Человек разумный объем мозга: Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Кого можно считать человеком? Мы до сих пор не знаем
- Колин Баррас
- BBC Earth
Автор фото, Getty
Мы не знаем, можно ли причислить к людям неандертальцев или шимпанзе, потому что никак не можем договориться о том, какие характерные черты определяют принадлежность к роду Homo, разводит руками обозреватель BBC Earth.
Есть мнение, что человека делает человеком его культура. Часто также упоминаются душа, мораль, язык и даже чувство юмора.
Но давайте попытаемся отвлечься от метафизических категорий и разобраться в том, что делает человека человеком в фундаментально-физическом смысле.
Как это ни удивительно, общепризнанного ответа на это вопрос нет. Ученые пока так и не смогли сформулировать формальное описание нашего биологического рода Homo (люди) и нашего вида sapiens (человек разумный).
Не то чтобы ученые никогда не пытались этого сделать. На самом деле, есть сразу несколько предлагаемых возможных описаний людского рода, и в научной среде существует на удивление широкий спектр мнений по поводу того, какие черты для человека характерны, а какие — нет.
Одни специалисты считают, что род Homo существует немногим более 100 тысяч лет, и отказываются причислять к нему даже наших самых известных доисторических предков, неандертальцев.
Другие же заявляют, что человеческому роду уже примерно 11 миллионов лет, и он включает в себя не только современных людей и вымерших неандертальцев, но и шимпанзе и даже горилл.
Как получилось, что по столь фундаментальному вопросу существуют такие большие разногласия? И, в конце концов, какое из определений рода Homo является верным?
Автор фото, Alexander Roslin
Подпись к фото,Карл Линней (на портрете работы Александра Рослина, 1775 год) положил начало путанице
«Это и есть главный вопрос», — замечает Джеффри Шварц из Питтсбургского университета в американском штате Пенсильвания.
Похоже, путаница началась еще с Карла Линнея, жившего в XVIII веке шведского естествоиспытателя, который первым создал единую систему классификации растительного и животного мира.
В своей основополагающей работе «Система природы», первое издание которой вышло в 1735 году, он дал четкие названия и определения тысячам видов, но к нашему собственному роду подошел несколько более отвлеченно.
Называя очередной род животных, Линней подробно описывал его определяющие физические признаки. Но по поводу рода Homo он просто написал по-латыни «nosce te ipsum», или «познай себя».
Возможно, Линней полагал, что человек настолько сильно отличается от остальных животных, что давать ему формальное физическое описание нет необходимости.
Или же ссылался на тот факт, что люди — единственные животные, обладающие достаточным самосознанием для размышлений о собственном существовании.
В любом случае, его формулировка явно указывает на то, что люди фундаментально отличаются от всех остальных.
Линнея можно понять: он жил более чем за сто лет до публикации работ Чарльза Дарвина по теории эволюции путем естественного отбора, из которых можно сделать вывод, что люди тоже являются частью животного мира.
Но некоторые современные ученые — Шварц и его единомышленники — утверждают, что решение Линнея способно объяснить, почему человеческий род по-прежнему с трудом поддается формальному определению.
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,Вот оно, секретное оружие человека — мозг!
Многие специалисты по эволюции человека вообще-то считают, что с определением рода Homo никакой проблемы нет. По их мнению, первые люди появились в Африке два-три миллиона лет назад.
До тех пор на этом континенте жили группы высших приматов, в основном относившихся к другому роду — к австралопитекам.
Австралопитеки имели ряд человеческих черт — в частности, они перемещались на двух ногах, — но их мозг был существенно меньше нашего, а передние конечности были длиннее и более приспособлены к лазанию по деревьям, как и у других обезьян.
«Принято считать, что по мере того, как их мозг постепенно увеличивался, гоминини (люди, шимпанзе и некоторые их вымершие предки – Ред.) начали употреблять в пищу мясо, и их телесные пропорции постепенно стали ближе к современному человеку, к Homo», — говорит Бернард Вуд из Университета Джорджа Вашингтона в Вашингтоне.
Но не факт, что эта распространенная теория на самом деле верна.
Самые ранние виды из обычно относимых к роду Homo имеют ряд австралопитекских черт. К примеру, человек рудольфский (Homo rudolfensis), живший примерно два миллиона лет назад, имел большое, широкое обезьяноподобное лицо, а не более узкое человеческое.
Кроме того, ранее было принято считать, что на заре нашего рода объем человеческого мозга вырос скачкообразно, но современный детальный анализ заставляет предположить, что это процесс был куда более постепенным.
Другими словами, некогда четкая граница между первыми людьми и предками-австралопитеками стала более размытой.
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,Австралопитеки больше походили на обезьян
Именно этого и следовало ожидать, заявляет Брайан Вилмор из Университета Невады в американском Лас-Вегасе. По его словам, традиционно рисуемая картина ранних стадий развития человечества нуждается в корректировке.
Разглядывать окаменелые кости и пытаться понять, когда они начали в достаточной мере напоминать современные человеческие — это весьма субъективный подход.
Вместо этого определение роду Homo нужно давать, глядя на древо его эволюции.
На каком-то этапе предки человека обособились от австралопитеков, и род Homo берет свое начало именно во время этого отделения.
Сопутствующие физические характеристики, к примеру, большой мозг, появились позднее, в результате десятков тысяч лет эволюции.
Самые ранние люди были настолько близки к австралопитекам, что выглядели практически так же, считает Вилмор: имели длинные руки, маленький мозг и так далее.
На формирование собственных уникальных физических черт человечеству потребовалось не так уж много времени, но на первых порах отличить человека от австралопитека смог бы только внимательный глаз.
Вилмор таким глазом обладает. В 2015 году он и его коллеги объявили о находке, которая, по их мнению, стала самым ранним археологическим свидетельством существования рода Homo: они нашли фрагмент челюсти возрастом в 2,8 миллиона лет.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,Человеческой, по мнению ученых, ее можно считать благодаря нескольким малозаметным деталям. К примеру, форма небольшого отверстия в кости, через которое проходили нервы и кровеносные сосуды, однозначно человеческая, не похожая на таковую у австралопитека.
Если мы хотим составить перечень физических характеристик, определяющих род Homo, то, возможно, нам стоит обращать внимание именно на такие мелкие детали, а не на более очевидные черты вроде крупного мозга.
Но с этой точкой зрения согласны не все.
Вуд, к примеру, считает, что человеческий род появился позднее, когда у наших предков сформировался характерный образ жизни, явно отличающийся от образа жизни австралопитеков.
Последние имели длинные руки и, судя по всему, проводили немало времени на деревьях.
Человек же, как правило, живет на земле и имеет более короткие передние конечности.
Кроме того, похоже, что австралопитеки достигали зрелости сравнительно быстро, как современные обезьяны. У человека — более долгое детство.
Вуд говорит, что род Homo зародился тогда, когда наши предки наконец слезли с деревьев и продолжительность их детства начала расти.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,Реконструкция австралопитека, получившего имя Люси
Если он прав, то при вынесении определения человеческого рода нужно учитывать и эти поведенческие черты, а не только особенности анатомии.
Применение такого подхода тоже внесет некоторые изменения в традиционное видение человеческой эволюции.
Вилмор и его коллеги не дали название виду, к которому относится найденный ими фрагмент челюсти возрастом в 2,8 миллиона лет.
Но в целом принято считать, что примерно два миллиона лет назад род Homo разделился по меньшей мере на три вида — человек умелый (H. habilis), человек рудольфский (H. rudolfensis) и человек прямоходящий (H. erectus).
Вуд полагает, что из всех трех к человеческому роду можно отнести только человека прямоходящего.
«Та отрывочная информация, которой мы обладаем о жизненном цикле habilis и rudolfensis, заставляет предположить, что они не сильно отличались от австралопитеков», — говорит он.
Кроме того, из найденных археологических фрагментов можно сделать вывод, что человек умелый сохранял способность австралопитеков ловко лазить по деревьям.
Нам нужно исключить человека умелого и человека рудольфского из нашего рода, утверждает Вуд.
Их — по крайней мере, по имеющимся данным — стоит скорее отнести к австралопитекам.
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,Современный человек и человек прямоходящий (Homo erectus)
У такого подхода есть недостаток: ведь в ходе изучения эволюции человека появляются новые факты, которые еще сильнее запутывают дело.
Никто не спорит с тем, что человек прямоходящий был по пропорциям своего тела близок к нам и проводил большую часть жизни на земле, а не на деревьях.
Но в 2001 году стало известно, что взрослел он гораздо быстрее, чем мы. «Его жизненный цикл существенно отличался от такового у современных людей», — говорит Вуд.
Так что же, человека прямоходящего тоже нужно исключить из рода Homo? Или же мы должны в очередной раз пересмотреть описание рода, чтобы позволить этому человеку остаться человеком?
Вуду больше по душе второй вариант, но он вызовет некоторые научные последствия: «Если включить [в наш род] человека прямоходящего, придется признать, что в этом роду есть виды с разными жизненными циклами.
Эта характеристика у них различается».
Может быть, к определению человека нужно подойти вообще с другой стороны?
В конце 1990-х годов группа биологов несколько расширила рамки этой дискуссии, рассмотрев, каким образом роды определяются в отряде приматов в целом.
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,Шимпанзе — это человек или нет?
Они применили критерии скорости генетических мутаций и степени генетического разнообразия в каждом роду, чтобы рассчитать, когда они появились в процессе эволюции.
Биологи выяснили, что типичный род в отряде приматов насчитывает 7-11 миллионов лет истории. Что делает род Homo, возрастом всего в 2,8 миллиона лет, большим исключением.
Ученые заявили, что имеет смысл переклассифицировать наш род таким образом, чтобы он соответствовал по возрасту другим родам приматов. То есть удлинить его историю втрое.
Другими словами, такой подход подразумевает, что род должен определяться по продолжительности его истории, а не по анатомическим или поведенческим характеристикам.
Но тогда мы получим неожиданный результат: если первые представители рода Homo жили 11 миллионов лет назад, то к ним нужно отнести не только ранних людей, но и шимпанзе, так как последние обособились от нас всего семь миллионов лет назад.
Шимпанзе, выходит, тоже люди?
Это предположение звучит, мягко говоря, спорно, но некоторые ученые видят в нем рациональное зерно.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,По логике некоторых ученых, гориллы тоже могут оказаться людьми
В 2001 году группа генетиков решила подойти к определению рода Homo еще более широко: специалисты рассмотрели степень генетической изменчивости в нескольких родах млекопитающих.
У людей и у шимпанзе, как известно, совпадает около 99% ДНК (точные цифры несколько разнятся в зависимости от методики подсчета), ДНК гориллы тоже от них не очень сильно отличается.
Разные виды кошачьих, собачьих или медведей, обладающих подобной генетической схожестью, относились бы к одному и тому же роду, и для приматов, по идее, тоже не должно делаться исключений.
В соответствии с такой методикой, в человеческий род должны попадать не только шимпанзе, но и гориллы.
У этой идеи есть сторонники. В 2003 году Даррен Курно (сейчас работающий в Университете Нового Южного Уэльса в Австралии) совместно с покойным ныне Аланом Торном на основании исследований ДНК пытался переработать научную классификацию наших вымерших предков.
Курно и Торн указали на то, что люди и шимпанзе, несмотря на значительное сходство генов, внешне сильно отличаются друг от друга.
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,Стоунхендж. Ведь это дело рук человека?
На основании этого наблюдения можно сделать вывод, что у приматов с легкостью эволюционируют новые физические черты — даже если ДНК остается почти неизменной.
Исследователи сочли, что не стоит давать названия новым ископаемым видам и родам гомининов (в отличие от «гоминини» к гомининам относят еще и горилл – Ред.) на основании одних лишь небольших различий в их костной структуре.
Все кости, похожие на человеческие и имеющие возраст до семи миллионов лет, должны относиться к роду Homo, заявили они. А заодно в род нужно включить и шимпанзе.
Однако сейчас Курно говорит, что с тех пор изменил свою точку зрения. «Я больше не считаю, что шимпанзе нужно относить к роду Homo», — говорит ученый.
Теперь Курно скорее согласен с теорией, предлагаемой Вилмором и его единомышленниками, а именно: люди впервые появились около 2,8 млн лет назад и были тогда представлены такими видами, как Homo habilis и Homo gautengensis (этот вид Курно описал на основании окаменелостей, найденных в Южной Африке).
Хотя Курно сейчас и не согласен с собственными ранними выводами, они, по крайней мере, представляли собой попытку привести определение рода Homo в соответствие с принятыми практиками классификации других приматов и млекопитающих — а заодно уточнить расплывчатое определение, сформулированное Линнеем 280 лет назад.
Вуд тоже говорит, что он преследует именно эту цель в своих поисках описания рода человека.
Автор фото, B Christopher Alamy Stock Photo
Подпись к фото,Homo florensiensis — человек или нет?
Шварц тоже хотел бы сформулировать определение Homo таким образом, чтобы оно не выделялось из системы классификации других родов млекопитающих.
Но результат — если последовать его методике — окажется совершенно иным.
Шварц считает, что самые главные отличия между родами млекопитающих заключаются во внешности, а не в генах и не в поведении.
«Выдры вскрывают ракушки при помощи камней, вороны умеют с помощью камешков поднять уровень воды в сосуде, чтобы до нее дотянуться, но мы ведь не станем утверждать, что эти особенности поведения определяют выдр или ворон, — замечает он. — И к гомининам нужно относиться точно так же, как и к любым другим организмам».
По его словам, если внимательно присмотреться к ископаемым останкам гомининов, в них обнаружится гораздо больше разнообразия, чем считает большинство исследователей.
К примеру, неандертальцы были крепче сбиты, чем мы, и имели выраженные надбровные дуги, которых, как правило, нет у современных людей.
Шварц утверждает, что если бы подобные различия наблюдались у других животных, ученые без колебаний отнесли бы их к совершенно разным родам.
Тут уж не до шимпанзе: Шварц предлагает хорошенько задуматься над тем, не изгнать ли из наших сородичей даже неандертальцев.
По его словам, нужно начать с известной величины — ныне живущих людей — и постепенно двигаться назад во времени, внимательно оценивая, какие окаменелости действительно относятся к нашему роду и виду.
«Эта точка зрения не очень популярна, но если мы хотим классифицировать человека точно так же, как свиней, грызунов, лошадей и других млекопитающих, именно так нам и нужно поступить», — убежден ученый.
Автор фото, SLP
Подпись к фото,Можно ли принять в нашу семью Homo erectus?
Он уже начал работать по этой методике, обращая особое внимание на черепа и челюсти гомининов.
Человеческий род определяется формой подбородка и лба, говорит он. А их характерная форма впервые появилась примерно 100 тысяч лет назад.
Если исходить из этого, то родственниками ныне живущих людей можно считать лишь относительно недавних наших предков — такие останки были найдены, к примеру, в израильской пещере Схул и в южноафриканской пещере Бордер-кейв.
В общем, совершенно ясно, что недостатка в разных научных методологиях определения нашего рода нет.
Но у ученых также нет и консенсуса по поводу того, какое из определений нужно считать правильным. А с учетом того, насколько рьяно сторонники разных точек зрения отстаивают свои позиции, ожидать компромисса в ближайшем будущем вряд ли приходится.
Может показаться удивительным, что мы не способны без споров определить саму нашу суть. Но, возможно, дело тут отчасти и в том, что речь идет о человечестве.
«Когда мы сравниваем окаменелые кости лошадей, страсти не кипят, — замечает Шварц.
— А если речь идет о гомининах, начинают бушевать эмоции».
Меньше, чем у кроманьонцев. Ученые объяснили, почему человечество глупеет
https://ria.ru/20191109/1560736331.html
Меньше, чем у кроманьонцев. Ученые объяснили, почему человечество глупеет
Меньше, чем у кроманьонцев. Ученые объяснили, почему человечество глупеет — РИА Новости, 09.11.2019
Меньше, чем у кроманьонцев. Ученые объяснили, почему человечество глупеет
За последние полвека человечество в целом поглупело, выяснили ученые. Начиная с середины 1970-х годов показатели IQ падали в среднем на семь пунктов для каждого РИА Новости, 09.11.2019
2019-11-09T08:00
2019-11-09T08:00
2019-11-09T08:47
наука
сша
чикагский университет
открытия — риа наука
интеллект
неандертальцы
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/156079/18/1560791824_0:0:1036:583_1920x0_80_0_0_86458aa5816c42260de70faa4e90d1f9.
jpg
МОСКВА, 9 ноя — РИА Новости, Альфия Еникеева. За последние полвека человечество в целом поглупело, выяснили ученые. Начиная с середины 1970-х годов показатели IQ падали в среднем на семь пунктов для каждого следующего поколения. Одни специалисты связывают это с продолжающейся эволюцией человека, другие — с законами генетики, третьи — со стремительным развитием технологий. РИА Новости разбиралось, в чем причина снижения интеллекта.Помериться объемамиУ верхнепалеолитических людей и неандертальцев мозг был крупнее нашего. В среднем у мужчин его объем составлял больше 1500 кубических сантиметров против современных 1425. Были ли они умнее нынешних Homo sapiens — большой вопрос, но некоторые исследователи находят положительную корреляцию (пусть и незначительную) между размерами этого органа и уровнем интеллекта.По мнению российского антрополога Станислава Дробышевского, большой размер мозга древних людей, скорее всего, обусловлен суровыми условиями существования. Кроманьонцам и неандертальцам все жизненно важные сведения приходилось держать в голове, так как искусственные носители информации, например книги, еще не изобрели, а умудренные опытом старики встречались крайне редко.
Ведь средняя продолжительность жизни была очень мала.Современные люди, наоборот, оказались практически в тепличных условиях — одежду, пищу, информацию они получают уже в готовом виде, а накопленные поколениями знания хранятся на внешних носителях. В такой обстановке большой прожорливый мозг, потребляющий до 20 процентов вырабатываемой организмом энергии, становится не нужен. Вероятно, поэтому в последние 25 тысяч лет наблюдается его постепенное усыхание. Причем за предыдущие десять тысяч лет он ужался почти на пять процентов. Антропологи из Чикагского университета связывают такое заметное уменьшение мозга с мутацией, которая появилась у земледельцев Ближнего Востока около шести тысяч лет назад. Сегодня большая часть представителей человеческой популяции — ее носители, поэтому тенденция, по всей видимости, сохранится. Прогресс не на пользуПо мнению генетика из Стэндфордского университета (США) Джеральда Крэбтри, за последние три тысячи лет человечество перенесло как минимум две генетические мутации, плохо сказавшиеся на интеллекте.
В будущем, скорее всего, произойдет еще несколько подобных изменений. К такому выводу он пришел, основываясь на частоте, с которой в человеческом геноме возникают вредные мутации, и предполагаемом количестве «умных» генов. Ученый указывает, что скачок в развитии когнитивных способностей и оптимизация работы генов, отвечающих за интеллект, случились еще до того, как наши предки вышли из Африки. Там им приходилось существовать в довольно суровых условиях, поэтому выживали самые сильные, умные и наиболее приспособленные к среде обитания. Иными словами, естественный отбор работал на улучшение интеллекта.После миграции в Европу человеческая жизнь значительно упростилась. Развитие сельского хозяйства, возникновение городов, прогресс медицины фактически свели на нет естественный отбор. В популяции появилось большое число индивидов с плохими мутациями в ДНК. В результате интеллект стал постепенно снижаться.Глобальное падение интеллектаПарадоксально, но в ХХ веке фиксировалось повышение уровня интеллекта.
Это обнаружил в 1984 году американский психолог Джеймс Флинн, вычисливший, что с 1932-го по 1978 год в США средний показатель IQ увеличился почти на 14 пунктов. Его данные впоследствии подтвердились во многих странах.Однако в прошлом году норвежские ученые, проанализировав результаты тестов более семисот тысяч человек, пришли к выводу, что начиная с 1970-х годов средние показатели интеллекта постепенно падают — примерно на семь пунктов для каждого следующего поколения. Так, IQ рожденных в 1969 году примерно на три балла выше, чем у людей, которые старше их на семь лет, — 102,3 против 99,5. Но затем ситуация меняется: у прошедших тест добровольцев, появившихся на свет в 1989 году, средний результат уже меньше — 99,4 балла. Это явление прослеживается даже в отдельных семьях, где старшие братья лучше проходили испытания на интеллект, чем младшие. А значит, дело, по-видимому, не в демографической ситуации или распространении менее удачных генов в популяции, отмечают авторы работы. Вероятно, на падение показателей IQ, с одной стороны, влияет перемена образа жизни — развитие технологий, изменения в образовании и воспитании, а с другой — несовершенство самого теста, который не способен оценить уровень интеллекта современного человека.
Кроме того, когнитивные способности людей могут снижаться из-за сильного загрязнения окружающей среды, отмечают испанские исследователи. Они замерили уровень вредных примесей в воздухе около 39 начальных школ в Барселоне, а затем протестировали интеллект учеников. В экологически благополучных районах результаты у школьников в среднем были лучше.Похожие данные получили ученые из Ланкастерского университета (Великобритания), проанализировав выборку из 18 тысяч маленьких британцев. Они обнаружили, что дети с умственной отсталостью чаще своих сверстников проживают в местах с высоким загрязнением воздуха.
https://ria.ru/20180426/1519478136.html
https://ria.ru/20190716/1556558199.html
https://ria.ru/20170424/1492980313.html
сша
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2019
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdnn21.img.ria.ru/images/156079/18/1560791824_52:0:985:700_1920x0_80_0_0_18f5b4f39e5a5cf1b7b8d40464084ee3.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
сша, чикагский университет, открытия — риа наука, интеллект, неандертальцы
МОСКВА, 9 ноя — РИА Новости, Альфия Еникеева. За последние полвека человечество в целом поглупело, выяснили ученые. Начиная с середины 1970-х годов показатели IQ падали в среднем на семь пунктов для каждого следующего поколения.
Одни специалисты связывают это с продолжающейся эволюцией человека, другие — с законами генетики, третьи — со стремительным развитием технологий. РИА Новости разбиралось, в чем причина снижения интеллекта.
Помериться объемами
У верхнепалеолитических людей и неандертальцев мозг был крупнее нашего. В среднем у мужчин его объем составлял больше 1500 кубических сантиметров против современных 1425. Были ли они умнее нынешних Homo sapiens — большой вопрос, но некоторые исследователи находят положительную корреляцию (пусть и незначительную) между размерами этого органа и уровнем интеллекта.По мнению российского антрополога Станислава Дробышевского, большой размер мозга древних людей, скорее всего, обусловлен суровыми условиями существования. Кроманьонцам и неандертальцам все жизненно важные сведения приходилось держать в голове, так как искусственные носители информации, например книги, еще не изобрели, а умудренные опытом старики встречались крайне редко. Ведь средняя продолжительность жизни была очень мала.
Современные люди, наоборот, оказались практически в тепличных условиях — одежду, пищу, информацию они получают уже в готовом виде, а накопленные поколениями знания хранятся на внешних носителях. В такой обстановке большой прожорливый мозг, потребляющий до 20 процентов вырабатываемой организмом энергии, становится не нужен. Вероятно, поэтому в последние 25 тысяч лет наблюдается его постепенное усыхание. Причем за предыдущие десять тысяч лет он ужался почти на пять процентов.
Антропологи из Чикагского университета связывают такое заметное уменьшение мозга с мутацией, которая появилась у земледельцев Ближнего Востока около шести тысяч лет назад. Сегодня большая часть представителей человеческой популяции — ее носители, поэтому тенденция, по всей видимости, сохранится. 26 апреля 2018, 17:09НаукаУченые раскрыли уникальные особенности мозга неандертальцевПрогресс не на пользу
По мнению генетика из Стэндфордского университета (США) Джеральда Крэбтри, за последние три тысячи лет человечество перенесло как минимум две генетические мутации, плохо сказавшиеся на интеллекте.
В будущем, скорее всего, произойдет еще несколько подобных изменений. К такому выводу он пришел, основываясь на частоте, с которой в человеческом геноме возникают вредные мутации, и предполагаемом количестве «умных» генов.Ученый указывает, что скачок в развитии когнитивных способностей и оптимизация работы генов, отвечающих за интеллект, случились еще до того, как наши предки вышли из Африки. Там им приходилось существовать в довольно суровых условиях, поэтому выживали самые сильные, умные и наиболее приспособленные к среде обитания. Иными словами, естественный отбор работал на улучшение интеллекта.
После миграции в Европу человеческая жизнь значительно упростилась. Развитие сельского хозяйства, возникновение городов, прогресс медицины фактически свели на нет естественный отбор. В популяции появилось большое число индивидов с плохими мутациями в ДНК. В результате интеллект стал постепенно снижаться.
16 июля 2019, 06:02НаукаУченые рассказали, как защитить мозг от возрастных разрушенийГлобальное падение интеллекта
Парадоксально, но в ХХ веке фиксировалось повышение уровня интеллекта.
Это обнаружил в 1984 году американский психолог Джеймс Флинн, вычисливший, что с 1932-го по 1978 год в США средний показатель IQ увеличился почти на 14 пунктов. Его данные впоследствии подтвердились во многих странах.Однако в прошлом году норвежские ученые, проанализировав результаты тестов более семисот тысяч человек, пришли к выводу, что начиная с 1970-х годов средние показатели интеллекта постепенно падают — примерно на семь пунктов для каждого следующего поколения. Так, IQ рожденных в 1969 году примерно на три балла выше, чем у людей, которые старше их на семь лет, — 102,3 против 99,5. Но затем ситуация меняется: у прошедших тест добровольцев, появившихся на свет в 1989 году, средний результат уже меньше — 99,4 балла.Это явление прослеживается даже в отдельных семьях, где старшие братья лучше проходили испытания на интеллект, чем младшие. А значит, дело, по-видимому, не в демографической ситуации или распространении менее удачных генов в популяции, отмечают авторы работы. Вероятно, на падение показателей IQ, с одной стороны, влияет перемена образа жизни — развитие технологий, изменения в образовании и воспитании, а с другой — несовершенство самого теста, который не способен оценить уровень интеллекта современного человека.
Замеры черепов помогли найти внутреннего неандертальца в Homo sapiens. ДНК древних родственников человека разумного до сих пор влияют на развитие мозга — Наука
Как пишут ученые в своей статье, узнать, как менялась структура человеческого мозга по мере эволюции сложно, так как современный мозг не с чем сравнивать.
Но археологи уже нашли немало черепов наших предков, и, исследуя их форму, можно судить о строении когда-то жившего в них мозга.
Исследователи обратились к неандертальцам, точнее к их черепам и остаткам их генов, которые есть в некоторых из нас. Неандертальский человек был не предком, а скорее родственником человека разумного. Тем не менее эти два вида сосуществовали и иногда скрещивались, так что в популяции современного человека можно найти древние неандертальские гены — у европейцев это примерно 1-2% генома.
Читайте также: Homo sapiens, впрочем, скрещивались не только с неандертальцами, но и с денисовцами. Причем некоторые делали это, по-видимому, дважды.
Черепа неандертальцев отличаются от черепов современных людей своей более вытянутой формой. Исследователи обмерили неандертальские черепа и создали их усредненную модель. Точно так же поступили с черепами современного человека. Сопоставив две модели, они увидели, как средний, относительно «круглый», череп современного человека отличается от более вытянутого черепа неандертальца.
Различие черепов неандертальца (красный) и современного человека (синий). Стрелочки показывают увеличенную заднюю черепную ямку, вмещающую мозжечок, и теменные кости, более выпуклые у человека. Philipp Gunz, CC BY-NC-ND 4.0
На следующем этапе ученые стали сравнивать этот череп с черепами ныне живущих европейцев, чтобы определить, у кого из них череп отклоняется от нормы в сторону большей «неандертальскости». Всего было обследовано около 4500 черепов.
По замыслу авторов, «неправильная» форма черепа могла выдавать наличие у его хозяина генов неандертальцев, причем не каких-нибудь, а как-то связанных с мозгом. Поэтому затем ученые изучили гены участников исследования и действительно обнаружили, что у тех людей, форма черепов которых ближе к неандертальской, на определенном участке генома — с первой по восемнадцатую хромосому — есть специфические генетические варианты.
Анализ этих участков показал, что там содержатся последовательности, которые сами по себе не являются кодирующими белки генами, но влияют на экспрессию генов, находящихся по соседству.
Среди этих генов оказались UBR4, PHLPP1. Первый связан с делением нервных клеток и образованием нервной ткани, и исследования с мышами показали, что его удаление приводит к микроцефалии — болезни, при которой ребенок рождается с аномально маленьким черепом и, соответственно, мозгом. Второй ген, PHLPP1, нужен для образования миелиновой оболочки нервов, которая необходима для быстрого проведения сигналов — нейроны без нее передают импульсы в 5-10 раз медленнее.
Ученые предполагают, что изменения в экспрессии этих генов и приводят к небольшим отличиям в анатомических особенностях мозга, которые находят выражение и в форме черепа.
Максим Абдулаев
Уменьшение головного мозга. Человек глупеет?
В правой руке С.Дробышевский держит череп Кроманьон 1, в левой руке — череп современного человека. Заметна разница в размерах. Кадр из видео «Достающее звено #4. Эволюционный ряд черепов».
Уменьшение мозга началось примерно 25 тысяч лет назад и ещё около 10 тысяч лет назад продолжалось вполне ощутимо.
Этот факт разные исследователи склонны объяснять по-разному. Одни, особенно гордящиеся собственной разумностью, склонны туманно рассуждать о важности количества и качества межнейронных связей, о непринципиальности абсолютной массы мозга, об отсутствии корреляции между этой массой и уровнем интеллекта, о различиях массы мозга и объёма мозговой полости черепа, о тонкостях методик, о соотношении нейронов и нейроглии. Однако, о нейронах неандертальцев и кроманьонцев мы ничего не знаем, а о размере мозга – знаем.
Есть и второй вариант: древние люди были умнее нас.
Этот вывод обычно удивляет слушателей и ставит в некоторое замешательство. Главных аргументов «против» два: во-первых, если неандертальцы с кроманьонцами были умнее, почему же они имели более низкую культуру, во-вторых, разве объём мозга жёстко связан с интеллектом?
На первое возражение ответить проще. Древние люди жили в гораздо более сложных условиях, чем мы сейчас. К тому же они были универсалами.
В одной голове один человек должен был хранить сведения обо всём на свете: как делать все орудия труда, как добыть огонь, как построить жилище, как выследить добычу, как её поймать, выпотрошить, приготовить, где можно добыть ягодки-корешки, чего есть не следует, как спастить от непогоды, хищников, паразитов, соседей. Ещё помножьте всё это на четыре времени года. Да ещё добавьте мифологию, предания, сказки и прибаутки. Да необходимость по возможности бесконфликтно общаться с близкими и соседями. Поскольку не было ни специализации, ни письменности, ВСЁ это человек носил в ОДНОЙ голове. Понятно, что от обилия такой житейской премудрости голова должна была «пухнуть». К тому же оперировать всей этой информацией древний человек должен был быстро. Последнее, правда, несколько противоречит большому размеру: чем длинее и сложнее межнейронные связи, тем дольше идёт сигнал. Мозг мухи работает быстрее нашего в немалой степени из-за своего мизерного размера. Но и задачи у мушиного мозга попроще человеческих.
Современная жизнь резко отличается от палеолитической. Сейчас человек получает всё готовое: и пищу, и вещи, и информацию. Крайне мало современных цивилизованных людей способны сделать какое-либо орудие труда из природных материалов. В лучшем случае человек комбинирует уже готовые элементы, например, прилаживает лезвие топора на топорище. Но он не изготавливает топор с самого начала – от добычи руды и срубания палки для топорища (тем более срубания орудием, лично изготовленным). Современный человек дров не носил, палок не пилил, руды не копал, железо не ковал – вот и нет ему ничего, в смысле мозгов. Специализация – это не проблема XX века, как часто приходится слышать. Она появилась ещё в раннем неолите, с первым большим урожаем, позволившим кормить людей, занимающихся не добычей еды, а чем-то ещё. Появились гончары, ткачи, писцы, сказители и прочие специалисты. Одни стали уметь дрова рубить, другие – печь топить, третьи – кашу вариать. Цивилизация сделала мощнейший рывок вперёд, и количество общей информации сказочно выросло, но в голове каждого отдельного человека знаний заметно поубавилось.
Цивилизация столь сложна, что один человек в принципе не может уместить в голове даже малой части общей информации, обычно он и не пытается, ему и не надо. Роль винтика устраивает подавляющее большинство цивилизованных людей.
Древний человек до всего доходил своим умом. При этом возможности обучения у него были минимальны. Продолжительность жизни была мала, отчего умудрённых опытом стариков, да ещё с педагогическим даром, было катастрофически мало. Вообще людей в группе было немного. Посему многие вещи приходилось постигать на личном опыте, причём очень быстро, да ещё без права на ошибку.
Сейчас же каждого сапиенса с рождения окружают толпы специально выдрессированных лекторов, наперегонки спешащих поведать о всех тайнах мироздания (в которых, как правило, сами ориентируются только с надёжной картой в виде статей, монографий и баз данных, накопленных долгими предшествующими поколениями).
Современный человек берёт нусом – коллективным разумом.
У кроманьонцев нус не дорос, так что каждому приходилось работать своими мозгами.
А при всём при том, мозг – энергетически жутко затратная штука. Большой мозг пожирает огромное количество энергии. Неспроста палеолитические люди часто имели мощное телосложение – им надо было усиленно кормить свой мощный мозг, благо, ещё неистощённая среда со стадами мамонтов и бизонов позволяла. С неолита отбор пошёл на уменьшение размера мозга. Углеводная диета земледельцев позволяла неограниченно плодиться, но не кормить большие тело и мозг. Выигрывали индивиды с меньшими габаритами, но повышенной плодовитостью. У скотоводов с калорийностью пищи дело обстояло получше. Неспроста групповой рекорд размеров мозга сейчас принадлежит монголам, бурятам и казахам. Но жизнь скотовода несравненно стабильнее и проще, чем у охотника-собирателя; да и специализация имеется, плюс возможность грабить земледельцев позволяет не напрягать интеллект. Все скотоводческие культуры зависят от соседних земледельческих.
Посему размер мозга уменьшался у всех – тотально по планете.
У многих на этом месте возникнет закономерный вопрос: почему же у современных охотников-собирателей объём мозга практически всегда очень мал? Австралийские аборигены, ведды, бушмены, пигмеи, андаманцы и прочие семанги – все как один имеют наименьшие значения размеров головы в мировом масштабе. Выходит, у них мозг уменьшался быстрее, чем у земледельцев и скотоводов. Неужели их жизнь стала настолько проще палеолитической, позволив не так сильно напрягать интеллект? Думается, есть разные причины особо активной редукции мозга именно среди охотников-собирателей.
Во-первых, прогресс шёл и в самых примитивных группах людей. Жизнь австралийских аборигенов XIX века – не то же самое, что жизнь их предков 30 тысяч лет назад. За минувшие тысячелетия появились бумеранги, микролиты, собаки динго. Жизнь стала лучше, жизнь стала веселее! А в подавляющем большинстве других охотничье-собирательских сообществ они жили в контакте с культурами производящего хозяйства.
Бушмены, семанги и эвенки использовали железные наконечники стрел и копий, выменивали ткани и посуду у окружающих земледельцев-ремесленников. Вездесущая глобализация затрагивала охотников-собирателей, хотя бы и крайне слабо.
Вторая причина резкого уменьшения мозга у охотников-собирателей – ухудшение условий их жизни. В палеолите такой образ жизни вели все, стало быть, плотность населения и конкуренция были минимальны, нагрузка на окружающую среду тоже была весьма слабой. Стада непуганых бизонов покрывали степи до горизонта, низкий уровень технологий не позволял извести их всех, но давал вполне достаточно пищи для поддержания большого тела и мозга. Нельзя сказать, что палеолит был Золотым Веком. Жизнь была тяжела и регулярно голодна.
Но в целом, надо думать, неандертальцам и кроманьонцам жилось сытнее, чем нынешним бушменам в Калахари.
Причина очевидна. Современные охотники-собиратели оттеснены земледельцами и скотоводами в самые неблагоприятные места.
Все плодородные места в первую очередь были распаханы или заселены овцами. Охотники сохранились лишь на самых бедных окраинах, где самые тяжёлые условия выживания и мало еды, которую к тому же трудно достать. В этом отношении показательно, что скелеты наиболее вероятных предков бушменов найдены не в Калахари или Намибе, а в пещерах южного побережья. Останки древнейших австралийцев покоятся не в песках пустыни Виктории, а в самой плодородной юго-восточной части континента. Со временем пищи становилось меньше. Где-то – как в Австралии – её за тысячи лет извели сами же охотники, где-то – в большинстве прочих мест – им помогли земледельцы и скотоводы.
Мало еды – мало возможностей для поддержания большого мозга. Неспроста современные охотники всегда имеют и очень малые размеры тела, и весьма субтильное телосложение, даже близко несравнимое с неандертальским. В свете всего этого закономерно, что с появлением производящего хозяйства размер мозга угнетаемых охотников-собирателей стал резко уменьшаться.
Верхнепалеолитический рай закончился.
Во всех вышеприведённых рассуждениях одним из ключевых моментов является предположение о связи размера мозга с его функциональными возможностями. Тут стоит сделать подробное уточнение.
Размер мозга напрямую не коррелирует с интеллектом в пределах вида.
В рамках вида Homo sapiens размер мозга связан с размерами тела и качеством питания (отчего во многих странах в последние десятилетия наблюдается увеличение массы мозга – есть стали лучше, подросли малость), а интеллект в основном зависит не от размера мозга (тем более, что масса мозга процентов на 90 определяется глиальной тканью, а не нейронами; глия, конечно, тоже нужна, так как обеспечивает работоспособность нейронов, но не в ней происходят нервные процессы) и даже не от числа нейронов (ведь может быть много лишь двигательных или чувствительных клеток, что зависит и от размеров тела), и даже не от числа ассоциативных нейронов, а от числа связей между нейронами.
Число же связей меняется в пределах нескольких порядков и частично обусловлено наследственно, частично же определяется образом жизни и опытом. Учится человек, наращивает число связей – будет умнее; не учится – будет глупее. Стремление к обучению, впрочем, тоже имеет наследственную составляющую, так что мозговитый человек с огромной интеллектуальной потенцией не захочет тренировать свой мозг, не нарастит связи и останется простофилей. Существенно, что число нейронов в течение жизни катастрофически уменьшается, а способности мозга продолжают расти; это определяется именно появлением новых межнейронных связей. Таким образом, приходится признать, что большой мозг сугубо потенциально должен бы стать более умным, но оговорок так много, что фактически эта связь отсутствует. Неспроста рекордсмены по размеру мозга никогда не являются рекордсменами по достижениям – ни в индивидуальном, ни в популяционном смысле. Доказывается это разными путями.
Во-первых, известны великие мыслители и с большим, и с малым мозгом.
Средняя по этим мыслителям получается практически средней по миру (на самом деле она получается больше среднемировой средней, но тут надо учитывать два важных обстоятельства: в выборку мыслителей всегда включают только мужчин и почти одних северных европеоидов – крупных телом и, стало быть, мозгом; если бы сюда добавить женщин и южных мыслителей – древних египтян, греков, римлян, итальянцев, майя, индусов, южных китайцев, то средняя по мега-интеллектам сравнялась бы с общемировой).
Во-вторых, старые люди с капитально уменьшившимся мозгом могут иметь два жизненных пути. Если в течение жизни они вели интеллектуальную жизнь (пели, плясали, читали, а лучше – сочиняли стихи, занимались наукой, искусством, просто делали что-то умное), то старческое слабоумие им не грозит. Среди университетских профессоров людей с деменцией несравнимо меньше, чем среди людей неинтелектуальных профессий. Если же человек всю жизнь сидел на лавочке, щёлкал семечки и не читал ничего сложнее астрологического прогноза, то прогноз его старости неутешительный.
Учиться, учиться и учиться – как завещал нам великий В.И. Ленин, и что спасёт нас от маразма на пенсии.
В-третих, в популяционном смысле всё то же самое. Великие достижения человеческой мысли принадлежат самым разным группам – и мозговитым, и не очень.
Все древнейшие цивилизации возникли в средиземноморском поясе, где живут далеко не самые крупнотелые и головастые популяции.
Как самые мелкоголовые, так и самые башковитые популяции (не будем тыкать пальцем) не числятся в создателях мировых цивилизаций.
Даже очевиднее факт отсутствия внутривидовой связи размера и функции мозга на примере собак. Пёсики разных пород не распределяются по интеллекту так же, как по росту. Мелкая левретка или чихаухуа может быть столь же сообразительной, что и огромный сенбернар или ирландский волкодав. Число двигательных и чувствительных нейронов у разноразмерных собак меняется капитально, а число связей между ассоциативными нейронами, видимо, остаётся более-менее постоянным.
Единственно, когда указанная корреляция чётко проявляется – в случае патологических крайностей. Ясно, что микроцефал не может быть особо умным по причине недоразвития коры, но и рекордсмены в сторону больших значений – сплошь тоже с патологиями интеллекта и психики.
Однако, в межвидовом масштабе связь размера мозга и интеллекта вполне очевидна, с поправками на массу тела, конечно. Мышь глупее слона, кошка глупее собаки. Шимпанзе никогда не достичь уровня человека. Кит имеет в три раза б?льший мозг, чем человек, но в тысячу раз превосходит его по весу тела, так что тоже не догоняет по разумности. Соразмерные с современным человеком неандертальцы и кроманьонцы (которые тоже вроде как Homo sapiens, но уж больно древние и специфичные) имели б?льший мозг. Хронологические изменения невозможно списать лишь на аллометрические связи размеров мозга и тела – тело-то не особо поменялось, а питание в целом стало, как минимум, стабильнее. Стало быть, изменения размеров связаны в первую очередь с интеллектом.
С чего мы и начали.
Каков же прогноз? Усиливающаяся специализация и независимость от условий окружающей среды, обеспеченность выживания независимо от личных качеств делают прогноз неутешительным. С другой стороны, общий разум человечества неизмеримо растёт.
Обеспечит ли он счастливое будущее? Поживём, увидим…
Доктор биологических наук рассказал о возможностях человеческого мозга — Российская газета
Принято считать, хотя это никем не доказано, что человеческий мозг используется не более чем на 5 процентов. Но и этого КПД пока хватает для рождения гениальных идей, влекущих за собой великие открытия и достижения. А если использовать мозг на все 100 процентов? Возможно ли это? И какого прогресса тогда достигло бы человечество? Обсудим тему с доктором биологических наук, руководителем лаборатории развития нервной системы Института морфологии человека Сергеем Савельевым.
Горе от ума — это литературная выдумка
Вы согласились бы жить вечно при условии, что ваша жизнь продолжалась бы в неразумном состоянии?
Сергей Савельев: Конечно, нет.
Это неинтересно. Хотя некоторые люди рождаются и умирают, не приходя в сознание, как было написано в анамнезе у одного из генеральных секретарей коммунистической партии. Жил и умер, не приходя в сознание. Конечно, это шутка. Но есть растения, которые живут тысячи лет. Спросите у них, наверное, им это нравится. Что касается человеческой эволюции, то это не что иное, как эволюция мозга, и больше ничего. Потому что во всем остальном мы сделаны никудышно. Как говорил знаменитый офтальмолог Гельмгольц, если бы Господь Бог поручил мне сделать глаза, я бы сделал их в сто раз лучше. Это касается и всех остальных человеческих органов.
Что такое горе от ума в физиологическом проявлении этого, скажем так, недуга?
Сергей Савельев: Горя от ума как его трактует обыватель или в том смысле, какой вкладывал в это понятие великий русский писатель, — такого горя не бывает. Если человек достаточно умен, то он понимает принципы и механизмы мира, в котором живет, и не станет, как Чацкий, «метать бисер перед свиньями».
Горе от ума — это литературная выдумка. Человек, понимающий, что происходит, во-первых, не предъявляет к окружающим излишне высоких требований, а, во-вторых, бессовестно пользуется своими знаниями.
Хорошо, спрошу так: чрезмерная нагрузка на мозг может иметь для человека негативные последствия?
Сергей Савельев: Существует наивное мнение, что человеческий мозг беспределен в своих физиологических возможностях. На самом же деле он в них сильно ограничен. Есть четкие физиологические пределы. Скорость метаболизма нельзя повысить бесконечно. Когда человек умственно не активен, то есть когда, например, читает «Российскую газету» на диване перед сном, он потребляет примерно девять процентов всей энергии организма. А если чтение его чем-то возбуждает и подогревает, действует как перец в пище, то он начинает задумываться, и расходы энергии в этом случае достигают двадцати пяти процентов от всей энергии организма. Это очень большие расходы и очень тяжелые. Человеческий организм сопротивляется им.
Поэтому мы ленивы и нелюбопытны. А между тем творчество требует как раз тех самых двадцати пяти процентов.
В мозгах все устроено так, что вход — рубль, выход — три
Значит, ради здоровья умственную энергию нужно экономить?
Сергей Савельев: Это происходит помимо нашей воли. Человеческий мозг не приспособлен к большим энергетическим затратам. В режиме двадцатипятипроцентной активности он может просуществовать пару недель. А потом начинает развиваться так называемая энергетическая задолженность и то, что в старой медицине называлось нервным истощением. В мозгах все устроено так, что вход — рубль, выход — три. Если вы две недели кряду интеллектуально перенапрягаетесь, то потом должны шесть недель расслабляться и отдыхать, чтобы компенсировались мозговые затраты .
Вы хотите сказать, что интеллектуальные нагрузки вредят мозгу?
Сергей Савельев: Конечно, вредят, он же приспособлен не для интеллекта.
Я думал, вы скажете, что интеллектуальные нагрузки укрепляют мозг, как физические нагрузки укрепляют мышцы.
Сергей Савельев: Да ведь и с мышцами ничего такого не происходит. Не укрепляются они от физической нагрузки, а разрушаются. Вы сколько хотите прожить-то? Если вы хотите прожить сильным красивым физкультурником лет до пятидесяти, то, конечно, укрепляйте свои мышцы. Но любая мышца может сократиться один миллиард раз, а потом она умрет. Любая перенагрузка — это смерть. Это касается и мышц, и мозга. Смертность у профессиональных спортсменов в десять раз выше, чем у обычных людей. Причем от тяжелых заболеваний. Спорт — это не полезно.
А слабая нагрузка на мозг — это полезно?
Сергей Савельев: О, это мечта любого государя.
Разве мозговая пассивность не ведет к умственной деградации?
Сергей Савельев: Мир наполнен мистическими историями про мозг, но суть-то проста: мозг не хочет работать, потому что его работа требует энергетических затрат. В этом причина нашей праздности, лени и желания украсть, а не заработать.
Никогда не объяснишь, почему один видит то, чего не видит другой
Есть люди, обладающие феноменальными способностями.
Например, умением за несколько секунд перемножить в уме два четырехзначных числа. Этому есть научное объяснение?
Сергей Савельев: Надо учиться в физико-математической школе, чтобы овладеть таким умением. Это несложно, есть хорошо известные приемы. Ну и кроме того, надо быть ограниченным во многих других областях, чтобы сосредоточенно демонстрировать такие фокусы. Ничего творческого или тем более гениального здесь нет. Истории известны люди, которые замечательно умножали цифры, особенно когда речь шла об их собственных деньгах. Но, к сожалению, эти люди ничего не произвели, кроме таких расчетов.
В человеческом мозге есть отделы, отвечающие за ту или иную одаренность, например, за музыкальную или шахматную?
Сергей Савельев: Конечно, есть. Вся поверхность мозга занята областями, которые структурно очень хорошо выявляются. Можно посмотреть на гистологические срезы. На этих гистологических срезах толщиной в несколько микрон, если порезать человеческий мозг, существуют поля и видны их границы.
Каждое поле функционально приспособлено к той или иной функции. Скажем, к зрению, слуху, движению. И мозг состоит из таких полей. И он индивидуально изменчив. То есть каждое поле у разных людей разное. У одного человека, к примеру, у хорошего фотографа, оно в «зрительной» области может быть в три раза больше, чем у любого другого. А это миллиарды нейронов, миллиарды связей. Никогда не объяснишь, почему один видит то, чего не видит другой. То же самое и у музыканта или ученого. Наши индивидуальные возможности определены комбинацией этих полей, имеющих разные размеры. У кого какое-то поле большое, у того та или иная одаренность явственно выражена. А у кого некое поле маленькое, тому свои способности, допустим, к математике, уж извините, ничем не нарастить. Словом, наше поведение детерминировано размером полей коры мозга, а также подкорковых структур, которые отвечают за каждую функцию. Например, за музыкальную. Чтобы просто слышать, нужно иметь два десятка структур. Вероятность, что у одного человека все эти структуры будут достаточно большие, прямо скажем, невелика.
Поэтому выдающихся музыкантов мало, а имитаторов полным-полно.
Разум — это абстрактное понятие
Как соотносятся между собой мозг и разум?
Сергей Савельев: Разум — это абстрактное понятие. То, что червь осознанно ползет от раствора соли к раствору еды, — это разум? С точки зрения психологов — да. Но физиология абстрактными понятиями не оперирует. Гениальность — да, есть такое понятие в физиологии. Уникальная комбинация размера структур мозга позволяет какому-то человеку писать гениальную музыку. А другой никогда гениальную музыку не напишет, потому что у него нет соответствующей комбинации структур. Мозг — это структурно детерминированное устройство, которое определяет индивидуальность и неповторимость каждого человека. По этой причине все люди разные. И эти способности не наследуются. На фоне талантливого родителя ребеночек может выглядеть полным бездарем. Что чаще всего и бывает.
Можно ли сказать, что разум является посредником между мозгом и телом?
Сергей Савельев: Нет.
Разум вообще понятие не научное. В чем разум? Тыкать пальцем в клавиатуру компьютера? Нажимать на кнопки телефона? Считать до десяти?
Тем не менее есть понятие «разумные существа».
Сергей Савельев: Я не занимаюсь философией.
В любом случае разум — это физиологическое понятие.
Сергей Савельев: Для меня такого понятия не существует по той простой причине, что у него размыты границы. Разумом обладают все животные, у которых есть нервная система. И в этом смысле глупо утверждать, что человек — разумный, а остальные живые существа — неразумные. Человек является продуктом церебральной эволюции. Он может создавать то, чего не было в природе и обществе. Вот муравьи того, чего не было в обществе, создать не могут. И черви плоские, и даже обезьяны не могут создать того, чего не было в их сообществе. А человек может. Что является критерием человека? То, что он творчески создает нечто, до него в природе и обществе не созданное. И если мы договоримся, что разум — это способность создавать то, чего не было в природе и обществе, то такое понятие я принимаю.
А если мы это не вводим, то получается размытое пустое определение, словоблудие для философов, основная задача которых объяснить, почему мы профукали свою жизнь так бездарно.
Европейцы прошли отрицательную эволюцию
Есть пределы развитию мозга?
Сергей Савельев: Те, кто задает такие вопросы, предполагают, что человеческий мозг законсервировался двести тысяч лет назад, и с тех пор эволюционных изменений не происходит.
А они есть?
Сергей Савельев: За двести тысяч лет, даже чуть меньше, примерно за сто тридцать пять тысяч, человеческий мозг уменьшился на двести пятьдесят граммов. Я имею в виду цивилизованную Европу. Потому что они отбирали конформистов и уничтожали творческих, самостоятельных людей.
Эволюция мозга была отрицательной?
Сергей Савельев: Для Европы — да. Европейцы прошли отрицательную эволюцию и высокую церебральную специализацию — многовековой искусственный отбор, очень жесткий, который уменьшил размер и массу их мозга в пользу конформизма и социальной адаптированности.
Разве конформизм и способность к социальной адаптации свойственны только европейцам?
Сергей Савельев: Да. Потому что они всегда очень тесно жили, и любой приказ какого-нибудь князя быстро доходил до всех. Смотришь, уже голову рубят крестьянину в соседней деревне… А в Африке это плохо действовало, и в России это плохо действовало, не получалось. Поэтому у нас полиморфизм сохранился больше, а у европейцев меньше. Чем больше полиморфизм, тем больше шансов для эволюционного прогресса.
Человеческий мозг работать не хочет, не любит и по возможности не будет никогда
Безграничные возможности мозга, если таковые имеются, несут в себе какие-то риски для человечества?
Сергей Савельев: Безграничных возможностей нет. Во-первых, есть ограничения энергетические. Во-вторых, человеческий мозг приспособлен для решения конкретных биологических задач и жестко сопротивляется любому нецелевому использованию. Поэтому он работать не хочет, не любит и по возможности не будет никогда.
Значит, лень имеет физиологическое обоснование?
Сергей Савельев: Конечно. Когда вы ленитесь и ничего не делаете, мозг потребляет девять процентов энергии. А когда начинаете думать — до двадцати пяти. И это катастрофа. Потому что когда вы ленитесь, у вас эндорфины, эти внутренние наркотики, выбрасываются в мозг и в результате вы мало того что бездельничайте, вы еще и кайф ловите. А когда вы, не дай бог, начинаете трудиться, мозг придумывает миллион способов, чтобы вас от этого отвадить. В итоге организм сопротивляется и, предвидя энергозатраты, просто криком кричит: «А что я буду делать завтра?! Где гарантия, что колбаса в холодильнике снова появится?!» То есть вы сопротивляетесь любому труду как нормальная обезьяна. И это вполне естественно.
Можно заставить работать ленивый мозг?
Сергей Савельев: Можно.
Как?
Сергей Савельев: Когда вас поставят в стрессовую ситуацию, требующую напряжения умственных сил.
Но при первой возможности мозг будет вас обманывать. Даже мозг гения, который приспособлен для творчества, будет стараться увильнуть от работы. Гению проще имитировать свою гениальность, чем что-то создавать. Именно поэтому у гениев на двадцать работ лишь одна гениальная, остальное — подделки. Обезьянья порода неисправима, все время приходится прятать хвост.
Гениальность не надо искать у политиков
Мозг гения физически отличается от мозга обычного человека?
Сергей Савельев: Да, мозг гения весит больше. В свое время в России был создан Институт мозга, там изучали в том числе мозг Ленина, сравнивали его с мозгом Маяковского, других выдающихся людей. Оказалось, что у Ленина мозг был маленького размера и весил 1330 граммов. У Сталина примерно столько же. Что было, как теперь можно смело сказать, вполне ожидаемо. Вообще гениальность не надо искать у политиков. У нас есть биологическая инстинктивная форма поведения, называемая доминантностью. Свойственная политикам гипердоминантность, означающая стремление властвовать, управлять людьми и ходом истории, она является биологически обусловленной.
А гениальность — это другое. Это способность к необычному. Стать гипердоминантом может любой бабуин. Поэтому в мозге Ленина ничего особенного не нашли, там очень посредственные параметры. Просто эта биологическая инстинктивная форма поведения — доминантность — она у него была гипертрофирована.
Мозг работает, даже когда мы спим
Это правда, что человеческий мозг используется не более чем на пять процентов?
Сергей Савельев: У того, кто так считает, он используется, видимо, на два. Это полная чушь насчет пяти процентов. Мозг работает весь. Это как оперативная память в компьютере: выключили — и все стерлось. Поэтому через шесть минут после отключения человека от кислорода и продуктов питания мозг начинает необратимо терять память и умирать. Он потребляет десять процентов всей энергии организма, даже когда мы спим. Именно из-за того что он всегда и весь работает.
Интеллектуальная нагрузка — это профилактика старения
Что такое старение мозга? От чего начинается старческая деменция?
Сергей Савельев: Старение мозга — это в первую очередь гибель нейронов.
Сами нейроны уморить очень сложно. Но их количество исчерпаемо. Причем нейроны у человека начинают гибнуть еще в утробе матери. После пятидесяти лет они уже активно погибают, и за каждые последующие десять лет наш мозг теряет по тридцать граммов нейронов. Этот процесс продолжается до глубокой старости. И если головой не думать, не заставлять сосуды кровоснабжаться и кровоснабжать нейроны, то к восьмидесяти годам мозг может полегчать на 100 граммов, а то и больше. У людей, которые мозгами вообще не пользуются, такого рода ослабление идет еще быстрее. Интеллектуальные люди дольше сохраняют умственную потенцию.
Значит, интеллектуальная нагрузка необходима мозгу?
Сергей Савельев: Абсолютно. Это профилактика старения. Но кроссвордами и просмотрами телепрограммы «Что? Где? Когда?» старение мозга не замедлишь. Чтобы его замедлить, надо всякий раз решать проблему, которая раньше перед тобой не стояла. Игрой в шахматы можно только ускорить маразм, а не остановить его.
Потому что шахматы — не столь уж интеллектуальное занятие. Это просто комбинаторика. К сожалению, многие путают творчество и комбинаторику. Комбинаторика — это когда из трех бумажек делают четвертую, а мозг при этом сачкует.
Обещает ли нам эволюция умственный прогресс?
Сергей Савельев: Нет, не обещает. Перспективы печальны: уменьшение размеров мозга из-за тотального конформизма и постоянной адаптации к среде, экспорт своей индивидуальности и способностей государству в обмен на экономию энергии. Когда мы договариваемся с государством или религией, мы им дарим свою творческую, интеллектуальную свободу. А они, в свою очередь, гарантируют нам пищу и размножение. Так что дальше все будет хуже и хуже. И если эта тенденция сохранится, то человеческий мозг может уменьшиться еще граммов на двести пятьдесят.
Выходит, эволюция идет в обратном направлении? Человечество не умнеет, а глупеет?
Сергей Савельев: Увы, это так.
Визитная карточка
Фото: Александр Корольков / РГ
Сергей Савельев — палеоневролог, доктор биологических наук, заведующий лабораторией развития нервной системы Института морфологии человека РАН.
Родился в Москве, окончил биолого-химический факультет МГЗПИ им. Ленина, работал в Институте мозга АМН СССР, с 1984 года в НИИ морфологии человека РАМН. Более 30 лет занимается исследованиями в области морфологии и эволюции мозга. Автор более 10 монографий, 100 научных статей и первого в мире Стереоскопического атласа мозга человека. Много лет изучает эмбриональные патологии нервной системы и разрабатывает методы их диагностики. Является автором идеи церебрального сортинга — способа анализа индивидуальных человеческих способностей по структурам головного мозга посредством разработки и применения томографа высокого разрешения.
Фотограф, член Творческого союза художников России, награжден бронзовой, серебряной и золотой медалями ТСХ России.
Homo sapiens здорово постарел — Газета.Ru
Антропологи установили, что Homo sapiens появился гораздо раньше, чем принято считать — около 200 тыс. лет назад. Новое открытие подтверждает теорию о том, что «Человек разумный» появился в Африке и оттуда разошелся по остальным материкам. В то время ему пришлось уживаться с менее развитыми гоминидами.
Homo sapiens оказался гораздо старше, чем считали ученые. Как сообщил в четверг журнал Nature, результаты нового исследования показали, что человек с современной анатомией существовал еще по меньшей мере 195 тыс. лет назад.
В 1967 году на берегу реки Омо в Эфиопии команда антропологов во главе с Луисом Лики нашла два черепа и фрагменты скелетов древних людей, анатомия которых была очень близка к нынешней анатомии человека — строение черепа и костей одного из них соответствовало современному. Останки назвали «Oмо-1» и «Омо-2». Тогда ученые исследовали отложения, в которых они были обнаружены, урановым методом и установили, что возраст находки — примерно 130 тыс. лет. Правда, эти цифры изначально не считались достаточно достоверными.
Как сообщает журнал National Geographic, чтобы провести новую датировку останков древнего человека, австралийско-американская команда ученых под руководством доктора Яна Макдагла из Национального университета Австралии отправилась в Эфиопию. По видеозаписям первой раскопки и сделанным от руки рисункам Пола Абеля, одного из членов первой команды, ученые установили место находки. На этот раз антропологи провели исследование окружающих пород более аккуратно и при помощи более современного и точного способа датировки — калий-аргонового метода (на основе времени распада изотопов аргона).
До сих пор считалось, что первые представители Homo sapiens, известные науке, жили 160 тыс. лет назад (их останки были найдены там же, в Эфиопии). Скелеты «Омо-1» и «Омо-2» по меньшей мере на 35 тыс. лет (плюс-минус 2 тыс. лет) старше.
Находка подтверждает популярную «африканскую» теорию происхождения человека, по которой первые представители рода Homo Sapiens возникли именно в Африке и около 40–50 тыс. лет назад начали мигрировать на другие континенты. Кроме того, новая датировка подтверждает основанную на генетических исследованиях гипотезу о том, что современный человек появился 200 тыс. лет назад.
Около 35 лет назад Луис Лики установил, что «Омо-1» и «Омо-2» представляют разные виды наших предков — «Омо-1» имеет все признаки Homo sapiens, а «Омо-2» немного более примитивен. О его видовой принадлежности ученые спорят до сих пор — но большинство считают его представителем Homo erectus (человека прямоходящего). Некоторые антропологи считают «Омо-1» и «Омо-2» частью одного эволюционного ряда, а по мнению других — это различные, параллельно развивавшиеся типы гоминидов.
Тем не менее «Омо-1» и «Омо-2» жили в одно и то же время в одном и том же месте. По мнению исследователей, это подтверждает гипотезу, что и на современной стадии развития человек параллельно уживался и контактировал с другими менее развитыми гоминидами.
«Независимо от того, как классифицировать «Омо-2», я не думаю, что так уж удивительно, что две разных морфологии человеческого тела существовали в одно и то же время. Известно, что Homo sapiens и неандертальцы существовали в одно и то же время, а, например, в эпоху плейстоцена соседствовали несколько видов ранних обезьяноподобных гоминидов», — заявил антрополог из нью-йоркского университета Стоуни Брук Джон Флигл.
Более того, «различие между черепами предполагает, что переход к человеку современного вида происходил не совсем последовательно — его черты менялись хаотично», — считает антрополог Элисон Браун из университета Джорджа Вашингтона (округ Колумбия) в США.
C новой датировкой останков первого Homo sapiens также увеличился временной разрыв между появлением человека разумного и тем временем, когда он сделал первые шаги в своем «культурном» развитии.
Основные способности, по которым антропологи определяют появление культурологически современного человека, — это умение планировать, создавать новые более сложные орудия труда и приспособления, основание социальных и торговых сообществ, умение адаптироваться в изменяющихся условиях, появление зачатков искусства и религии. Первая «культурная» находка палеонтологов относится ко времени 50-тысячелетней давности.
«Окультуривание» Homo sapiens до сих пор вызывает много споров. Главное, в чем не согласны друг с другом ученые, — это развивались ли способности человека постепенно в течение всего времени или взрывоподобно после некой «революционой, переломной точки» (по одной из теорий, человеческая популяция резко сократилась примерно до 2 тыс. человек около 70 тыс. лет назад из-за мощного извержения вулкана. Оставшиеся в живых должны были стать умнее, чтобы выжить — именно тогда Homo sapiens резко поумнел). Останки «Омо» могут помочь и в разрешении этих споров, говорят исследователи.
«Я думаю, точка, в которой началось «современное» поведение человека, еще не определена — мне кажется, мы еще найдем более древние проявления культуры в Африке, — говорит антрополог из Национального исторического музея в Лондоне Крис Стринджер. — Сейчас постоянно растет число доказательств того, что элементы современного поведения существовали сто тысяч лет назад, и, я думаю, временной разрыв между «анатомическим» и «культурным» современным человеком может быть значительно меньше, чем сейчас принято считать».
Выяснилось, почему у неандертальцев был большой объем мозга
23 сентября 2017 г. Историк
Испанские ученые установили, что большой объем мозга неандертальцев (больше, чем у современных людей) был связан с их относительно медленным ростом.
Человек разумный имеет довольно большой мозг по отношению к пропорциям тела. Соответственно для роста и развития мозга организмом затрачивается больше энергии и времени. Именно этим объясняется медленный рост человека по сравнению с другими приматами, которые достигают зрелости намного быстрее.
Если вы посмотрите на другие виды ископаемых приматов, то заметите, что все они достигали зрелости довольно быстро, не то что человек разумный, — пояснил в интервью прессе Антонио Росас, руководитель группы палеонтологов из Национального музея естественных наук в Испании.
Науке и ранее было известно о большом объеме мозга неандертальцев, однако, оставалось невыясненным, связано ли это с медленным ростом (как у современных людей) или с другими факторами. Для проверки этой гипотезы, был изучен прекрасно сохранившийся скелет юного неандертальца, возрастом в 49 000 лет, обнаруженный в пещере Эль Сидрон. Еще в марте выяснилось, что его обладатель питался мясом шерстистого носорога и диких баранов, принимал болеутоляющиеи антибиотики в виде растений.
Ученые на раскопках в пещере Эль Сидрон. Credit: Paleoanthropology Group MNCN-CSIC
Для того, чтобы установить возраст неандертальца ученые подсчитали количество слоев эмали на зубе (техника сходная с подсчетом годовых колец на стволе дерева) и выяснили, что в момент смерти мальчику было около 7 лет. Причину смерти назвать сложно, какие-либо травматические повреждения на скелете отсутствуют.
В момент смерти мозг неандертальского ребенка находился еще в стадии формирования и составлял около 87,5% от размера взрослой особи. Мы полагаем, что мозг этого мальчика продолжал расти, — пояснил Росас. Для сравнения мозг человека разумного в этом возрасте занимает около 95% от объема взрослого мозга. По мнению Росаса, полученные данные свидетельствуют, что неандертальцы росли и взрослели медленнее, чем современные люди. Помимо этого выяснилось, что ряд позвонков у неандертальского ребенка еще не сросся, тогда как те же самые позвонки у современных людей срастаются в возрасте 4-6 лет.
Скелет ребенка-неандертальца из пещеры Эль Сидрон. Credit: Paleoanthropology Group MNCN-CSIC
Ученые, тем не менее, выяснили, что другие анатомические характеристики неандертальского ребенка в целом были идентичны характеристикам современных людей. Основным выводом из проведенного исследования Росас полагает заключение, что и неандертальцы и человек разумный имели сходную модель роста и созревания, которую они унаследовали от общего предка. Ранее считалось, что медленное взросление современных людей совершенно уникально по сути и присуще только этому виду. Теперь же выяснилось, что она была характерна и для другого вида ископаемых людей.
Понравилась статья? Отправьте автору вознаграждение:
Почему размер мозга не коррелирует с интеллектом | Наука
Джеки ОклиВы выросший ребенок.
Неизбежность роста ребенка одновременно празднуется и оплакивается. В нормальных обстоятельствах родители мало что могут сделать, кроме как стоять в стороне и наблюдать, как размер обуви увеличивается, крики становятся лепетом, превращаются в слова, превращающиеся в речь (которая вскоре превращается в ответную болтовню), а знания ребенка по математике, не говоря уже о его ловкости в текстовых сообщениях, опережают родителей. ‘.
Для человека рост в детстве ведет к зрелости, относительному понятию: зрелость по отношению к чему? , можно спросить у подростка. Биологически рост — удел всех успешных организмов. Но этот рост происходит в бесчисленных возможных формах — рост от зиготы к новорожденному и взрослому, рост в размерах или росте, рост целого вида. Другая форма, увеличение размера мозга, уже давно связана с успехом.
Недавнее исследование в Proceedings of the Royal Society B , по-видимому, предполагает, что в выборке диких животных средний размер мозга, измеренный по черепам музейных образцов, собранных у городских и сельских животных за последнее столетие или около того, составляет связаны с проживанием вокруг людей.И городская мышь (белоногой разновидности), и городская полевка (луговая разновидность) имели больший объем черепа, чем их сельские собратья. Неизвестно, были ли это более интеллектуальные грызуны, переселившиеся в город, или же виды приспособились к новым вызовам городской среды, наращивая свой мозг на протяжении поколений. Несмотря на это, заголовки гласили: «Городские мыши умнее деревенских».
Такие новости волнуют нас, людей, гордящихся своими большими мозгами. Мысль о том, что размер мозга указывает на когнитивные способности, нам, конечно, льстит.Дальнейшее представление о том, что в городах живут люди с большими мозгами, — ведь городскому чувству трудно игнорировать это.
О чем не кричали заголовки, так это о том, что исследователи обнаружили, что только у двух из десяти исследованных млекопитающих мозг был больше в их городских вариантах. И объем черепа двух видов землероек (короткохвостых и маскированных) и двух летучих мышей (маленькой бурой и большой бурой) за десятилетия увеличился в сельских, но не в городских условиях.
Люди давно испытывают искушение связать размер мозга и когнитивные способности.Интуитивное представление о том, что «большой мозг» означает «более разумный», впервые оказалось под угрозой некоторое время назад, когда мы обнаружили животных с большим мозгом, чем у нас: слонов и китов. Хотя мы были уверены в превосходстве человеческого интеллекта, мы все же чувствовали необходимость победить, поэтому мы храбро парировали: возможно, размер мозга по сравнению с размером тела делает наш мозг самым большим. Хотя люди тоже хорошо себя показывают, эта мера смещена в сторону птиц и других мелких животных, которые имеют относительно большой мозг для своего тела.После дальнейших размышлений ученые, наконец, предложили так называемый «коэффициент энцефализации»: размер мозга относительно ожидаемого размера мозга в родственных таксонах. Сверху: люди. Фу.
Рассмотрим, однако, странный случай с этим подрастающим ребенком. Мозг каждого младенца проходит через период синаптогенеза — беспорядочной пролиферации синапсов, представляющих собой связи между нейронами, — примерно в первый год жизни. Но можно возразить, что именно тогда, когда этот интенсивный рост мозга заканчивается , начинается реальный рост ребенка как индивидуума.Следующая фаза развития мозга происходит в значительной степени за счет усиления синаптической обрезки: сокращения тех связей, которые бесполезны для восприятия, рассмотрения или понимания мира, с которым сталкивается ребенок. В этом смысле, уменьшая , рождается мозг человека.
Размер мозга или размер частей мозга, безусловно, может быть разумным показателем мастерства. У людей с сенсорной депривацией другие сенсорные входы занимают бездействующую область коры.В случае слепоты слуховые или тактильные соматосенсорные области могут увеличиться в размерах, соответственно улучшится слуховая или осязательная чувствительность. Каким бы драматичным ни был этот компенсаторный рост, в конце концов корреляция между размером мозга и функцией мозга чревата.
Рассмотрим скромную собаку, Canis familiaris . Мозг собаки размером с волка примерно на 30 процентов меньше, чем у настоящего серого волка, его предка. Стала ли собака менее умной с тех пор, как тысячи лет назад она прошла свой эволюционный путь? Посудите сами: когда один только взгляд влажных глаз представителя этого вида заставляет вас встать с дивана, сходить к холодильнику и достать кусок сыра для своей подопечной — ну, вы мне скажите, кто умнее.
Собака успешна не из-за размера всего ее мозга как такового, а потому, что одомашнивание привело к тонким изменениям мозга с ошеломляющим результатом: способность жить в мире людей.
Мозгу, читающему это: Вы можете расти, когда будете обрабатывать эти слова. Но почти наверняка ваш рост будет не таким простым, как увеличение размеров. Синапс это!
Биология ЭволюцияРекомендуемые видео
Различные экологические переменные предсказывают эволюцию размеров тела и мозга у Homo
База данных размеров тела и мозга
Набор данных окаменелостей состоит из самой большой на сегодняшний день коллекции тел ( n = 204) и оценок размеров мозга ( n = 166) от Homo в прошлом ~1.0 млн лет (рис. 1). Данные по оценке размера тела гоминина получены из нашего собственного предыдущего исследования 6 плюс дополнительные оценки 60 и обновленные хронометрические возрасты из более поздней литературы. Индивидуальные оценки размера тела предоставлены для образца в дополнительных данных 1 с источниками данных. Большая часть данных о размерах мозга гоминидов (внутрикокраниальный объем в см 3 ) получена из недавних мета-анализов 7,12,13,61,62 и обновленной хронометрической информации. Конкретные источники этих данных указаны в дополнительных данных 2, при этом некоторые оценки содержат большие ошибки из-за неполного состояния черепов, на которых они основаны (например,g., Arago 21, Vertesszőlős, Zuttiyeh). Каждая оценка размера тела и мозга связана с информацией о предполагаемом хронометрическом возрасте (метод датировки и источник данных), географическом местоположении (долгота и широта) и таксономической атрибуции. Точное местонахождение каждого экземпляра см. в интерактивной карте в дополнительном примечании 1. Мы разделили набор данных на три таксономические единицы: плейстоцен H. sapiens , неандертальцы и средний плейстоцен Homo . В то время как гиподигмы H. sapiens и останков неандертальцев в целом согласованы, мы используем «среднеплейстоценовый Homo » как строго аналитическую единицу для обозначения африканских и европейских среднеплейстоценовых гоминидов, которые предшествовали неандертальцам и не относятся к Homo naledi. , между ~800 и 130 тыс. лет назад.Мы воздержались от дальнейшего разделения этой группы из-за часто фрагментарного характера окаменелостей, неясной альфа-таксономии и небольшого размера выборки. Анализы, проведенные в рамках этих таксономических единиц, сводят к минимуму филогенетические эффекты, например, значительно различающихся размеров мозга (например, ссылка 2 ). Образцы из H. naledi и Homo floresiensis пришлось исключить из этого анализа, поскольку для каждого таксона они происходят из одного местоположения и возрастной группы, что исключает оценку палеоклиматических вариаций.Ограничения наборов данных окаменелостей (см., например, ссылки 2,3,4,6 ) включают неточность оценок размера мозга и тела из-за методических и тафономических проблем, неопределенности абсолютного возраста, которые переходят в неопределенности соответствующего климата, и неодинаковая выборка окаменелостей гоминидов во времени и пространстве. Эти ограничения были включены в построение синтетического набора данных, чтобы оценить степень их влияния на общие результаты для фактического набора данных окаменелостей.Для всех дальнейших анализов значения размеров мозга и тела преобразовывались в логарифмическом масштабе по мере их мультипликативного увеличения.
Климатические реконструкции
Каждая оценка размеров тела и мозга требовала соответствующих оценок соответствующих климатических переменных. Наши климатические данные представляют собой численные оценки моделей, основанные на реконструкциях глобального климата за последний 1 млн лет с использованием эмулятора глобальной климатической модели GCMET 27 . Основная идея GCMET заключается в том, что моделирование глобальной климатической модели (GCM) за последние 120 000 лет содержит достаточно информации о долгосрочных климатических изменениях во временных масштабах ≥1000 лет.Зная внешние граничные условия, мы можем реконструировать предшествующие ледниково-межледниковые климатические изменения. Четвертичный климат во многом определяется динамикой ледяных щитов Северного полушария, на которые, в свою очередь, влияют вариации орбиты Земли вокруг Солнца и вариации содержания СО 2 в атмосфере. Используя эти факторы в качестве внешних граничных условий, GCMET может имитировать климат четвертичного периода так же, как современный GCM 27 .
Атмосферная запись CO 2 за последний 1 млн лет, которую мы используем в этом исследовании, представляет собой составную часть записи EPICA CO 2 из антарктического ледяного керна 63 и выходных данных модели углеродного цикла (CYCLOPS). 64 . Запись EPICA охватывает прошлое ~800 тыс. лет назад, тогда как мы используем выходные данные модели CYCLOPS, чтобы охватить время до 1,0 млн лет назад. Орбитальные вариации основаны на расчетах Бергера и Лутра 65 . Протяженность ледяного щита за последние 800 тысяч лет основана на выходных данных численной модели ледяного щита 66 .Для периода до 800 000 000 000 лет мы предполагали современные конфигурации ледникового щита. Это правильное предположение, учитывая, что все, кроме одного образца летописи окаменелостей до 800 тыс. лет назад в наших наборах данных, находятся в Африке или Юго-Восточной Азии и, таким образом, далеко от краев ледяных щитов, и это упрощение не повлияло на локальные климатические реконструкции GCMET.
Для каждого местоположения окаменелостей из базы данных размеров тела и мозга мы извлекли временные ряды соответствующих климатических переменных, см.10 и 11). Временные ряды использовались для привязки значения каждой климатической переменной к летописи окаменелостей как для фактических данных об окаменелостях, так и для синтетических наборов данных об окаменелостях.
Линейные модели
Нулевая и две альтернативные линейные модели, используемые в этой рукописи, определяются следующим образом. Нулевая модель просто оценивает среднее значение для каждой таксономической группы, и мы называем эту модель LM-T (линейная модель с таксонами):
$$Y={\beta }_{0}+{\beta }_{ 1}\times {\rm{таксон}}$$
(1)
Здесь Y соответствует размеру тела или мозга (или их логарифмическому преобразованию), тогда как β 0 является точкой пересечения, которая эквивалентна среднему размеру эталонного таксона, а β 1 является фактором, который отражает отклонение от этого среднего размера для таксономической группы (таким образом, давая независимые пересечения для среднего плейстоцена Homo , неандертальцев или плейстоцена H.сапиенс ).
Первая альтернативная модель содержит влияние климатической переменной X (по всем таксонам):
$$Y={\beta }_{0}+{\beta }_{1}\times {\rm {таксон}}+{\бета}_{2}\раз X$$
(2)
Здесь β 0 и β 1 — члены пересечения, дающие значения, характерные для таксона, а β 2 — наклон, который одинаков для всех таксонов. Мы называем эту модель LM-TC (линейная модель с таксономическими различиями плюс влияние климата).
Вторая альтернативная модель учитывает таксономические различия наклона климатического эффекта. Это делается с помощью члена взаимодействия, β 3 , который действует как модификатор наклонов (т. е. различных точек пересечения, заданных как β 0 и β 1 , и наклонов, заданных как β 2 и β 3 , для каждой таксономической группы):
$$Y={\beta }_{0}+{\beta}_{1}\times {\rm{taxon }}+{\beta}_{2}\times X+{\beta}_{3}\times {\rm{taxon}}\times X$$
(3)
Мы называем эту модель LM-T*C (линейная модель с таксономическими различиями плюс климатический эффект, специфичный для таксона).Наклоны β 2 и β 3 в уравнениях. (2) и (3) соответственно представлены в основном тексте в таблицах 2 и 3 (для логарифмически преобразованных размеров) и в дополнительных таблицах 1 и 2 (для натуральных единиц размеров).
Синтетические наборы данных и анализ мощности
Помимо определения наименьшего размера выборки, подходящего для обнаружения эффекта данного теста на желаемом уровне значимости, анализ мощности может также использоваться как формальный способ проверки того, существует ли связь между зависимым и независимые переменные могут быть обнаружены с помощью имеющихся данных и предлагаемых методов (т.е., линейные модели в нашем случае) при условии, что такая связь существует. Перед проверкой какой-либо истинной связи между местным климатом и летописью окаменелостей мы используем такой анализ мощности, чтобы оценить нашу способность обнаруживать взаимосвязи различных размеров эффекта с учетом неопределенностей, например, в размерах тела/мозга, датировании и реконструкции климата. Мы создали 1000 наборов синтетических данных для каждой из десяти ассоциаций климатических переменных (MAP, MAT, NPP, средняя температура самого холодного квартала, среднее количество осадков в самом засушливом квартале и логарифм их скользящего стандартного отклонения в 10 000-летнем окне) с телом и размер мозга.Для каждой ассоциации мы предполагали сильную , среднюю и слабую взаимосвязь между размером и климатом.
Под сильным мы подразумеваем 1/4 максимально возможного уклона, заданного климатом и размерами. Следовательно, средний составляет половину наклона отношения сильного (1/8 максимально возможного наклона), а слабого составляет половину наклона отношения средний (1/16 максимально возможного наклона).Например, сильная связь между MAT и размером тела (правило Бергмана) составляет -0,34 кг/°C, исходя из определенного выше правила. Это близко к предполагаемой связи между температурой и размером тела около -0,4 кг/°C, обнаруженной для современных людей в недавнем исследовании (ссылка 31 , их рис. 5A). К сожалению, нет эмпирических данных о других климатических соотношениях и размерах тела (или мозга). Поэтому для простоты мы применили то же правило сильных , средних и слабых ассоциаций для всех других климатических переменных и для размера мозга.
Перед созданием синтетического набора данных мы оценили пересечения β 0 и β 1 и наклон β 2 для модели LM-TC, уравнение. (2). Однако для реального анализа окаменелостей мы использовали модель с коэффициентом взаимодействия LM-T*C, уравнение. (3). Во-первых, мы искали климатическую запись для каждого места и времени из климатических временных рядов и прикрепляли ее к соответствующим эмпирическим записям окаменелостей. Мы рассчитываем максимальный наклон для диапазонов X и Y как β 1 = диапазон ( Y )/диапазон ( X ).Присвоив фактическому коэффициенту отношения, например, сильное (=1/4), точка пересечения β 0 может быть рассчитана с использованием средних точек X — и Y , β 5 0 9008 Y середина − 1/4 β 1 X середина .
Для синтетических наборов данных окаменелостей мы предполагаем диапазон неопределенности возраста в 10% (±5%) для окаменелостей, датированных радиоуглеродом, т.грамм. исх. 67 ), и 20% (±10%) для окаменелостей старше 50 000 000 000 лет, полученные с помощью других методов датирования с более высокой неопределенностью, таких как люминесценция, серия U или ЭПР (например, ссылка 68 ). Кроме того, мы предполагаем стандартную ошибку 2 K для среднегодовой и средней температуры самого холодного квартала. Для всех других климатических переменных мы предполагаем диапазон ошибок 20% (±10%). 2 K и 20% соответствуют предвзятости климатической модели, как было оценено в недавнем исследовании 69 . В пределах таксономической единицы рода Homo мы предполагаем, что коэффициент вариации (CV) составляет 7% для размера тела (среднее значение внутрипопуляционных средних 19 мировых популяций охотников-собирателей голоцена, n = 510, данные JTS) и 3.5% для размера мозга (из популяции 28 , набор данных: http://volweb.utk.edu/~auerbach/HOWL.htm; ссылка 70 , см. также ссылку 32 ). Предыдущие исследования показали, что диапазон изменения размера тела в голоценовых человеческих популяциях больше, чем у любой таксономической единицы более ранних гоминидов, и охватывает диапазон вариаций, обнаруженных у более ранних гоминидов 6 , и что половой диморфизм в размерах среди гоминидов среднего плейстоцена сопоставим. к современным людям 71 .Несмотря на то, что в ходе недавней эволюции гомининов существуют значительные различия в форме мозга, диапазон вариаций размеров плейстоценовых таксонов гоминидов остается сравнимым с тем, что наблюдается у современных людей 60 . Эти наблюдения предполагают, что моделирование внутрипопуляционной изменчивости среди таксонов гоминидов с использованием коэффициентов вариации современного человека дает разумную оценку изменчивости в пределах таксонов гоминидов, которые часто представлены только гораздо меньшими размерами выборки. Чтобы создать синтетический набор данных, который имеет среднее значение и дисперсию как можно ближе к набору ископаемых, мы ввели таксономические различия в размерах ( β 1 в уравнении.(2)), что основано на таксономических различиях среднего размера. Эта разница была оценена непосредственно по набору данных окаменелостей.
Процедура создания одного синтетического набора данных следующая. Во-первых, мы выбрали силу связи, например, сильных , и рассчитали наклон и точки пересечения. Для каждой синтетической точки данных мы:
- 1.
Поиск возраста и добавление случайной ошибки (±5% или ±10%).
- 2.
Просмотрел местонахождение ископаемых и выбрал климатическую запись из ранее рассчитанных временных рядов для этого места и выбранного возраста.
- 3.
Добавлена ошибка случайной выборки (т. е. стандартное отклонение 2 K или 20%) в климатическую запись.Теперь это значение X .
- 4.
Умножил X на наклон β 2 и добавил точку пересечения β 1 с соответствующей таксономической поправкой. Это переводит климатическую запись X в оценку размера Y .
- 5.
Добавлен случайный термин к Y на основе CV, т. е. 3,5% для мозга и 7% для размера тела.
- 6.
Повторение шагов (1)–(5) для каждой летописи окаменелостей и сохранение всех местонахождений, возрастов, X с и Y с в файл. Это единый синтетический набор данных в том же формате, что и исходный набор данных окаменелостей.
Мы повторили это N раз, чтобы сгенерировать N наборов синтетических данных, и повторили ту же процедуру для других сильных связей, то есть средних и слабых , а также для всех других климатических переменных. Панели примерных наборов синтетических данных для размеров тела и мозга по сравнению с исходными данными показаны на дополнительных рисунках. 10 и 11.
Мы используем тот же подход к прореживанию, который описан в основном тексте ( n = 1000) для синтетических наборов данных.Затем они используются для анализа мощности, чтобы проверить, можно ли обнаружить линейную зависимость между любой климатической переменной и размером тела или мозга. Мы подогнали обе модели LM-TC, уравнение. (2) (в котором наклон, определяющий взаимосвязь между климатом и размером, одинаков для трех таксономических групп, которые могут различаться по их пересечению), и модель LM-T*C, уравнение. (3) (разные наклоны и точки пересечения для трех групп). Климатический эффект считался присутствующим, если нулевая модель имела более высокое значение AIC по сравнению с любой из альтернативных моделей, LM-TC или LM-T*C (ΔAIC > 2), т.е.е., LM-T, уравнение. (1), в котором три группы различаются по размеру, но климат не влияет. Рисунок 2 в основном тексте показывает способность обнаруживать истинную связь между размером и климатом. Отдельные записи имеют цветовую кодировку в соответствии с разницей AIC между LM-T и альтернативными моделями, LM-TC или LM-T*C, в диапазоне от −2 (красный) до +15 (синий) с 2 в качестве средней точки (белый). ).
Все статистические тесты проводились в Python версии 3.8.5 с использованием следующих пакетов Python: statsmodels 0.12 (для линейных моделей), pandas 1.1.3 (для фреймов данных, чтения/записи файлов CSV/Excel), netCDF4 1.5.3 (чтение файлов NetCDF), matplotlib 3.3.2 (для построения графиков) и numpy 1.19.2 (числовые ).
Сводка отчета
Дополнительную информацию о дизайне исследования можно найти в Сводке отчета об исследовании природы, связанной с этой статьей.
Как культура стимулирует развитие мозга, социальность и историю жизни
Мы начнем с изложения ключевых предположений, лежащих в основе как аналитической, так и имитационной моделей.Прогнозы аналитической модели получены с использованием адаптивной динамики. Мы представляем ключевые идеи, которые мы можем получить без сложностей моделирования. Полную аналитическую модель можно найти в дополнительных материалах. Затем мы опираемся на аналитические решения, чтобы полностью изучить механизмы, лежащие в основе этих идей, с помощью эволюционного моделирования на основе агентов. Это моделирование также позволяет нам явно отслеживать размер группы и смягчать некоторые наши предположения, позволяя развиваться косвенному обучению, предубеждениям в обучении и истории жизни.
Мы представляем ключевые идеи и прогнозы нашей модели тремя способами. Во-первых, мы объясняем условия, при которых мы ожидаем связи между нашими переменными, и то, как размер этих отношений зависит от наших параметров. При этом мы словесно описываем основную логику, лежащую в основе теории. Во-вторых, мы сравниваем наши прогнозы с существующими данными, нанося результаты моделирования рядом с этими существующими данными. Если бы наши предсказания противоречили существующим эмпирическим корреляциям, это стало бы серьезной проблемой для нашей теории.Наконец, мы выводим предсказания кумулятивной гипотезы культурного мозга, излагая узкий эволюционный режим, при котором автокаталитическое взаимодействие между культурным и генетическим наследием, скорее всего, приведет к человеческому взлету.
Предположения
В основе нашей теории лежат три ключевых предположения:
- Более крупные и сложные мозги обходятся дороже, чем менее сложные, потому что они требуют больше калорий, труднее рождаются, требуют больше времени для развития и имеют организационные проблемы.Таким образом, при прочих равных условиях , увеличение размера/сложности мозга снижает приспособленность организма. Для простоты мы предполагаем, что размер, сложность и организация мозга (например, плотность нейронов) фиксируются одной переменной состояния, которую мы будем называть «размером».
- Большой мозг коррелирует с повышенной емкостью и/или сложностью, что позволяет хранить и управлять более адаптивными знаниями. Адаптивные знания потенциально могут быть связаны с поиском пищи, избеганием хищников, обеспечением партнеров, обработкой ресурсов (детоксикация, увеличение выброса калорий), охотой на дичь, определением лекарственных растений, изготовлением инструментов и так далее.
- Более адаптивные знания повышают приспособленность организма либо за счет увеличения количества его потомства по сравнению с сородичами, либо за счет снижения вероятности его смерти до размножения. Адаптивное знание можно приобрести асоциально, через опыт, пробы и ошибки и причинно-следственные рассуждения, или социально, учась у других.
Логика, вытекающая из этих ключевых допущений, сначала формализуется с использованием аналитического подхода — эволюционной модели адаптивной динамики [47], доступной в дополнительных материалах.Эта модель отражает логику и несколько ключевых предсказаний CBH. Затем мы моделируем логику, чтобы зафиксировать коэволюционную динамику, необходимую для создания CCBH.
Аналитическая модель
Модель аналитической адаптивной динамики, которую мы представляем в дополнительных материалах, позволяет нам понять эволюцию размера мозга, адаптивных знаний и опоры на социальное обучение как функцию точности передачи, эффективности асоциального обучения и выживаемости адаптивных знаний без сложностей. коэволюционной динамики и явной эволюции косвенного обучения и предубеждений в обучении.Мы можем получить набор прогнозов на основе информации, полученной с помощью этой модели.
Предсказания
Основные предсказания аналитической модели таковы:
- Более широкое использование социального обучения требует высокой точности передачи (относительно способности самостоятельно генерировать знания).
- Крайняя зависимость от социального обучения также предполагает доступ к целому ряду моделей с различным объемом адаптивных знаний [определяемых социальностью — размером населения и взаимосвязанностью — и предполагающих способность выбирать и учиться на моделях с более адаптивными знаниями; см. 16, 48, 49].
- Большая отдача от адаптивных знаний (под влиянием λ ; например, богатство окружающей среды) увеличивает размер мозга (и, следовательно, может объяснять разные наклоны энцефализации в зависимости от налогов). Предполагая экспоненциальную отдачу от адаптивных знаний, окружающая среда будет иметь большее влияние на социальных учащихся.
Однако в основе этих основных выводов лежит несколько допущений и следствий, например:
- Социальные учащиеся сталкиваются с проблемой начальной загрузки, откуда берутся первоначальные знания.
- Уровень рождаемости и косвенные отношения, влияющие на фактическую численность населения, также будут влиять на размер мозга (и адаптивные знания).
- Виды, достигшие предела социального обучения (например, люди), находятся на беговой дорожке, требуя более высокой точности передачи и более адаптивных знаний для поддержания своего большого мозга. Потеря либо точности передачи, либо доступа к адаптивным знаниям привела бы вид к меньшему мозгу.
Размер мозга и зависимость от социального, а не асоциального обучения будут зависеть от факторов, влияющих на доступность адаптивных знаний, которые сами по себе зависят от стратегий обучения и адаптивных знаний.Другими словами, существует ряд коэволюционных динамики, которые мы допустили или абстрагировали, чтобы решить эту модель аналитически, но которые имеют решающее значение для захвата и понимания всего диапазона эволюционной динамики. Чтобы понять условия, при которых может возникнуть социальное обучение (и, что еще интереснее, крайняя зависимость от социального обучения, как у людей), нам необходимо изучить эту коэволюционную динамику. Мы исследуем этот полный набор переменных и изучаем эту динамику с помощью эволюционного моделирования.Эволюционное моделирование также позволяет нам правильно учитывать размер популяции, структуру популяции, более сложные стратегии обучения и историю жизни. Эта модель поддержит и расширит нашу аналитическую модель и выявит условия, при которых адаптивные знания и размер мозга будут увеличиваться.
Имитационная модель
Чтобы изучить динамику коэволюции генов и культуры, мы создали агентную эволюционную симуляцию, которая расширяет нашу аналитическую модель. В нашей симуляции люди рождаются, с некоторой вероятностью учатся асоциально или социально от своих родителей, потенциально обновляются за счет асоциального обучения или социального обучения от более успешных членов своей группы в течение продолжительного юношеского периода, мигрируют между демами и умирают или выживают на основе от размера их мозга и адаптивных знаний.Люди, пережившие этот процесс, рождают следующее поколение. Нас в основном интересуют эффекты естественного отбора и обучения, поэтому мы используем гаплоидную модель и игнорируем неизбирательные силы, такие как пол, рекомбинация генов, эпистаз и доминирование. Жизненный цикл модели, а также все переменные и параметры показаны на рис. 1 ниже.
Эта симуляция была написана на C++ компанией MM (код в дополнительных материалах). Чтобы уменьшить количество ошибок, два ассистента бакалавра компьютерных наук независимо друг от друга просмотрели код и написали набор модульных тестов с использованием Google C++ Testing Framework.Симуляция начинается с 50 демов, в каждой из которых проживает 10 особей. На протяжении всего моделирования количество демов было зафиксировано на уровне 50. В ранних итерациях модели мы исследовали увеличение количества демов до 100 для некоторого пространства параметров и не обнаружили существенного влияния на результаты. Наша исходная популяция из 10 особей примерно эквивалентна реальной популяции из 40 особей, если предположить, что у каждого родителя два пола и по одному потомству (4 × 10). Для справки: средний размер группы современных приматов колеблется от 1 до 70 [32].
Каждый индивидуум i в деме j имеет размер мозга b ij с затратами на приспособленность, которые увеличиваются с увеличением размера мозга. Адаптивные знания представлены a ij , где 0 ≤ a ij ≤ b ij8. Расширение адаптивных знаний может снизить стоимость выбора большего мозга, но такие знания ограничены размером мозга.
Наши симуляции начинаются с людей, которые не обладают адаптивными знаниями, но способны с некоторой вероятностью заполнить свой мозг размером b ij = 1,0 адаптивными знаниями посредством асоциального и/или социального обучения. Чтобы исследовать идею о том, что ювенильные периоды могут быть продлены, чтобы увеличить время, отведенное для обучения, мы включили два этапа обучения. На обоих этапах обучения вероятность использования социального обучения, а не асоциального обучения, определяется развивающейся переменной вероятности социального обучения ( s ij ).Мы начали наши симуляции с переменной вероятности социального обучения, установленной на ноль (т. е. в начале симуляции все люди являются асоциальными учениками). Чтобы исследовать вторжение асоциальных учащихся в мир социальных учащихся, мы также запустили симуляцию с переменной вероятности социального обучения, установленной на единицу (т. е. в начале симуляции все люди являются социальными учащимися). Хотя социальное обучение широко распространено в животном мире [22], реалистичная отправная точка ближе к чистому асоциальному обучению.Тем не менее, симуляции, начинающиеся с социальных учащихся, часто были полезны для понимания этой динамики, поэтому в некоторых случаях, когда это полезно, мы также сообщаем об этих результатах.
Асоциальное обучение позволяет приобретать адаптивные знания, независимые от адаптивных знаний, которыми обладают другие люди. Напротив, социальное обучение допускает вертикальное приобретение адаптивных знаний, которыми обладает генетический родитель, на первом этапе обучения или косвенное приобретение от более знающих членов дема (из родительского поколения) на втором этапе обучения.Склонность учиться у моделей, отличных от генетического родителя, определяется генетически развивающейся косвенной вероятностью обучения переменной ( v ij ). Таким образом, симуляция не предполагает косвенного обучения или второго этапа обучения [на наш взгляд, неуместная критика родственных моделей; 50; но критика, не относящаяся к настоящей модели, 51]. Вероятность участия во втором раунде непрямого социального обучения является косвенным показателем продолжительности юношеского периода.На втором этапе обучения, если человек пытается использовать социальное обучение, но не использует косвенное обучение, за пределами первого этапа обучения не происходит. Это создает начальное преимущество для асоциального обучения и затраты на эволюцию, чтобы продлить обучение на длительный подростковый период. Мы также допускаем возможность выбора модели с более адаптивным знанием (для непрямого обучения) с помощью переменной возможности смещения выигрыша ( l ij ).
Результатом этих симуляций является ряд предсказанных взаимосвязей между размером мозга, размером группы, адаптивными знаниями, асоциальным/социальным обучением, структурой спаривания и юношеским периодом. Некоторые из этих взаимосвязей уже были измерены в эмпирической литературе и, таким образом, обеспечивают немедленную проверку нашей теории. В частности, несколько авторов показали положительную связь (особенно у приматов) между (1) размером мозга и размером социальной группы [44, 31, 52], (2) размером мозга и социальным обучением [46, 53], (3) размером мозга. и продолжительность ювенильного периода [54–57], и (4) размер группы и продолжительность ювенильного периода [56].
Различные гипотезы были предложены для этих отношений. Здесь мы утверждаем, что все они являются следствием единого эволюционного процесса, динамику которого раскрывают модели CBH. Кроме того, мы обнаружили, что разная скорость эволюционных изменений и размер этих отношений между таксонами [6] могут быть объяснены степенью, в которой адаптивное знание снижает уровень смертности ( λ в нашей модели). Этот термин λ охватывает любой фактор, который ослабляет связь между адаптивным знанием и выживанием.Одна из интерпретаций, но отнюдь не единственная, заключается в ресурсном богатстве экологии. Например, более богатые экологии предлагают больше «отдачи от вложенных средств», то есть больше калорий высвобождается за меньшее количество знаний, что позволяет людям лучше компенсировать размер своего мозга. Более высокие значения λ указывают на более богатую экологию — или, точнее, на экологию, в которой умные люди имеют большую отдачу от выживания. Действительно, исследования приматов показали, что факторы, влияющие на доступ к более богатой экологии — размер домашнего участка или разнообразие источников пищи — связаны с размером мозга [58, 59].Таким образом, наша модель может помочь объяснить, почему социальные и экологические переменные по-разному связаны с размером мозга.
Динамика нашей модели также раскрывает экологические условия, социальную организацию и развитую психологию, которые, скорее всего, приведут к области кумулятивной культурной эволюции, пути к современному человеку. Эти прогнозы фиксируют CCBH. Наша модель указывает следующий путь. При некоторых условиях мозг будет расширяться, чтобы улучшить асоциальное обучение и тем самым создать более адаптивные знания.Этот пул адаптивных знаний приводит к отбору, благоприятствующему огромной опоре на социальное обучение с избирательной косвенной передачей, позволяющей людям использовать этот пул растущих знаний. Парадокс Роджерса [60], в соответствии с которым социальные учащиеся извлекают выгоду из использования знаний асоциальных учащихся, но сами не генерируют адаптивных знаний, решается с помощью выборочного непрямого социального обучения, передающего случайные инновации следующему поколению. При некоторых условиях возникает взаимодействие между размером мозга, адаптивным знанием и социальностью (размером демы и взаимосвязанностью), создавая автокаталитическую петлю обратной связи, которая управляет всеми тремя, — начало кумулятивной культурной эволюции.
Жизненный цикл.
Люди проходят четыре различных этапа жизни (см. рис. 1): люди (1) рождаются с генетическими чертами, сходными с их родителями, с некоторыми мутациями, (2А) приобретают адаптивные знания социально от своих родителей или посредством асоциального обучения независимо от их родители, (2B) проходят вторую стадию изучения адаптивных знаний посредством асоциального обучения или косвенного социального обучения, (3) мигрируют между демами и (4) умирают или выживают, чтобы воспроизвести следующее поколение.Отбор плодовитости и жизнеспособности (рождение и смерть) выражаются отдельно, что позволяет нам распутать влияние адаптивного знания на вытеснение сородичей и на снижение риска смерти до размножения.
Стадия 1: Стадия рождения.
На стадии рождения особи, пережившие стадию отбора (стадия 4), рождают следующее поколение.
Адаптивные знания и количество потомства . Мы предполагаем, что демы с большим средним адаптивным знанием могут поддерживать большее население.Мы формализовали это предположение в уравнении 1, связав k j , влияющее на пропускную способность демы, со средним адаптивным знанием индивидуумов в деме ( A j ) и некоторыми минимальное значение, которое мы устанавливаем для нашего начального размера группы (). Соотношение между средним адаптивным знанием и k j масштабируется как х , но корректировка этого коэффициента привела к тому, что по мере накопления адаптивного знания размер демы оказался не поддающимся вычислению.Поэтому мы установили для этого коэффициента постоянное значение ( х = 10) и оставили исследование этого параметра для будущей модели. Размер дема в текущем поколении ( t ) и k j затем используются для расчета общего ожидаемого числа потомков () в следующем поколении ( t + 1) с использованием дискретного логистического роста функция в уравнении 2, где ρ — скорость роста поколений. Первоначальное моделирование предполагало, что ρ влияет только на скорость эволюции, а не на качественные результаты.Мы выбрали разумное значение ( ρ = 0,8) на основе Пианки [61].
(1)(2)Уравнение 2 сообщает нам ожидаемое значение для числа потомков на основе текущего размера демы и k j (на основе средних адаптивных знаний демы). Однако это не говорит нам о том, какие индивидуумы внутри дема породили потомство. Мы предполагаем, что более адаптивные знания увеличивают рождаемость индивидуума. Мы параметризовали силу связи между адаптивным знанием и рождаемостью (отбор плодовитости).Вероятность родить потенциального родителя ( i j ) ( p ij ) определяется сигмовидным преобразованным значением адаптивного знания (уравнение 3) как доля суммы всех преобразованных адаптивных знаний. ценности знаний отдельных лиц в деме (уравнение 4). Трансформация регулируется φ , что позволяет нам изучить важность отбора плодовитости. Например, мы можем полностью отключить отбор плодовитости, установив φ = 0: Мир без перекоса репродуктивности; все потенциальные родители имеют одинаковую вероятность рождения ребенка.Чем больше мы увеличиваем φ , тем больше мы получаем мир, в котором победитель получает все, где для победы необходимо приобретать адаптивные знания. Это имеет решающее значение для размышлений о том, как, например, на наш культурно-генный коэволюционный процесс влияют социальная организация и структуры спаривания, которые создают высокий репродуктивный перекос.
Параметр φ влиял на репродуктивную асимметрию, увеличивая склонность размножения к тем, кто обладает более адаптивными знаниями. Хотя структура спаривания и репродуктивная асимметрия являются отдельными понятиями, усиление образования пар коррелирует с уменьшением репродуктивной асимметрии.Таким образом, структура спаривания является одним из механизмов, хотя и не единственным, который может влиять на перекос репродуктивной системы. Совершенно моногамное общество с парными связями без дифференциального отбора на стадии рождения будет иметь φ = 0. Увеличение φ позволяет увеличить полигамию в «моногамных» (в основном парных) обществах при низких значениях φ. , к крайне полигамным обществам, где победитель получает все, где самцы с наиболее адаптивными знаниями имеют значительно больше потомства (см. рис. 2).Наша модель предполагает, что в обществах с высокой репродуктивной асимметрией, таких как полигамные общества, вариативность снижена. Это обеспечивает начальную быструю эволюцию более крупного мозга, но с небольшими изменениями или без них популяции не могут использовать социальное обучение для увеличения своих адаптивных знаний и с большей вероятностью вымрут. С другой стороны, эволюционные силы сводятся на нет, когда φ = 0. Социальное научение и появление коэволюции культурных генов более вероятно, когда подавляется репродуктивная асимметрия, например, в моногамных или кооперативно-общинных племенных обществах или там, где нормы приводят к общей выгоде, несмотря на перекос в способностях или успехе [см. 62–64].Конечно, некоторые утверждают, что культура поддерживает такие структуры спаривания у людей или отвечает за них, что потребовало бы от нас эндогенизации φ . В настоящей модели мы рассматриваем φ как параметр.
Миграция была зафиксирована на уровне 10%, и, таким образом, φ также повлияло на относительную силу индивидуального, внутригруппового отбора и межгруппового отбора. Межгрупповой отбор преобладает при φ = 0 и снижается при φ ≫ 0,
(3)(4)Мы предполагаем, что большее количество индивидуальных адаптивных знаний () связано с повышенной относительной рождаемостью.Используя биномиальное распределение, мы инстанцируем ожидаемое число потомков n ij для каждого родителя. Биномиальное распределение B( n , p ) описывает количество успешных результатов в последовательности из n бинарных экспериментов (в нашей модели иметь потомство или не иметь потомства). Вероятность успеха в любом конкретном «броске монеты» равна p . Для каждого родителя мы получаем значение из биномиального распределения, где количество экспериментов является ожидаемым значением для числа потомков в деме (), а вероятность рассчитывается по уравнению 16, т.е.е. от . Извлекая эти значения из биномиального распределения, сумма ожидаемых значений для потомства всех родителей равна (т.е.).
Генетическая передача и мутация . Потомство (обозначенное штрихом), рожденное от одного из родителей, наделено генетическими характеристиками, сходными с их родителями. Эти потомки унаследовали от своих родителей четыре генетических признака: размер мозга (), вероятность социального обучения (), вероятность непрямого обучения () и предвзятость косвенного обучения ().Для каждой черты новорожденные люди имеют вероятность того же значения, что и их родители ( B IJ , S IJ , V IJ , л ij ). Если имеет место мутация, новые значения извлекаются из нормального распределения со средним значением их родительского значения и стандартным отклонением L на л и Σ V для и Σ B B IJ для.Стандартные отклонения и не масштабируются по среднему, поскольку это вероятности и, следовательно, ограничены [0, 1] (нормальное распределение усекается на [0, 1]). Несмотря на то, что не ограничено, мы не масштабируем стандартное отклонение по среднему значению, потому что небольшие изменения оказывают большое влияние на систематическую ошибку обучения из-за сигмовидной функции. Как только потомство наделяется генетическими характеристиками, оно приобретает адаптивные знания. Их метод и способность приобретать адаптивные знания зависят от их генетических особенностей.
Этап 2: Обучение.
Значения асоциально усвоенных адаптивных знаний () взяты из нормального распределения, основанного на размере мозга человека: . Вместо того, чтобы фиксировать дисперсию и подразумевать, что пространство отклонений в обучении остается одним и тем же независимо от того, что было изучено, мы позволяем дисперсии масштабироваться со средним значением распределения, отражающим идею мыслительного пространства [16], где пространство возможных отклонений растет по мере роста объема знаний.Социально усвоенные значения адаптивных знаний взяты из аналогичного нормального распределения, но со средним значением адаптивных знаний модели ( t ), масштабированных по точности передачи ( τ ): , σ a τa tj ), а дисперсия аналогичным образом масштабируется по среднему значению. Рис. 3 ниже иллюстрирует распределения, из которых взяты эти значения, и влияние ζ и τ .
Рис. 3. Иллюстрация распределения того, как асоциальное обучение и социальное обучение приобретают адаптивные знания.
В (а) асоциальный учащийся имеет более высокую вероятность нарисовать значение ближе к размеру своего мозга, если ζ больше. В (b) социальный учащийся имеет более высокую вероятность приблизить значение к значению адаптивного знания своей модели, если τ велико. Обратите внимание, что в обоих случаях адаптивное знание не может превышать размер мозга ( a ij ≤ b ij ).Кривые, полученные с помощью Magnusson (2016) (rpsychologist.com).
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006504.g003
Как для асоциального, так и для социального обучения адаптивные знания человека не могут превышать размер его мозга. Но, по сравнению с социальным обучением, асоциальное обучение позволяет немедленно приобретать адаптивные знания, основанные на размере собственного мозга. Социальное научение зависит от адаптивных знаний, которыми обладают родители или представители поколения родителей в пределах одного и того же дема, если отбор продлевает учебную фразу на ювенильный период.
На стадии 2А новорожденные могут социально приобретать адаптивные знания от своих родителей i с вероятностью . Если новорожденные не учатся у своих родителей (), вместо этого они учатся асоциально.
На этапе 2B люди могут обновить свои адаптивные знания посредством асоциального обучения с вероятностью () так же, как на этапе 2A, или косвенно от не-родителей с вероятностью . Люди, которые не учатся асоциально или косвенно, не учатся дальше.Это позволяет нам изучать условия, при которых косвенное обучение возникает в течение этого длительного периода обучения. Важно отметить, что непрямое обучение должно превзойти второй раунд асоциального обучения.
Мы корректируем силу взаимосвязи между адаптивными знаниями потенциальной модели ( m ) и вероятностью их моделирования с помощью переменной обучаемого в сигмовидной функции преобразования (5). Вероятность выбора потенциальной модели ( t j ) ( p tj ) определяется выражением (6).Обратите внимание, что они имеют ту же функциональную форму, что и уравнения 3 и 4, и, таким образом, преобразование похоже на рис. 2. И асоциальное, и социальное обучение обновляют значения адаптивных знаний только в том случае, если эти значения больше, чем значения, полученные на первом этапе обучения. 2А.
(5)(6)Обратите внимание: поскольку нас интересует эволюция социального обучения, мы собрали колоду несколько против социального обучения. У людей есть шанс не делать любого обучения на этапе 2B.Это создает первоначальный недостаток для социального обучения, поскольку любой выбор социального обучения на этапе 2A рискует пропустить второй раунд асоциального обучения на этапе 2B.
Этап 3: миграция.
Индивидуумы мигрируют в случайно выбранный дем (не включая свой собственный) с вероятностью m = 0,1, фиксированной для уменьшения числа параметров. Все демы имеют одинаковую вероятность иммиграции. Люди сохраняют свои адаптивные знания и генетические черты. Во время миграции нет выбора; все люди выживают в путешествии.
Этап 4: Отбор на основе размера мозга и адаптивных знаний.
Мы формализовали предположение о том, что более крупные и сложные мозги также являются более дорогостоящими, используя квадратичную функцию, чтобы связать размер мозга с максимальной смертностью ( c max ), зафиксировав идею о том, что затраты на большие мозги не возрастают. -линейно с размером. В ранних симуляциях мы также тестировали экспоненциальную функцию, но наши исследования не выявили важных качественных различий между функциями.
Чтобы формализовать предположение о том, что люди с более адаптивными знаниями с меньшей вероятностью умрут при прочих равных условиях , мы используем отрицательную экспоненциальную функцию в уравнении 7. Параметр λ в уравнении 7 менялся между моделями и использовался для определения степени к которому адаптивное знание может компенсировать затраты на размер мозга, где λ = 0 указывает на отсутствие смещения. Как и в нашей аналитической модели, параметр λ можно интерпретировать как объем адаптивных знаний, необходимых для раскрытия преимуществ, улучшающих физическую форму.
(7)Эта функция отражает идею о том, что растущие затраты на большие мозги могут быть компенсированы более адаптивными знаниями. Устанавливаем c max = βb 2 ; β = 1/10000 в нашем моделировании). Это приводит к максимальному размеру пустого мозга b = 100. Выбор установки максимального размера пустого мозга в b = 100 был несколько произвольным, но позволял мозгу разумного размера увидеть диапазон эволюционного поведения (это просто задает масштабирование).Мы иллюстрируем эффект λ на рис. 4 ниже.
Резюме.
Эти базовые предположения порождают противоречивое давление отбора в пользу (1) более адаптивных знаний и (2) меньшего мозга. При некоторых условиях стоимость наличия большего мозга компенсируется увеличением объема знаний большего мозга. Если бы адаптивные знания были в свободном доступе, не было бы ограничений на совместную эволюцию мозга и адаптивных знаний; оба будут храповиком вверх. Как правило, этому препятствуют три взаимосвязанных ограничения:
- Адаптивные знания не всегда существуют в окружающей среде, чтобы заполнить больший мозг.
- Большие мозги без адаптивных знаний обходятся дорого без каких-либо компенсирующих преимуществ. Это особенно верно для социальных учеников, у которых мозг больше, чем у их родителей, поскольку это дополнительное пространство мозга не может быть использовано сразу.
- Увеличение размера мозга показывает уменьшение отдачи; затраты на мозг увеличиваются более чем линейно.
Мы смоделировали диапазон пространства в каждом наборе параметров для низких, средних и высоких значений других параметров, для которых мы нашли взаимодействие и реалистичные значения всех других параметров.Диапазон для каждого параметра был следующим: φ [0,0, 1,0], τ [0,75, 1,0], ζ [0,1, 0,9], м [0,0, 0,2] и λ [0,0, 0,2]. 0,0, 2,0].
Чтобы дать нашим популяциям достаточно времени для развития, мы запустили симуляцию для 200 000 поколений. Предполагая 25-30 лет на поколение [65], это составляет 5-6 миллионов лет эволюции, примерно столько же, сколько гоминин отделился от шимпанзе [66]. За некоторыми исключениями, это гарантирует, что наши генетически эволюционировавшие переменные достигли квазиравновесия.Чтобы учесть стохастическую вариацию результатов моделирования, мы выполнили 5 итераций для каждого набора уникальных параметров и усреднили результаты по ним. В отличие от других параметров систематическая ошибка обучения 90 007 l 90 008 обычно не достигает равновесия; однако мы не ожидаем, что это произойдет, поскольку более высокие значения l продолжают давать преимущество при выборе моделей, так что l должны замедляться, но продолжать приближаться к ∞. В нашей модели l — это одномерная переменная состояния, которая отражает лучшую и худшую способность выбирать модели, но, конечно, в реальном мире существует целый ряд стратегий и предубеждений, которые развились для решения проблемы выбора моделей. с более адаптивными знаниями.Для обсуждения эволюции этих предубеждений и стратегий и компромиссов между ними см. [19, 67]. Список таких предубеждений и стратегий см. в [68, 69].
Поедание крокодилов помогло укрепить мозг раннего человека?
Согласно новому исследованию, рацион пещерного человека в реальной жизни включал крокодилов, и поедание жирной плоти рептилий, возможно, помогло ранним людям развить больший мозг.
Работа основана на костях и артефактах из доисторической «кухни», которые являются самыми ранними свидетельствами того, что люди ели водных животных.
Каменные орудия труда и разрубленные кости черепах, крокодилов и рыб были найдены на участке возрастом 1,95 миллиона лет в северной Кении. Человеческих костей обнаружено не было, но сочетание останков позволяет предположить, что ранние люди использовали это место специально для приготовления пищи.
(См.: «Найдены древнейшие виды человека: возможно, они были каннибалами?») плюс человеческие предки и их близкие эволюционные родственники.
Это потому, что рептилии и рыбы особенно богаты длинноцепочечными полиненасыщенными жирными кислотами. Некоторые эксперты считают, что этот так называемый хороший жир был «частью» эволюции человеческого мозга, сказал руководитель исследования Дэвид Браун, археолог из Кейптаунского университета в Южной Африке.
Обнаружение доказательств «пищи для мозга» в позднем плиоцене (примерно от 3 до 1,8 миллиона лет назад) может объяснить, как больший мозг — например, у нашего вероятного прямого предка Homo erectus — возник у людей и их родственников около 1 года.8 миллионов лет назад, сказал Браун.
Ранние люди Нет охотников на крокодилов
Останки около 48 видов животных были обнаружены на участке в Кении, где когда-то дельта пересекалась с небольшими речками.
В дополнение к водным животным, есть свидетельства того, что древние люди питались млекопитающими, такими как древние носороги, гиппопотамы и антилопы, сообщают исследователи в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
По словам авторов исследования, на некоторых костях животных были видны следы от простых каменных орудий с острыми краями.
Но кенийские гоминины не были охотниками на крокодилов, заметил Браун.
Вместо этого первобытные люди, вероятно, поедали трупы, принося мясо обратно на кухню, чтобы разделать его и — в допожарную эпоху человеческой истории — съесть сырым.
Диета, богатая рептилиями, дала людям преимущество?
Идея о том, что диета водных животных «была бы здоровой с точки зрения роста и развития, кажется разумной», — сказал по электронной почте Дин Фальк, антрополог из Университета штата Флорида в Таллахасси.
Но «старая идея о том, что размер мозга «взлетел»… около [два миллиона лет назад] потеряла поддержку в последнее десятилетие», — добавил Фальк, не участвовавший в исследовании.
Например, исследование 2000 года, проведенное под руководством Фалька и опубликованное в Журнале эволюции человека, показало, что части мозга у некоторых видов предков человека рода австралопитеков начали изменять форму — тенденция, связанная с увеличением размера мозга. — задолго до двух миллионов лет назад.
(Посмотрите фотографии нового вида австралопитеков, обнаруженного недавно в Южной Африке.)
Тем не менее, руководитель исследования Браун сказал, что для рода Homo в целом разнообразное меню млекопитающих и рептилий на каком-то этапе человеческой эволюции «может быть тем, что дало нам это адаптивное преимущество».
Они не могут есть достаточно, чтобы позволить себе
По мере того, как животные становятся больше, растет и их мозг. Но человеческий мозг в семь раз больше, чем у других животных такого же размера. У нашего близкого родственника, шимпанзе, мозг всего в два раза больше ожидаемого для его размера. А у гориллы, которая может вырасти в три раза больше нас, мозг меньше, чем у нас.
Многие ученые задаются вопросом, почему наш мозг стал таким большим. Но Карина Фонсека-Азеведо и Сюзанна Эркулано-Хоузель из Федерального университета Рио-де-Жанейро перевернули этот вопрос с ног на голову — они хотят знать, почему у других обезьян не развился мозг большего размера. (Да, люди — это обезьяны; в этой части я использую «обезьяны» в значении «обезьяны, отличные от нас»).
Их аргумент прост: мозг требует исключительного количества энергии. Каждый грамм мозга потребляет больше энергии, чем каждый грамм тела.А большие мозги, в которых больше нейронов, потребляют больше топлива. На их типичной диете из сырых продуктов человекообразные обезьяны не могут позволить себе питать больше нейронов, чем у них уже есть. Для этого им нужно было бы потратить неправдоподобное количество времени на поиск пищи и кормление. Обезьяна не может развить мозг, такой же большой, как у человека, и при этом питаться как обезьяна. Их энергетический баланс просто не будет сбалансирован.
Наши предки преодолели это ограничение, когда научились готовить. Приготовленная пища содержит больше калорий, чем сырая, ее легче жевать и переваривать.Эти ранние повара могли получать больше энергии за то же количество времени, затраченное на еду. Это, в свою очередь, подпитывало большее количество нейронов и больший мозг.
Фонсека-Азеведо и Эркулано-Хоузель разработали свою аргументацию, используя данные о 17 видах приматов, от крошечной обыкновенной мартышки до огромной гориллы. Они собрали данные о средних размерах мозга и тела многих приматов из прошлых работ. Они определили количество нейронов в мозгу различных приматов, тщательно исследуя свои собственные образцы.И они взяли данные, собранные Каллумом Россом и другими, о количестве часов, которые эти виды проводят за едой.
Исходя из этих цифр, они рассчитали максимальное количество нейронов, которое может позволить себе каждый вид при разном количестве времени кормления. Вы можете увидеть результаты на графике ниже. Есть четкие границы. Как пишут Фонсека-Азеведо и Эркулано-Хоузель:
«Примат, питавшийся предполагаемым максимум 10 часов в день, мог позволить себе мозг, содержащий не более 113 миллиардов нейронов, и в этом случае он мог весить не более 64 кг; если бы он питался 8 часов в день, он мог бы позволить себе иметь мозг не более чем с 53 миллиардами нейронов, но тело весом не более 24 кг; и если бы он питался 6 часов в день, он мог бы позволить себе до 23 миллиардов нейронов в мозгу, но в этом случае его тело могло бы весить всего 8 кг.(Для сравнения, наш мозг содержит около 86 миллиардов нейронов.)
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Вот еще один способ взглянуть на это: чтобы позволить себе мозг, который составляет 2 процента от веса его тела (как у вас и у меня), примат, который питался 8 часов в день (например, горилла), не мог быть тяжелее 42 килограммов, или имеют более 49 миллиардов нейронов. Если бы он питался по 7 часов в день (как шимпанзе или орангутанг), он не мог бы весить больше 26 килограммов или иметь более 32 миллиардов нейронов.Чтобы добиться такого же соотношения мозга и тела, как у человека, приматам пришлось бы пожертвовать как массой, так и нейронами. «Самые крупные человекообразные обезьяны не могут позволить себе и большое тело, и большее количество нейронов», — писали Фонсека-Азеведо и Эркулано-Хаузель.
Как обходились наши предки? В более ранней работе Фонсека-Азеведо и Эркулано-Хоузель оценили количество нейронов у ранних гомининов (родственных людей, возникших после отделения нашей линии от шимпанзе). Самые ранние гоминиды, такие как Australopithecus afarensis (например, знаменитая Люси), имели от 30 до 40 миллиардов нейронов и могли поддерживать их, питаясь обезьяноподобной пищей в течение 7 часов в день.Там нет проблем.
Но более поздний Homo erectus имел около 62 миллиардов нейронов. Если бы он ел сырую пищу, ему нужно было бы есть более 8 часов в день. Даже более поздние виды, такие как Homo heidelbergensis , неандертальцы и наши собственные родственники, должны были есть по 9 часов в день. Фонсека-Азеведо и Эркулано-Хоузель считают, что наши предки, вероятно, начиная с Homo erectus , научились готовить.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.
Мнения по поводу исследования разделились. Ричарду Рэнгему из Гарвардского университета это нравится. В конце концов, он уже давно утверждал, что приготовление пищи способствовало эволюции нашего большого мозга. «Мне нравится их исследование, потому что оно впервые прокомментировало мое предположение о том, что приготовленная пища способствует расширению мозга», — говорит он. «Их расчеты выглядят разумными; и их общее заключение, конечно же, прямо согласуется с моим».
Но он добавляет, что Fonseca-Azevedo и Herculano-Houzel не учитывали виды пищи, которую едят приматы.Они предположили, что сырая пища животного происхождения, такая как мясо, мозги, костный мозг и рыба, не обеспечит достаточно дополнительных калорий, чтобы преодолеть ограничения, с которыми сталкиваются обезьяны, и Рэнгем соглашается с ними. Но другие ученые думают иначе.
Карин Ислер из Цюрихского университета, изучающая эволюцию размера мозга, совсем не убеждена в этом исследовании, тем более что Фонсека-Азеведо и Эркулано-Хоузель не учитывали качество рациона вида. Поскольку самки других человекообразных обезьян на самом деле меньше, чем человеческие женщины, «весь аргумент в основном основан на горилле», — говорит Ислер.Гориллы едят много листьев, и им приходится тратить больше времени на еду, чтобы получить такое же количество калорий, как и приматам на других диетах. Уже одно это может объяснить, почему их мозг не больше. Может ли переход к животным белкам и жирам объяснить увеличение человеческого мозга, не прибегая к приготовлению пищи? В любом случае исследование не дает ответа на этот вопрос.
Рэнгем явно думает иначе, но он говорит, что нам нужно больше исследований, чтобы решить этот вопрос, включая некоторые оценки того, как быстро приматы могут переваривать сырую животную пищу.
Ссылка: Фонсека-Азеведо и Эркулано-Хузель. 2012. Метаболические ограничения налагают компромисс между размером тела и количеством нейронов головного мозга в эволюции человека. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.12063
Изображение гориллы от Jarapet; графики из бумаги
Подробнее об эволюции мозга:
Предположения о влиянии огня и потоков лавы на эволюцию человека | Fire Ecology
Этот документ основан на докладе, который я сделал в Саванне, штат Джорджия, на первом пленарном заседании 4-го Международного конгресса по пожарной экологии и управлению в 2009 году.Тема конгресса – «Пожар как глобальный процесс». На этой конференции исследователи и землеустроители встретились, чтобы обсудить экологию пожаров и роль антропогенных пожаров во многих частях мира. Однако моя цель состояла в том, чтобы создать еще более широкий контекст для конференции, углубившись в путешествие гуманитарных наук с огнем.
Этот доклад был возможностью публично обсудить некоторые интересные недавние антропологические гипотезы о роли огня в эволюции человека, а также представить мысли, которые у меня были в течение многих лет о наших предках и огне.Мое намерение состояло в том, чтобы предположить, что, хотя наше использование огня оказало огромное влияние на формирование биоты планеты, те же самые отношения могли также сформировать многие вещи, которые делают нас теми, кто мы есть в животном мире. Я также предположил, что потоки лавы в Африканском разломе, происходящие в течение миллионов лет, обеспечивали постоянные и изолированные источники огня, возможно, создавая особое адаптивное давление и возможности для небольших изолированных групп гомининов и, возможно, приводя к набору приспособлений, которые способствовали эволюции современного человека.В прошлом веке наука начала разгадывать роль огня во многих наземных экосистемах. Однако эта статья не является научным изложением гипотез, которые были широко проверены в полевых условиях. Скорее, это шутливое упражнение в рассуждениях и даже «просто так» об эволюции человека и огня.
В конце концов, мы огненные животные. Мы единственные существа, которые могут разжигать огонь, что позволяет нам процветать практически в любом климате на Земле. Мы используем горение для приготовления пищи и обогрева домов.Сегодня мы даже используем энергию сгорания для охлаждения продуктов, охлаждения зданий и путешествий в космос. Мы используем огонь и его тепло во многих сельскохозяйственных и производственных процессах, и мы перенесли огонь и его атомные суррогаты в двигатели и котлы, питающие наш мир. В сочетании с нашими языками и культурами наша способность зажигать, возможно, является нашим самым важным инструментом для действительного изменения мира вокруг нас. За тысячелетия до того, как мы начали использовать энергию пара или двигатели внутреннего сгорания, наши пожары изменили экосистемы почти везде, где жили люди.Многие ландшафты в течение очень долгого времени буквально эволюционировали вместе с человеческими пожарами, и этот процесс лучше всего изложен в обширных работах Стивена Пайна (например, Pyne 1995, 2001).
Я предлагаю рассмотреть дополнительную возможность того, что, подобно другим системам и видам, которые мы изучаем, люди также хорошо приспособлены к огню. Каждый год мы узнаем больше об эволюционной адаптации других видов к огню. Огонь меняет дело. Поэтому кажется разумным спросить, как огонь мог изменить нас как биологический вид.Когда я впервые задумался об этом десять лет назад, я был удивлен тем, что лишь немногие люди задавали такие же вопросы. Однако в двух недавних книгах было высказано предположение, что многие уникальные черты человечества являются результатом специфической эволюционной адаптации к постоянному воздействию огня (Burton 2009, Wrangham 2009).
В этой статье я начну с несколько противоречивых работ этих исследователей, которые предполагают, что связь с огнем, насчитывающая миллионы лет назад, сыграла центральную роль в эволюции человека, что привело ко многим современным адаптациям человека и нашей собственной цепи видообразования. (Бертон, 2009 г., Рэнгем, 2009 г.).Я также описываю новый механизм этого видообразования. В частности, я предполагаю, что на протяжении миллионов лет активные потоки лавы в Африканском разломе являлись постоянными, долгосрочными, но пространственно изолированными источниками огня. Эти горящие острова в африканском пироландшафте представляли собой небольшие территории, которые создавали очень специфические адаптивные нагрузки и возможности для очень небольших изолированных групп гоминидов. Некоторые из этих эпизодов изоляции, возможно, растянулись на сотни тысяч лет, позволив этим изолированным группам ранних гоминидов развить приспособления, которые, как можно утверждать, являются результатом жизни в непосредственной близости от огня, такие как прямохождение, точный захват рук, меньшие размеры. зубы и рот, более короткий кишечник, больший мозг и, возможно, множество социальных приспособлений.
Задолго до того, как мы обрели контроль над огнем, потоки лавы, возможно, обеспечили нашим предкам первое непрерывное воздействие огня, способствовавшее эволюции многих видов гоминидов, включая нас самих. Затем, позже, некоторые из этих адаптаций, возможно, дали нам необходимые физические и интеллектуальные инструменты для разведения огня, а не просто для ухода за ним, что позволило нашим предкам распространиться по земному шару. Эта, по общему признанию, слабая цепочка гипотез подтверждается недавними геологическими работами, описывающими большой поток лавы, происходивший в районе Олдувайского ущелья в течение 200 000 лет, как мы полагаем, Homo erectus появились в этом районе.
Люди уже используют гораздо больше, чем 10% своего мозга
Возможно, вы уже видели трейлер нового научно-фантастического триллера Люси. Все начинается со шквала стилизованных спецэффектов, а Скарлетт Йоханссон обрушивает шквал избиений плохих парней. Затем появляется Морган Фримен, играющий профессора-невролога в обязательном коричневом блейзере, чтобы донести до полного лекционного зала знакомую предпосылку фильма: «По оценкам, большинство людей используют только 10 процентов возможностей мозга.Представьте, если бы мы могли получить доступ к 100 процентам. Начинаются интересные вещи».
Йоханссон в роли Люси, которую похитили и ей вживили таинственные наркотики, становится тестовым случаем для тех интересных вещей, которые, кажется, включают в себя еще более впечатляющие избиения и, по-видимому, какие-то Matrix -подобные навыки искажения времени.
Конечно, идея о том, что «вы используете только 10 процентов своего мозга», на самом деле на 100% фальшивая. Почему этот миф существует так долго и когда он, наконец, умрет?
К сожалению, не в ближайшее время.Опрос, проведенный в прошлом году Фондом исследований болезни Паркинсона Майкла Дж. Фокса, показал, что 65 процентов американцев верят в то, что миф верен, что на 5 процентов больше, чем тех, кто верит в эволюцию. Даже «Разрушители мифов», объявившие эту статистику мифом несколько лет назад, еще больше замутили ситуацию: в сериале просто увеличили ошибочную цифру в 10 процентов и неверно подразумевали, что люди используют 35 процентов своего мозга.
Идея о том, что участки мозга представляют собой застойный пудинг, в то время как одна часть выполняет всю работу, глупа.Как и большинство легенд, происхождение этой выдумки неясно, хотя есть некоторые подсказки. По словам Сэма Ванга, нейробиолога из Принстона и автора книги «Добро пожаловать в ваш мозг », катализатором могла стать индустрия самопомощи. В начале 1900-х годов Уильям Джеймс, один из самых влиятельных мыслителей в современной психологии, сказал, что у людей есть неиспользованный умственный потенциал. Это вполне разумное утверждение было позже возрождено в искаженной форме писателем Лоуэллом Томасом в его предисловии к библии самопомощи 1936 года «Как завоевывать друзей и оказывать влияние на людей» .«Профессор Уильям Джеймс из Гарварда говорил, что средний человек развивает только 10 процентов своих скрытых умственных способностей, — писал Томас. Похоже, он, а может быть, кто-то другой в его время просто сорвал с неба золотую цифру.
Заявление о 10 процентах очевидно ложно на ряде уровней. Во-первых, весь мозг активен все время. Мозг — это орган. Его живые нейроны и поддерживающие их клетки всегда что-то делают. (Где миф о том, что «вы используете только 10 процентов своей селезенки»?) Джо ЛеДу, профессор неврологии и психологии в Нью-Йоркском университете, считает, что сегодня людей могут сбить с толку «капли» — рассредоточенные маркеры высокой мозговой активности — наблюдается при функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) головного мозга человека.Эти пятна часто являются тем, о чем люди говорят, когда говорят о том, что мозг «загорается».
Допустим, вы смотрите фильм на МРТ-сканере. Некоторые области вашего мозга — например, слуховая и зрительная кора — будут значительно более активны, чем другие; и эта активность будет отображаться в виде цветных пятен при последующем анализе изображений фМРТ. Эти сгустки значительной активности обычно покрывают небольшие участки изображения мозга, часто менее 10 процентов, из-за чего для случайного наблюдателя может показаться, что остальная часть мозга бездействует.Но, как сказал мне Леду в электронном письме, «мозг может быть на сто процентов активен во время задачи, и только небольшой процент мозговой активности уникален для этой задачи». Этот тип изображения выявляет большие различия в региональной активности мозга, а не во всем, что делает мозг.
И потому 10-процентный миф по сравнению с другими фантазиями особенно пагубен.Фактически, вся предпосылка «использования» только определенной части вашего мозга ошибочна. Когда ваш мозг работает над задачей — превращает свет, падающий на сетчатку, в изображение, или готовится дотянуться до пинты пива, или решает задачу по алгебре, — его эффективность зависит не только от того, «где» и «когда», но и от того, где и когда. это «сколько.«Некоторые области мозга более специализированы для решения определенных задач, чем другие, и большая часть поведения зависит от тесной временной координации между этими областями. Ваша зрительная система помогает вам найти эту пинту пива, а ваша моторная система берет ее в свои руки. Идея о том, что участки мозга представляют собой застойный пудинг, в то время как одна часть выполняет всю работу, глупа. Мозг представляет собой сложную, постоянно многозадачную сеть тканей.
Тем не менее привлекательность мифа очевидна. Если бы мы использовали только 10 процентов нашего мозга, представьте, какой прекрасной была бы жизнь, если бы мы могли использовать больше.Вы могли ослепить бабушку и ее команду дома престарелых во время Jeopardy . Или, как Люси, вы могли бы выучить китайскую каллиграфию за час. Миф о 10 процентах нажимает на те же кнопки, что и любая схема самопомощи, которая обещает сделать нас лучше и быстрее. Как сказал мне Ван, это «как парень с 4-часовой рабочей неделей».
И потому 10-процентный миф по сравнению с другими фантазиями особенно пагубен. В нем отчетливо ощущается научное правдоподобие — это резкая острота с красивым круглым номером, вирус с очевидными векторами в книгах по поп-психологии, который легко повторять на коктейльных вечеринках.Миф также является частью более широкого способа мышления о мозге, который характеризуется вводящими в заблуждение упрощениями, такими как представление о том, что правое полушарие мозга является творческим, а левое — рациональным. «Такого рода идеи самовоспроизводятся», — сказал мне Леду. «Это все равно, что сказать, что дофамин отвечает за удовольствие, а миндалевидное тело вызывает страх. Оба неправы».
Нейронауки все еще находятся в подростковом возрасте, но слишком часто представляются публике как более зрелая область. Как недавно заявил психолог Гэри Маркус, биология, включая нейронауку, не похожа на физику, где ученые строят на фундаменте установленных формальных законов.На данный момент нейробиология не имеет такого основания, что может повысить вероятность того, что распространенные мифы о мозге выживут. Нейронаука и психология — это редкие области науки, которые для многих имеют ощутимую личную ценность — здесь нет индустрии самопомощи, основанной на терапевтических эффектах бозона Хиггса, — что означает медленный, осторожный прогресс в исследованиях, который часто подстегивается оппортунистами.