Все записи
08:52  /  21.08.17

1238просмотров

Терморегуляционная теория эволюции головного мозга человека

+T -
Поделиться:

Над вопросом, почему у человека появился разум, ученые бьются на протяжении столетий. Что позволило человеку создать развитую техногенную цивилизацию? Сейчас мы знаем, что многие животные проявляют поразительные умственные способности. Также мы знаем, что если новорожденный человек случайно оказывался в животной среде, то он становился похожим на этих животных. Это доказано многими исследованиями, в том числе совсем недавно это показал и А.Невзоров, как это он красочно умеет делать.

Скорее всего, толчком к развитию определенных отделов мозга могла послужить одна случайная мутация. Общеизвестно, что за умственные способности человека отвечает кора головного мозга. Увеличение количества коры вызывает образование извилин головного мозга. Оказывается, что кроме человека такие извилины имеют также дельфины, киты, слоны, обезьяны. Хотя, по сравнению со своими ближайшими генетическими родственниками - человекообразными обезьянами, извилин мозг человека имеет больше. Среди теорий, почему они образовались у животных, можно выделить например необходимость передвигаться в трехмерном пространстве. Что подходит для китовых и обезьян, однако не подходит для слонов. Необходимость уотразвуковой сонации, что также могло привести к формированию большего мозга, присутствует только у китов. Непонятно в таком случае, почему имеют такой развитый мозг слоны.

У слонов, как и у человека, отсутствует сплошной шерстяной покров, но у их предков мамонтов и обезьян он есть. Это означает, что древние предки слонов и людей, которым пришлось осваивать территории с теплым и жарким климатом потеряли шерстяной покров.

Согласно  разным антропологическим данным, древнейший предок человека - австралопитек (australopithecus afarensis), который имел объем мозга в 385 см3 и признаки двуногости (свода стопы, непротивопотавленный большой палец стопы, некоторые особенности строения таза и колена), появился около 3, 5 млн. лет назад. Его предками считается один из видов обезьян, который спустился с деревьев на землю для освоения саванн - широких, подобных нашим степям, пространств Африки, которые образовались после периода оледенения на Земле. (В подтверждение того, что человек произошел от обезьяны, можно привести много фактов - от почти полного совпадения основных участков в структуре ДНК шимпанзе и человека до случаев рождения детей, полностью покрытых волосами, с недоразвитым хвостом и другими животными признакам - так называемыми атавизмами). Приняв вертикальное положение, этот предок человека получил возможность передвижения по саванне с большей скоростью и предвидеть опасность на открытых пространствах с помощью дистанционных органов чувств, которые оказались вверху - органов зрения, слуха и обоняния. Это дало преимущество человеку в борьбе за существование, по сравнению со многими животными. Верхние конечности прямоходящего человека высвободились, а основным способом передвижения, как и у нынешних аборигенов Африки и Австралии, стал бег. Бегом первобытный человек преследовал добычу, спасался от хищников, пожаров и т.п. Во время бега напряженная работа мышц приводит к повышению температуры тела. Значительное увеличение температуры при длительной работе мышц (длительном беге) является опасным в первую очередь для нервных клеток головного мозга, как самых нежных структур в организме человека, и может вызвать потерю сознания, что было нежелательным и даже жизненно опасным во всех случаях, когда у первобытного человека возникала необходимость бежать. Для предупреждения перегрева головного мозга в организме прямоходящего человека произошел целый ряд изменений.

Охлаждению всего организма с помощью потоотделения и испарения пота (испарение, при котором вода переходит из одного агрегатного состояния в другое, забирает большое количество тепла) с поверхности кожи препятствовал волосяной покров, который у кроманьонца (современного человека) исчезает. Аналогичный процесс, очевидно, пережили предки тех животных, образ жизни которых предусматривал необходимость передвигаться быстро и долго: лошадей, слонов и др. Интересно, что покрытые шерстью мамонты, близкие родственники слонов, также вымерли, как и палеантропы – древние люди. Кроме этого способа общей терморегуляции у человека был задействован еще один интересный механизм местной терморегуляции - это охлаждение крови, которая течет к головному мозгу. Испарение воды, учащенное дыханием человека, осуществляется с влажной поверхности слизистой оболочки наружного носа. Во время физической нагрузки слизистая оболочка при частом дыхании охлаждается, а вместе с ней охлаждается кровь, которая от развитых венозных сплетений раковин носа попадает в пещеристую пазуху, крыловидное сплетение и внутреннее сонное сплетение. Пещеристая пазуха и внутреннее сонное сплетение плотно прилежит к стенке внутренной сонной артерии (основной артериальный сосуд, который кровоснабжает мозг) на всем протяжении от места образования к месту разветвления на конечные ветви, делая возможным теплообмен между охлажденной венозной и горячей артериальной кровью. Следует также отметить, что не случайно в пещеристой пазухе на основании мозга прилегает и гипоталамус - отдел мозга, который обеспечивает теплорегуляцию и контролирует обмен веществ во всем организме человека, а сама пещеристая пазуха является важной рефлекторной зоной, регулирующей мозговой кровоток, влияет на уровень артериального и венозного давления и дыхания. 

Рис. 1. Пещеристое сплетение.

Для увеличения поверхности испарения у человека увеличился, по сравнению с обезьянами, наружный нос и сформировались крупные, покрытые слизистой оболочкой околоносовые пазухи и носовые раковины, которые даже внешне выглядят как радиаторы. 

Рис. 2. Носовые раковины.

В соответствии с биологическим законом, согласно которому в онтогенезе (индивидуальном развитии) любой живой организм проходит основные стадии своего филогенеза (эволюционное развитие), анатомические структуры, которые образовались у предков человека недавно, должны поздно формироваться в период внутриутробного развития зародыша человека. Действительно, не только у эмбриона и плода человека, но и даже у новорожденного околоносовые пазухи еще отсутствуют, а раковины и их венозные пазухи слабо развиты. За такие эволюционные приспособления, которые привели к анатомическим изменениям, человек расплачивается появлением чисто человеческих заболеваний - воспаление околоносовых пазух (гайморит и другие синуситы), а имеющийся путь распространения инфекции по току крови от лицевых участков вокруг носа часто приводит к тому, что банальный фурункулез кожи лица при неправильном лечении может осложниться смертельно опасным менингитом.

Вообще, животный мир является неисчерпаемым источником примеров возможных вариантов приспособления к окружающей среде. Обращая внимание на таких уникальных животных, как слоны, необходимо отметить, что они используют в качестве радиатора не только нос (как и многие другие животные), но и уши, которые также достигли в них значительных размеров, что отнюдь не улучшило их акустических свойств . Механизм теплообмена тот же: от уха большая часть крови попадает в венозное сплетение вокруг сосуда, который кровоснабжает мозг. Интересно, что в технике люди также используют подобный двухконтурный механизм теплообмена, например на атомных электростанциях. У человека в процессе эволюции не выросли очень большие уши и нос. Уши остались не очень большими и получили причудливую форму, хотя отмена генетически запрограммированной остановки их роста привела к тому, что они медленно растут в течение всей жизни человека, даже после остановки роста всего тела (со скоростью в среднем 0,2 мм в год). Поэтому мы видим, что у бабушек и дедушек уши имеют бОльшие размеры, чем у молодых людей. В случае с человеком природа пошла другим путем, который также используется в технике - это дублирование жизненно важных узлов и блоков; при этом, если один из блоков выходит из строя, подключается второй, за ним третий и так далее. 

У предков человека в результате мутации и дальнейшего эволюционного развития произошло нарастание новых долей мозга. При перегреве во время функционирования одних участков мозга, они выключаются (перестают функционировать), а их функции берут на себя другие участки. Это предположение объясняет тот факт, что в повседневной жизни человека работает не более 10% мозговой коры от всей ее массы. Кроме того, наблюдается хорошо известное нейрофизиологам явление дублирования функций различными участками головного мозга и их взаимозаменяемость. Более 2 млн. лет назад у человека умелого (homo habilis) объем мозга составлял 600 см3, через 300 тыс. лет у раннего человека прямоходящего (homo erectus) - 900 см3. Резкое увеличение объема мозга палеантропа приходится на средний плейстоцен (период от 600 до 100 тыс. лет назад - время всеобщего похолодания климата Земли и возникновения широких материковых оледенений), в конце которого появились первые архаичные люди разумные (hómo sápiens) - питекантропы, а затем и неандертальцы с большим объемом мозга в 1440 см3.  Можно предположить, что абстрактное мышление у человека возникло благодаря появлению избытка нервных клеток, временно свободных от непосредственного обслуживания потребностей организма.

Кроме того, генетические исследования показали, что предки современного человека появились в Северо-западной Африке. Последующее завоевание более холодных территорий Европы заставило неприспособленного к холодным зимам и лишенного шерстяного покрова предка человека задействовать свои мутировавшие и увеличенные обьемы мозга для изготовления одежды, орудий труда и приспособлений для разжигания костра. Так начался путь человека к техногенной цивилизации.

Преимущества, которые предоставило абстрактное мышление человеку разумному, были генетически закреплены и привели к возникновению современного человека. В пользу такого утверждения и против марксистского постулата о том, что человек и его сознание создал труд, служит факт неизменности размеров головного мозга современного человека на протяжении тысячелетий, несмотря на развитие цивилизации. Более того, у современных людей существует тенденция к некоторому уменьшению среднего объема мозга до 1300 см3. В пользу терморегуляционные теории эволюции головного мозга человека можно привести еще следующие морфологические доказательства. Нервные клетки новой коры мозговых полушарий скапливаются на ее поверхности, тогда как филогенетически древние скопления нервных клеток (базальные ядра полушарий, серое вещество спинного мозга) содержатся внутри центральной нервной системы. Дело в том, что тепло легче отводится с поверхности структуры, к тому же поверхность головного мозга имеет хорошо развитую теплоотводящую систему в виде поверхностных вен мозга, которые сообщаются через эмиссарные вены с внешнечерепной венозной системой и отличаются от других вен организма человека тем, что лишены клапанов и имеют многочисленные сообщения между собой. Это позволяет крови циркулировать в разных направлениях, что улучшает теплообмен. У холоднокровных (пресмыкающихся, рыб) кора головного мозга вообще отсутствует. О поверхностном расположение коры головного мозга человека необходимо помнить зимой и всегда во время мороза одевать теплый головной убор для предупреждения гибели от холода внешних нервных клеток мозговой коры.

Необходимо отметить, что прогресс в накоплении знаний о человеке достигается в процессе нахождения ответов на вопрос, почему его органы имеют такое строение, а не другое. Толчком для этого исследования послужил вопрос, почему существует такой странный, на первый взгляд, отток крови от участков носа к пещеристой пазухе мозга, очевидно, не для того, чтобы человек чаще болел менингитом. Так, знания анатомических особенностей организма человека становятся необходимым условием понимания закономерностей не только его функционирования, но и его развития.

У китов и дельфинов развитие большого головного мозга с извилинами состоялось, вероятно из- за подобных причин - необходимости надолго задерживать дыхание во время ныряния. Во время кислородного голодания и отключение одних участков коры, их функции берут на себя другие участки до полного использования своих внутренних клеточных резервов нервных клеток. Но постоянное пребывание в комфортных для себя условиях - в водах мирового океана - не побудило предков дельфинов создавать какил-либо орудий труда, да и приспособленные для этого конечности тоже отсутствовали. 

Рис. 3. Фотография головного мозга дельфина и человека.

 

P.S. Часто люди, не искушенные в анатомии, спрашивают, который из них мозг дельфина. Подсказываю, у  мозга дельфина извилин больше.

Комментировать Всего 7 комментариев

Сергей. Вы, я гляжу, разносторонний человек. И в экономике и в биологии... У вас, позвольте поинтересоваться, какое базовое образование, не психология, случайно?

И текстик бы не мешало поправить. Куда вы так спешите?

Обычно быстро набираю, а потом неинтересно внимательно исправлять все орфографические ошибки. Если тут их много, ОК, приду после работы, исправлю.

Спасибо за комплимент, базовое образование - медицина.

Ух-ты! ("Мы вышли из бухты...") Ну-ну...