Большой мозг — ключевое отличие человека от других животных. В ходе эволюции он рос вместе с нашей разумностью и давал нам адаптационные преимущества. Но средний размер мозга современного человека значительно уменьшился. В последних исследованиях выяснилось, что его объем сокращается из-за глобального потепления.
Даже небольшое уменьшение размера мозга может существенно повлиять на физиологию, а значит, непредсказуемо сказаться на нашем поведении, считают исследователи. Подробнее о причинах и последствиях читайте в нашем новом материале.
Эволюционная роскошь
Чем человек отличается от обезьяны? Можно найти массу отличий, но основное из них — это мозг. По сравнению с австралопитеками — переходной формой между обезьяной и человеком — мозг Homo sapiens вырос в три раза.
Как только в названии вида появляется слово Homo, мозг сразу начинает резко увеличиваться. В первую очередь вырастают те его участки, которые отвечают за речь и координацию движений рук.
Разные доли мозга менялись с разной скоростью. Быстрее всего развивалась лобная доля. Она регулирует основные когнитивные функции: волю, самосознание и общение с себе подобными. На втором месте — теменная доля, отвечающая за органы восприятия и ориентацию в пространстве. Третье место среди лидеров заняла височная доля. В ее обязанности входят слух и распознавание речи, отличие живого от неживых объектов, восприятие человеческих лиц и долговременная память.
На этом развитие мозга, конечно же, не остановилось. Он продолжал расти и усложняться. У Homo erectus — человека прямоходящего — объем мозга уже почти сравнялся с Homo sapiens. Он составлял примерно 800–1000 кубических сантиметров.
Средний объем мозга современного человека колеблется в диапазоне 1250–1600 см³. У мужчин мозг весит в среднем около 1370 г, у женщин — скорее 1200 г. Он составляет только 2–4% от общей массы тела.
А потребляет не меньше 20% всей нашей энергии! Для других животных это совершенно ненормально. Наш мозг — очень затратное приобретение. Ежедневно на него уходит пятая часть полученной энергии. А у новорожденных и вовсе 60–65%. Большинство живых организмов не может себе такого позволить: в приоритете у них прямые задачи выживания. Но человек сумел увеличить свой энергетический потенциал, когда увеличил долю белка в своем рационе. Чтобы отрастить такое шикарное приспособление, понадобилось, помимо прочего, продлить вынашивание детенышей и счастливое время детства. Благодаря длительному периоду взросления и обучения, когда за наше выживание больше отвечают родители, наш мозг успевает полноценно сформироваться и развить все эти сложные функции.
Голодный мозг
У большинства других животных и размер мозга поменьше относительно размера тела. Если сравнивать с ними, то у человека мозг в 6 раз превышает норму. Есть и большее исключение — человекообразные обезьяны саймири, у которых удельный вес мозга самый внушительный относительно массы тела, примерно в 2 раза крупнее, чем у человека. Но по странной шутке природы, их мозг при этом начисто лишен извилин.
Как известно, эволюция не любит излишеств. Все, что не пригодится — в топку! Для чего же человеку такие огромные и такие прожорливые мозги?
Ученые давно задаются этим вопросом. И приходят к довольно предсказуемому ответу: похоже, развитие интеллекта и когнитивных способностей дали нам серьезные преимущества в выживании. Мы можем целенаправленно решать сложные задачи и брать не силой, а умом. Ради этого и мозг вырастить не жалко! Чем объемнее мозг, чем больше он вмещает нейронов и нейронных связей, тем больше становится объем памяти — и информации, которая вмещается в нашу голову.
Получается, крупный голодный мозг окупается, потому что дает людям адаптивное преимущество. Как мы можем заметить, в процессе видообразования неоднократно «выигрывали» линии с бо́льшим относительным размером мозга.
Ну хорошо, мы поняли, как эволюция это допустила. Но что послужило стимулом к такому резкому развитию интеллекта? Одно из самых популярных предположений — и уже чуть менее топорных, чем расхожее «труд сделал из обезьяны человека» — что основной движущей силой стали разнообразные социальные взаимодействия. Однако современные ученые приводят аргументы против этой мысли. Результаты исследования, опубликованного в журнале Nature, показывают, что увеличение человеческого мозга, вероятно, было вызвано… экологическими факторами.
Вынудили обстоятельства
Авторы исследования обнаружили интересную закономерность: оказывается, сильнее всего у млекопитающих менялись размеры мозга на фоне двух глобальных катастроф. Речь идет о массовом вымирании, случившемся 66 миллионов лет назад, а также об изменениях климата 23–33 миллиона лет назад. Именно тогда у дельфинов, слонов и человекообразных обезьян резко увеличивался мозг. При этом у слонов он быстро рос на фоне увеличения размеров тела, а вот у дельфинов и гоминид, напротив, рост мозга сопровождался уменьшением размера тела.
Пропорции мозга и тела обычно меняются при смене среды обитания, изменении энергетических потребностей или доступности энергии. Исследователи считают, что резкая смена внешних условий вынудила наших предков искать нестандартные способы выживания. А затем надо было еще передать эти открытия потомству. Пришлось отрастить мозги!
Это объяснение бросает вызов популярной теории о том, что рост мозга вызван усложнением социальных взаимодействий. Даже наоборот, можно предположить, что рост социальной сложности вызван как раз увеличением размеров мозга.
Мы его теряем
Но теперь человеческий мозг снова уменьшается! Точнее, уже уменьшился. Примерно на 10%. Когда это началось? И по какой причине?
Этим вопросом занимался Дж.М. Стибель, специалист по изучению мозга из Музея естественной истории Лос-Анджелеса. Он сравнивал размеры человеческих черепов за последние 50 000 лет. У него было 298 образцов различной датировки. На протяжении всего этого времени происходило снижение объема мозга.
Кроме того, Стибель изучал климатические данные о средней температуре, влажности и осадках за весь рассматриваемый период. Средние температуры все это время повышались. Обнаружилась любопытная корреляция: размер мозга был заметно больше при более низких температурах. Значительный рост глобальной температуры в течение последних 10 000 лет, и особенно предыдущего столетия, сопровождается таким же отчетливым уменьшением мозга.
Как объясняет Стибель в своей статье, изменения размера мозга, по-видимому, происходят через тысячи лет после изменений климата. И это особенно заметно после последнего ледникового максимума, закончившегося приблизительно 17 000 лет назад. То есть мы продолжаем сталкиваться с отложенными последствиями. По мнению исследователя, адаптация на уровне видов часто требует смены множества поколений. Но если до конца последнего ледникового периода адаптация означала рост мозга, то затем процесс пошел в обратную сторону.
Мозг — адаптационное приспособление. Особенно в случае Homo. Неудивительно, что его размеры и функции зависят от внешних условий, в том числе от влажности и уровня осадков. Но в чем именно дело — в степени благоприятности условий? Тогда при экстремально высоких температурах и погодных аномалиях мозг вроде как должен расти, чтобы решать задачи выживания. Однако температурная корреляция однозначна: чем теплее, тем меньше.
Или все дело в том, что конкретно для мозга высокие температуры опасны? Учитывая высокую тепловую мощность человеческого мозга и чувствительность к сильной жаре, возможно, климат непропорционально влияет на его размер.
Степень благоприятности климата не высчитывается однозначно по определенной формуле. Факторов, которые влияют на эволюцию нашего мозга, может быть много, не все из них очевидны. Но температура, похоже, все-таки является одним из самых значимых.
Поскольку изменения температуры непосредственно влияют на размер мозга, нынешний период ускоренного потепления может привести к усилению эволюционного давления на мозг человека. Земля в настоящее время теплее, чем когда-либо за последние 125 000 лет. В течение прошлого столетия средняя мировая температура возросла очень резко: более, чем на 1,1°C. А к концу текущего столетия прогнозируется повышение температуры как минимум на 1,5°C. Что из этого следует, нетрудно догадаться.
Глобальное поглупение
Знаете ли вы, что такое энцефализация? Это величина массы мозга относительно массы тела. И показатель общего умственного развития. Получается, современные люди уступают в этом отношении ранним Homo sapiens. У древнейших образцов уровень энцефализации выше на 17%.
Глобальное потепление между тем усиливается. В последние сто лет температуры повышаются гораздо интенсивнее, чем когда-либо. И мозг, соответственно, ужимается быстрее — с точки зрения эволюции, скорость просто поразительна! Так что тенденции неутешительны.
Стибель утверждает, что даже небольшое уменьшение размера мозга может оказать существенное — и непредсказуемое — влияние на нашу физиологию.
Как минимум, сокращается число возможных нейронных связей — а значит, падают возможности памяти и ума. Разумеется, не существует совершенных и полностью объективных методик оценки когнитивных способностей. Интерпретация всегда будет предвзята. Более того, развитие технологий, образования и медицины какое-то время компенсировали нам «усыхание мозгов». Однако большое количество исследований на разных выборках показывает значимую корреляцию между относительным размером мозга и интеллектом. И генетическая связь также прослеживается: когда эволюция идет обратным ходом, то есть сам уменьшается сам «жесткий диск» — происходит угнетение когнитивных способностей.
В течение XX века наблюдался рост средних показателей IQ во всем мире — явление, известное как эффект Флинна. Однако за последние 30 лет IQ, наоборот, значительно снизился. И сам эффект Флинна, и обратный эффект, оказывается, в первую очередь вызваны экологическими факторами. Хотя повлияли и другие, например, ожирение, то есть рост массы тела относительно массы мозга. Сильнее всего уровень интеллекта упал в промышленно развитых странах, в которых разные причины наложились друг на друга. То есть не стоит сильно полагаться на возможности цивилизации: не факт, что даже продвинутая медицина и технологии помогут нам сохранить наш интеллект в долгосрочной перспективе.
А в краткосрочной перспективе чрезмерная жара угнетающе действует на человеческий организм. И в особенности на голову. Дело не только в риске теплового удара: непривычно высокая температура стимулирует выработку адреналина. То есть усиливает стресс и агрессию, снижает эмоциональную саморегуляцию. Также тепловые волны часто провоцируют обострение психических заболеваний. В общем, адекватность снижается.
По данным многочисленных исследований, это приводит к обострению конфликтов: межличностных, семейных и межгрупповых. Когда голову серьезно припекает, возрастают риски этнических стычек, драк, убийства интимного партнера и других домочадцев. Экономические проблемы, вызванные сильной жарой, подвергают стрессу бедные семьи, повышая уровень домашнего насилия.
Значит, повышение средней температуры сказывается на интеллекте не только через несколько поколений. Тепловые волны делают людей менее адекватными, мешают нам здраво оценивать ситуацию — а это тоже функция разума. Получается, потепление делает людей менее разумными. И это заметно в том числе по продуктивности в летний сезон: исследования показали, что, как только воздух прогревается выше +24°С, продуктивность офисных работников падает, а студенты хуже учатся и сдают экзамены.
Климатическая головоломка
Кроме экологического стресса, есть и другие факторы, влияющие на средние показатели интеллекта.
Во-первых, повышение репродуктивного возраста. Природой люди приспособлены к тому, чтобы успеть произвести потомство до 30, пока они живы, активны и готовы заботиться о детеныше. В молодости у мужчин выше половая активность, а у женщин отбираются лучшие яйцеклетки, с меньшим количеством повреждений и мутаций. В среднем после тридцати женскому организму труднее выносить и родить здорового ребенка, а после тридцати пяти риск отклонений и выкидышей возрастает в разы. У среднестатистического мужчины к сорока пяти годам постепенно снижается качество половых клеток.
Но оптимальный биологический период для деторождения — это еще и возраст, когда люди активно получают образование и строят карьеру. Приходится выбирать: успех в обществе и высокий доход либо рождение ребенка прямо сейчас. Поэтому женщины, которые хотят обеспечить своим детям будущее, часто откладывают материнство и заводят ребенка позже, чем могли бы. Из-за этого на свет появляется больше детей с отклонениями, в том числе когнитивными и психическими.
Во-вторых, на общие показатели влияет продление человеческой жизни и работоспособности. Сейчас тесты на уровень интеллекта все чаще проходят люди около 60 и старше: они продолжают работать и активно участвовать в жизни общества. А в основном средние показатели IQ падают за счет ухудшения памяти — и это вообще-то нормально для пожилых людей, которые теперь больше представлены в выборке.
В-третьих, не стоит забывать про интернет. Зачем столько всего знать, если есть доступ к Гуглу? Выходит, средний современный человек меньше знает и помнит, чем наши предшественники. С эволюционной точки зрения это значит, что можно и снизить затраты на мозг, раз уж весь объем памяти все равно не используется.
Однако если сейчас практичнее искать информацию в сети, чем заучивать наизусть кучу быстро меняющихся фактов, может, пора пересмотреть устоявшиеся представления об интеллекте. Мы быстрее обучаемся и эффективнее работаем с новой информацией, чем предыдущие поколения — и эти навыки тоже относятся к интеллектуальным способностям.
И все-таки основное, от чего зависит размер — это изменение климата. Социальные факторы, питание, миграция и наследственность влияют, но в большей степени на средние показатели интеллекта, чем на объем и структуру мозга.
Что же можно сделать, чтобы человечество не деградировало окончательно? Конечно, развивать наши новые способности! Информационные технологии, коллективное познание, эмоциональный интеллект, быстрая передача сложных навыков — вот наши сильные стороны.
А перед человечеством сейчас как раз стоят глобальные вызовы, которые требуют включить мозг на полную катушку. Например, климатический кризис: это серьезная угроза выживанию вида. Чтобы адаптироваться к изменению климата, нам стоит взять пример с наших предков и использовать весь интеллектуальный потенциал. Решение глобальных экологических проблем будет полезно и людям, и планете, и мозгу.
Автор: Екатерина Доильницына