размер человеческого мозга в сантиметрах
Нейроны и нейромедиаторы
Химические цепочки
Все чувства и эмоции, которые испытывают люди, возникают путем химических изменений в головном мозге. Прилив радости, который человек ощущает после получения положительной оценки, выигрыша в лотерею или при встрече с любимым, происходит вследствие сложных химических процессов в головном мозге. Мы можем испытывать огромное количество эмоций, например таких, как печаль, горе, тревога, страх, изумление, отвращение, экстаз, умиление. Если мозг дает телу команду на осуществление какого-либо действия, например, сесть, повернуться или бежать, это также обусловлено химическими процессами. «Химический язык» нашей нервной системы состоит из отдельных «слов», роль которых исполняют нейромедиаторы (их еще называют нейротрансмиттерами).
Любой нейрон может получать большое количество химических сообщений, как положительных, так и отрицательных («работай» или «стоп»), от других нейронов, которые его окружают. Эти сообщения могут конкурировать или «сотрудничать», между собой, заставляя нейрон отвечать специфическим образом. Поскольку все эти события происходят в течение очень короткого времени (считаные доли секунды), очевидно, что медиатор должен быть удален из синаптического пространства очень быстро, чтобы те же самые рецепторы могли работать снова и снова. И это удаление может происходить тремя способами. Молекулы нейромедиатора могут быть захвачены назад в то нервное окончание, из которого они были выделены, и этот процесс получил название «обратный захват» («reuptake»); нейромедиатор может быть разрушен специфическими ферментами, находящимися в готовности недалеко от рецепторов на поверхности нейрона; или активное вещество может просто рассеяться в окружающую область мозга, и быть разрушено там.
Изменение нейротрансмиссии с помощью лекарств
Рассмотрим, что происходит при изменении уровней нейромедиаторов мозга на примере трех из них (серотонин, дофамин и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).
Серотонин
Многие исследования показывают, что низкий уровень серотонина в головном мозге приводит к депрессии, импульсивным и агрессивным формам поведения, насилию, и даже самоубийствам. Лекарственные вещества под названием антидепрессанты создают блок на пути обратного захвата серотонина, тем самым несколько увеличивая время его нахождения в пространстве синапса. Как итог, в целом увеличивается количество серотонина, участвующего в передаче сигналов с нейрона на нейрон, и депрессия со временем проходит.
В последние годы ведутся бурные дискуссии вокруг психического расстройства, носящего название «синдром дефицита внимания с 
гиперактивностью» (СДВГ, ADHD). Это расстройство, как правило, диагностируется в детском возрасте. Таким детям очень сложно сохранять концентрацию внимания в течение длительного времени, они совершенно не могут сидеть, не двигаясь; они постоянно находятся в движении, импульсивны и чрезмерно активны. К сожалению, СДВГ диагностируют у все большего числа детей, и многие из них получают лекарства, увеличивающие деятельность медиатора дофамина. Это помогает ребенку быть готовым к работе, более внимательным и сосредоточенным, и поэтому более способным последовательно выполнять задания.
Наркотическое вещество, известное как «экстази» или МДМА, также изменяет уровень серотонина в мозге, но намного более радикально. Он заставляет выделяющие серотонин нейроны выплескивать все содержимое сразу, затапливая этим химикатом весь мозг, что, конечно, вызывает ощущение чрезвычайного счастья и гиперактивность (чрезмерную двигательную активность). Однако, за это приходится расплачиваться позже. После того как экстази израсходовал весь мозговой запас серотонина, включаются компенсаторные механизмы, быстро разрушающие избыток нейромедиатора в мозге. После того, как спустя несколько часов действие наркотика заканчивается, человек, вероятно, будет чувствовать себя подавленным. Этот период «депрессии» продлится до тех пор, пока мозг не сможет восполнить запасы и обеспечить нормальный уровень медиатора. Повторное использование на этом фоне экстази может привести к глубокой депрессии или другим проблемам, которые будут тянуться в течение долгого времени.
Дофамин
Ученые обнаружили, что люди с расстройством психики, известным как шизофрения, фактически чрезмерно чувствительны к дофамину в мозге. Как следствие, при лечении шизофрении используются лекарства, которые блокируют дофаминовые в головном мозге, таким образом, ограничивая воздействие этого нейромедиатора.
С другой стороны, вещества, известные как амфетамины, увеличивают уровень дофамина, заставляя нейроны его высвобождать, и препятствуя его обратному захвату. В некоторых странах врачи используют разумные дозы этих препаратов при лечении некоторых заболеваний, например, синдрома гиперактивности с дефицитом внимания. Тем не менее, иногда люди абсолютно необдуманно неправильно используют эти вещества, пытаясь обеспечить себе повышенный уровень бодрствования и способность решать любые задачи.
Гамма-аминомасляная кислота
Гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК, является главным медиатором, чья роль заключается в передаче нейронам команды «стоп». Исследователи полагают, что определенные типы эпилепсии, которые характеризуются повторными припадками, затрагивающими сознание человека и его двигательную сферу, могут являться результатом снижения содержания ГАМК в головном мозге. Передающая система мозга, не имея адекватного «тормоза», входит в состояние перегрузки, когда десятки тысяч нейронов начинают сильно и одновременно посылать свои сигналы, что приводит к эпилептическому приступу. Ученые полагают, что за разрушение слишком большого количества ГАМК могут быть ответственны мозговые ферменты, в связи с чем появились лекарства, которые помогают остановить этот процесс. Время показало их эффективность в лечении не только эпилепсии, но и некоторых других нарушений работы мозга.
Гормоны
Химическое взаимодействие
СОДЕРЖАНИЕ
Размер мозга
| Имя | Размер мозга (см 3 ) |
|---|---|
| Homo habilis | 550–687 |
| Homo ergaster | 700–900 |
| человек прямоходящий | 600–1250 |
| Homo heidelbergensis | 1100–1400 |
| Homo neanderthalensis | 1200–1750 |
| Homo sapiens | 1400 |
| Homo floresiensis | 417 |
Биогеографические вариации
Попытки найти расовые или этнические различия в размере мозга обычно считаются псевдонаучными. Попытки найти расовые различия в размере мозга традиционно были связаны с научным расизмом и попытками продемонстрировать расовую интеллектуальную иерархию.
Большинство попыток продемонстрировать это опиралось на косвенные данные, которые оценивали размеры черепа, в отличие от прямых наблюдений за мозгом. Они считаются дискредитированными с научной точки зрения.
В крупномасштабном обзоре глобальных изменений черепов 1984 г. был сделан вывод, что различия в размерах черепа и головы не связаны с расой, а скорее связаны с сохранением тепла климатом, заявив: «Мы не находим поддержки использования размера мозга в таксономической оценке (кроме палеонтологические крайности с течением времени). Расовые таксономии, которые включают емкость черепа, форму головы или любую другую черту, на которую влияет климат, смешивают экотипические и филетические причины. Для плейстоценовых гоминидов мы сомневаемся, что объем черепной коробки является более « ценным » с таксономической точки зрения, чем любой другой другая черта «.
Однако Яки (2011) не обнаружил статистически значимых гендерных различий в соотношении серого вещества для большинства возрастов (сгруппированных по десятилетиям), за исключением 3-го и 6-го десятилетий жизни в выборке из 758 женщин и 702 мужчин в возрасте 20–69 лет. У среднего мужчины третьего десятилетия (в возрасте 20–29 лет) соотношение серого вещества было значительно выше, чем у средней женщины той же возрастной группы. Напротив, среди испытуемых шестого десятилетия у средней женщины соотношение серого вещества было значительно выше, хотя значимой разницы среди тех, кто находился на 7-м десятилетии жизни, не было обнаружено.
Генетический вклад
Исследования взрослых близнецов показали высокие оценки наследуемости общего размера мозга во взрослом возрасте (от 66% до 97%). Эффект варьируется в зависимости от региона головного мозга, однако, с высокой наследуемостью объемов лобных долей (90-95%), умеренными оценками в гиппокампе (40-69%) и факторами окружающей среды, влияющими на несколько срединных областей мозга. Кроме того, объем бокового желудочка, по- видимому, в основном объясняется факторами окружающей среды, что позволяет предположить, что такие факторы также играют роль в окружающей мозговой ткани. Гены могут вызывать связь между структурой мозга и когнитивными функциями, или последние могут влиять на первые в течение жизни. Был идентифицирован или предложен ряд генов-кандидатов, но они ожидают репликации.
Интеллект
Исследования по измерению объема мозга, слуховых вызванных потенциалов P300 и интеллекта показывают диссоциацию, так что и объем мозга, и скорость P300 коррелируют с измеренными аспектами интеллекта, но не друг с другом. Фактические данные противоречат вопросу о том, предсказывает ли изменение размера мозга также интеллект между братьями и сестрами, поскольку некоторые исследования обнаруживают умеренную корреляцию, а другие не находят никакой. Недавний обзор Несбитта, Флинна и др. (2012) отмечают, что приблизительный размер мозга вряд ли может служить хорошим показателем IQ, например, размер мозга также различается у мужчин и женщин, но без хорошо задокументированных различий в IQ.
Открытие последних лет состоит в том, что структура мозга взрослого человека изменяется, когда усваивается новый когнитивный или двигательный навык, включая словарный запас. Структурная нейропластичность (увеличенный объем серого вещества ) была продемонстрирована у взрослых после трех месяцев обучения зрительно-моторным навыкам, поскольку качественные изменения (например, обучение новой задаче) кажутся более важными для изменения структуры мозга, чем продолжение тренировок. уже изученной задачи. Было показано, что такие изменения (например, пересмотр перед медицинским осмотром) длятся не менее 3 месяцев без дальнейшей практики; другие примеры включают изучение новых звуков речи, музыкальные способности, навыки навигации и обучение чтению зеркально отраженных слов.
Другие животные
Хотя у людей самый высокий коэффициент энцефализации среди современных животных, для приматов это вполне нормально. Некоторые другие анатомические тенденции в эволюционном пути человека коррелируют с размером мозга: базикраниум становится более изогнутым с увеличением размера мозга по сравнению с базисной длиной мозга.
Емкость черепа
Однако больший объем черепа не всегда свидетельствует о более разумном организме, поскольку большие возможности требуются для управления большим телом или во многих случаях являются адаптивным признаком жизни в более холодной окружающей среде. Например, у современных Homo sapiens у северных популяций зрительная кора на 20% больше, чем у жителей южных широт, и это потенциально объясняет популяционные различия в размере человеческого мозга (и примерно черепном объеме). Неврологические функции определяются скорее организацией мозга, чем объемом. Индивидуальная изменчивость также важна при рассмотрении емкости черепа, например, средняя емкость черепа у неандертальцев для женщин составляла 1300 см 3 и 1600 см 3 для мужчин. У неандертальцев глаза и тела были больше по сравнению с их ростом, поэтому непропорционально большая область их мозга была посвящена соматической и визуальной обработке, функциям, обычно не связанным с интеллектом. Когда эти области были скорректированы для соответствия анатомически современным человеческим пропорциям, было обнаружено, что у неандертальцев мозг был на 15-22% меньше, чем у AMH. Когда неандертальская версия гена NOVA1 вставляется в стволовые клетки, она создает нейроны с меньшим количеством синапсов, чем стволовые клетки, содержащие человеческую версию.
В попытке использовать емкость черепа в качестве объективного показателя размера мозга, в 1973 году Гарри Джерисон разработал коэффициент энцефализации (EQ). Он сравнивает размер мозга образца с ожидаемым размером мозга животных примерно с таким же весом. Таким образом, можно сделать более объективное суждение о емкости черепа отдельного животного. Холлоуэй собрал большую научную коллекцию эндокастов головного мозга и измерений емкости черепа.
Примеры черепной емкости
Есть ли разница, какой мозг вам достался?
Мозг известного русского писателя Тургенева весил 2012 граммов. Мозг не менее известного французского писателя Анатоля Франса весил чуть больше килограмма, а мозг английского писателя Артура Конан Дойла весил всего лишь 800 граммов. Значит ли это, что Тургенев был в два раза умнее Франса и в 2,5 раза талантливее Конан Дойла?
Миф о том, что ум и интеллект зависят от размеров мозга, — один из самых стойких и неистребимых. Мерилом умственных способностей испокон веку был размер лба.
Узколобый — это значит тупой, недалекий, неразвитый.
Семи пядей во лбу, напротив — мудрец, мыслитель, гений.
Пядь, вообще-то, — это 18 сантиметров. Семь пядей — метр двадцать. Представьте себе человека с таким лбом.
В начале XIX века народная мудрость о семи пядях во лбу неожиданно получила мощную научную поддержку. Австрийский врач Франц Галль создал первую в истории псевдонауку — френологию. По Галлю, выходило, что интеллектуальные способности зависят от формы черепной коробки.
Френология была очень популярна в России, но у себя на родине, в Пруссии, Галль подвергся резкой критике коллег. И вынужден был сбежать во Францию. Там Галль несколько раз опрометчиво высказался по поводу недостаточно вместительной черепной коробки Наполеона и в результате лишился права «проповедовать» свое учение в Париже.
Говорят, что Наполеон в конце жизни главной своей заслугой считал запрет теории Галля, а не поход в Россию.
В реальности, конечно, размер головы имеет значение только при покупке шапки. Ну, или для примерки короны.
В тридцатые годы в Советском Союзе был целый институт, возглавляемый ученым-мозговедом Владимиром Михайловичем Бехтеревым, который пытался доказать, что мозги одаренных людей отличаются от мозга людей обычных. А уж мозг супергения и сверхчеловека Ленина с ними со всеми рядом не стоял… То есть не лежал… Точнее, не плавал в формалине.
Сначала Бехтерев надеялся найти зависимость между весом мозга и интеллектом. Но тот самый эталонный образец, ради которого в 1924 году при Московском институте мозга была создана специальная лаборатория, не дотягивал по весу даже до среднестатистического (мозг Ленина весил всего лишь 1340 граммов при мужской норме кило четыреста). И тогда Бехтерев поставил перед своими сотрудниками задачу найти хоть какие-то отличия в строении мозга обычных людей, талантливых и гениев.
Для сравнительного анализа при поиске гениальности в сером веществе покойного вождя мирового пролетариата в Институте мозга была собственная небольшая коллекция образцов разных мозгов. В основном упокоившихся лидеров партии и правительства, а также доставшиеся от бесхозных трупов.
Но и ее не хватило.
В 1927 году академик Бехтерев предложил советскому правительству создать Пантеон Мозга с целью «увековечивания памяти выдающихся деятелей», а также для «всестороннего изучения особенностей строения мозга выдающихся людей и сопоставление с особенностями… их одаренности».
По злой иронии судьбы, первым экспонатом Пантеона Мозга стал мозг самого академика Бехтерева.
К 1934 году Пантеон уже владел мозгами Клары Цеткин, академиков Луначарского, Гулевича и Покровского, поэтов Маяковского, Белого и Багрицкого, писателя Горького, режиссера Станиславского и даже певца Леонида Собинова.
Но вот найти между ними какие-то различия, а главное, доказать, что мозг вождя мирового пролетариата по строению чем-то отличается от мозга оперного певца, ученые не смогли, как ни старались.
На самом деле мудрость и интеллект зависят не от размера головного мозга. И даже не от количества нервных клеток. Оно у всех людей одинаково. Каждый человек при рождении получает примерно 86 миллиардов нейронов, и это количество не меняется до конца жизни. Зато по мере развития, обучения и познания у людей увеличивается количество связей между нейронами.
Каждый раз, когда мы узнаем что-то новое, например, что вода мокрая, сахар сладкий, а сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы, возникает новая нейронная связь — синапс. У одного нейрона может быть от 1 до 10 тысяч связей с другими нейронами.
Чем больше мы узнаем, тем больше синапсов образуется. Вот от них-то, точнее от их количества, наш ум и зависит.
Получается, что стартовые условия у нас у всех одинаковые. А вот с каким интеллектуальным багажом мы приходим к финишу — зависит только от нас самих, от нашей лени или от нашей любознательности.
При рождении вес мозга ребенка составляет примерно 300 граммов. Человек растет, и мозг растет вместе с ним, занимая 95% процентов объема черепной коробки. К 18 годам мозг достигает своего максимального веса.
Мозг среднестатистического человека весит от одного до двух килограммов.
Мужские мозги тяжелее женских в среднем на 125 граммов.
Говорят, из-за того, что у женщин уменьшены центры, отвечающие за логику. Все врут.
Кстати, самый тяжелый мозг за всю историю исследовательской медицины был зафиксирован у одного пациента психиатрической клиники. Он весил 2 килограмма 850 граммов. Мозг признанного гения всех времен и народов Альберта Эйнштейна весил всего лишь 1230 граммов.
А у Луи Пастера вообще было только одно полушарие.
Короче говоря, то, какого размера мозг вам достался, не имеет никакого значения. Но это не значит, что врожденные характеристики мозга не имеют значения. Имеют. И еще какое. Прочитайте об этом в главе «Есть ли у мозга совесть?».
Если стартовые условия у всех одинаковые и от размера мозга ничего не зависит, почему тогда одни люди умнее других?
Потому что одни ухаживают за мозгом, загружают его работой, каждый день «кормят» его новой информацией, занимаются его обучением, а другим просто лень, или они пока еще не знают, что мозг очень любит учиться. Чем больше мы узнаем, тем больше нейронных связей образуется. Чем больше мы используем мозг для решения новых задач, тем умнее становимся. Почитайте об этом в главе «Как сделать мозг еще умнее?».
А как же врожденные способности? Есть ли у мозга врожденная специализация?
Врожденные способности и таланты — это отдельная тема отдельной главы. Она так и называется: «Где у мозга призвание?».
«То, что вы делаете и чему учитесь на протяжении жизни, влияет на форму и вид вашего мозга — иными словами, меняет его «проводку». У разных людей разные отделы мозга развиваются в различной степени. Нет даже двух человек, у которых одинаковая информация хранилась бы в мозге в одних и тех же местах. Человек обладает многими видами интеллекта, большинство из которых невозможно оценить при помощи IQ-тестов».
Как влияет объем мозга на способности человека
Сколько интересных фактов человечество знает про головной мозг, но в разы больше об этом органе центральной нервной системы не известно. Например, что такое память, где хранится запомненная информация, почему объем головного мозга видных интеллектуалов мог отличаться по весу в разы? Давайте займёмся антропометрией этого загадочного органа, форма которого напоминает вид ядра грецкого ореха.
Энергопотребление
Объем мозга любого современного человека превышает аналогичный показатель при сравнении с любым животным. Энергопотребление этого органа вызовет удивление у большинства людей, которые узнают, что около половины вырабатываемой в печени глюкозы потребляется головным мозгом. Цифра может составлять порядка 20 процентов энергии тела, а более наглядно 10-15 Вт при небольшой нагрузке.
Активная умственная деятельность требует до 25 Вт мощности, а у научных светил этот показатель порой 30 Вт достигает. При этом происходит генерирование намного большего количества электрических импульсов, чем производит вся вычислительная техника планеты. Масса головного мозга при этом намного порядков меньше.
Эволюция создала более эффективный механизм для обработки полученной информации, по сравнению с техническими решениями людей.
Антропометрия
Довольно точно определить объем мозга человека в наше время сложно. Медики в основном прибегают к эмпирическим формулам для подсчёта физических габаритов органа. Так берутся габаритные размеры черепной коробки в сантиметрах, перемножаются, добавляется пара коэффициентов и получается приблизительный результат. Причём линейный размер черепа мужчин и женщин высчитываются по отличающимся формулам.
Чем больше, тем лучше
Бытует мнение: чем больше мозги, тем умнее их обладатель, будь это человек или животное. Всё правильно. По уровню умственных способностей Млекопитающие намного превосходят червей и насекомых, а человекообразные обезьяны своих менее развитых сородичей. Ну это как посмотреть: птичкам, червям и обезьянам достаточно размера их мозга для выживания в привычной им среде, а человек среду обитания и образ жизни всё время подстраивает под себя. И в последнее столетие этот процесс опередил длительность жизни людей: за жизнь поколения мир изменяется настолько, что человеку необходимо беспрерывно учиться, чтобы обитать в нём, или уйти в джунгли.
Теперь об интересном.
Вывод: неважно сколько весит мозг человека или животного. Более важными здесь являются отношение массы органа к массе тела и количество связей между нейронами. Не зря ведь наука установила, что активный человек (читающий книги) использует около 5% интеллектуального потенциала. Плохо знакомому с умственной деятельностью хватает и 3%, и неважно, женщина это или мужчина.
Число нейронов также немногое говорит про вместимость черепной коробки: при равном их количестве у разных видов животных некоторые значительно отличаются интеллектуальными способностями, но лишь в решении предложенных человеком задач.
Корреляции
Многие думают, что современный человеческий мозг немного больше мозгов человекообразной обезьяны, но это не так. Интеллект человека действительно превосходит умственные способности любого животного, вторым «по уму» идёт дельфин, а не шимпанзе. Человеческий мозг может весить до 2% от массы тела, то есть он в 50 или чуть более раз легче, чем весь организм, у дельфинов показатель составляет около 80 раз, а у шимпанзе – порядка 120. Но и такой подсчёт не даёт высокой точности, ведь установлено, что у разных млекопитающих интеллект в немалой мере зависит от площади коры (неокортекса), увеличиваемой за счёт извилин.
Показатели массы
Не секрет, что женский и мужской центр нервной системы отличается по весу. Это было установлено в 1882 Френсисом Гаттоном и многократно подтверждено учёными из различных исследовательских институтов и центров всего земного шара.
Эта разница составляет 100-150 грамм в среднем.
Наконец-то мы пришли к самому интересному: сколько весит мозг человека, и каков его средний размер. Нормальным считается орган со следующими габаритами:
Это у взрослого человека. У стариков, детей и подростков эти цифры будут ниже, а также у тех, чей мозг поддаётся влиянию вредных для него факторов окружающей среды (алкоголь, наркотики).
Какова средняя масса
Усреднённым значением считается показатель в 1,38 кг для сильного пола и 1,24 кг у представительниц слабого пола. Индивидуальные корреляции могут составлять 900 – 2000 грамм. Высокоинтеллектуальные люди, профессионалы в какой-либо сфере деятельности и творческие личности не отличаются увеличенной массой мозгового вещества. Его плотность составляет 1,038-1,04.
У детей
Новорождённые и младенцы отличаются массой мозга, которая достигает 10% (нормой считается 350-450 грамм) от веса тела и заметно снижается в первые годы его жизни и развития. В два года, например, вес колеблется в районе 900 грамм, а в шесть – 1,2 кг. За последующие 10-16 лет мозг прибавляет в весе всего около 0,2 кг.
Большой и малый вес
Наиболее легким мозгом, который был зафиксирован, обладал 46-летний мужчина. Вес составлял всего 680 грамм, причем такой крохотный орган не оказывал никакого влияния на поведение и социальные навыки человека. Хотя ещё в 1873 году К. Фохт установил, что порог массы мозга находится в пределах 750-800 грамм. Кто имел орган легче, отличались наличием микроцефалии, упрощенным поведение, могли иметь упрощенную речь, их развитие не часто отличалось от умственных способностей детей 3-6 лет. Такие люди вели практически асоциальный образ жизни, пасли овец, собирали дрова, ягоды.
Масса самого большого мозга – 2850 граммов, при этом его владелец, как говорилось выше, был идиотом и шизофреником. В том же XIX веке был зафиксирован и самый большой мозг нормального человека. Он составлял 2222 грамма.
Расовые и национальные различия
На вес мозга влияет и гаплогруппа. Обладатели R1A, коими являются большинство или значительная часть россиян, украинцев, белорусов, поляков, сербов, брахманов Индии и менее весомый процент представителей иных народов, наделены самым массивным мозгом. У западных европейцев и азиатских народов он немногим меньше. Самым незначительным весом мозга отличаются афроамериканцы – он весит приблизительно на 100 грамм меньше, чем у белокожих американцев.
Размер мозга не всегда имеет значение, по крайней мере решающее. Мужчина не всегда умнее женщины, их нервные системы заточены для решения различных проблем. А вот среди различных народов замечено, что среди славян и их потомков, которые носят в себе Y-хромосому R1A, больше всего творцов и изобретателей, чем негроидное население не отличается.