.

Falk et al., 1995 — Falk D., Gage T.B., Dudek B. and Olson T.R. Did more than one species of hominid coexist before 3.0 Ma?: Evidence from blood and teeth // Journal of Human Evolution. 1995. Vol.29. P.591-600.

Falk et al., 2000 — Falk D., Redmond J.C.Jr., Guyer J., Conroy G.C., Recheis W., Weber G.W. and Seidler H. Early hominid brain evolution: a new look at old endocasts // Journal of Human Evolution. 2000. Vol.38. P.695-717.

Кому нужно больше пруфов на счет находок и аналитические статьи - могу скинуть отдельно.