Читать книгу Эволюция сознания - Орнстейн Роберт - Страница 14

Мозг особенно чувствителен к перегреву. Тепловой удар может причинить мозгу вред очень быстро. А когда наши давние предки освоили ходьбу и начали перемещаться на большие расстояния, мозг стал выделять ещё больше тепла.

У других животных есть специальные механизмы, посредством которых сердце избавляется от избыточного тепла. Обратите внимание, как в жаркий день ваша собака спасается от жары, часто дыша. Через открытую пасть прохладный воздух попадает в кровь благодаря специально организованной системе кровообращения. Большинство хищников в достаточной степени охлаждают мозг во время движения благодаря целому артериальному лабиринту, называемому rete mirabile – «волшебной сетью». Эта сеть проходит через морду, и когда животное открывает пасть и часто дышит, циркуляция воздуха способствует охлаждению крови.

Текущая по этой сети артериальная кровь охлаждается (благодаря испарению влаги со слизистой оболочки на стенках носовой полости) и только затем достигает мозга. Благодаря этому у таких животных охлаждение мозга происходит, даже когда они находятся под открытым солнцем. В отличие от наших домашних питомцев и от хищников саванны, мы лишены этой волшебной сети. Человек особенно чувствителен к высоким температурам, поскольку повышения температуры мозга лишь на 1—2 градуса Цельсия вполне достаточно, чтобы нарушить его работу, а тепловой удар может произойти при повышении температуры всего на 4 градуса.

Когда леса в Восточной Африке поредели, наши предки «внезапно» (в масштабах эволюционного времени, разумеется) обнаружили, что тенистых мест стало меньше, а температура выше. А поскольку им надо было покрывать большие расстояния, недостаток тени пришлось компенсировать новыми способами охлаждения организма. Необходимость выживать в более теплом климате привела к некоторым важным изменениям в строении тела, впоследствии повлекшим за собой быстрый рост мозга. Первой из форм приспособления к повышенной температурной нагрузке стало прямохождение.

Радиатор в морде (адаптировано из работы Питера Уилера)

К неожиданным выводам об истоках человеческой психики можно прийти, если рассмотреть расположение мозга в голове с инженерно-строительной точки зрения. Благодаря прямохождению солнце нагревает меньшую поверхность тела. В полдень тело двуногого животного поглощает на 60 % меньше тепла, чем тело четвероногого. А в густой субтропической растительности высотой не меньше полуметра двуногие избавляются от лишнего тепла на треть быстрее, чем четвероногие. Скачок в увеличении размеров мозга был во многом связан с насущной потребностью выпрямиться в полный рост и получить возможность охлаждения.

В африканской саванне, чтобы раздобыть себе пропитание, надежнее было охотиться, чем полагаться на растительность, которая не отличается богатством, подвержена сезонным изменениям и дает меньше энергии, чем мясо. Первобытная охота была соревнованием в выносливости, причем не то чтобы совсем ожесточенным. Став подвижнее, наши предки обрели способность держаться дольше жертвы и брать её измором. Это означало, что они бегали и бегали, гоняясь за антилопой и ожидая, пока та упадет на землю от перегрева. Преследуя дичь и затравливая её долгими часами под палящим солнцем, одинокие охотники (групповая охота появилась позднее) иногда перегревались так, что гибель отдельных клеток мозга была неизбежна.

Судя по всему, наших предков заставила встать на задние конечности изнуряющая жара – лишь так можно было одновременно избежать её по максимуму и избавиться от лишнего тепла. Эта потребность в охлаждении легко могла повлечь за собой рост мозга, поскольку ранние формы приспособления к прямохождению были достаточны только в известной мере. Когда мы поднялись на две ноги, артериальное давление в голове, разумеется, снизилось, как это бывает, когда вы направляете строго вверх поливальный шланг. В нашем случае это ведет к тому, что голова нагревается сильнее, а приток крови к ней оказывается меньше. А поскольку температура в разных мозговых структурах варьируется, то клетки разрушаются хаотично. Тогда одним из способов поддержания работы мозга должно было стать увеличение общего числа нейронов.

Однако еще не менее миллиона лет после того, как появилось прямохождение, никакого резкого увеличения размеров мозга не происходило. Чего же мозг ждал? Важным физическим пусковым механизмом могли оказаться изменения в кровообращении, вызванные прямохождением. Удаление головы от сердца потребовало усиления кровотока. Сила тяжести, под действием которой менялось расположение сосудов, ведущих к голове, могла модифицировать и кровеносную систему как таковую. Скажем, у жирафа на шее есть некоторое количество дополнительных клапанов, облегчающих кровоток. Однако у предков человека внутричерепной кровоток изменился, устремляясь к шейному сплетению (?vertical plexus = cervical plexus?) вместо яремной вены. Если рассмотреть весь ряд наших предков, то можно заметить кардинальное изменение в распределении крови по мозгу. У наших предков сформировалась широкая сеть эмиссарных вен, ведущих в мозг и из мозга. Размер мозга увеличивался у всех наших предков наряду с расширением этой сети, однако не увеличивался у австралопитеков, у которых столь широкой сети сосудов не было. Усиление кровотока предшествовало и, возможно, обусловило увеличение размеров мозга и изменение распределения в нем нервных клеток.

Наверху прохладнее (адаптировано из работы Питера Уилера)

Стоя тоже прохладнее (адаптировано из работы Питера Уилера)

Недавние открытия в области анатомии и физиологии мозга указывают на произошедшие в ходе эволюции человека специфические изменения, представляющие собой чисто биомеханические формы приспособления, которые, однако же, в результате подтолкнули развитие мозга. Антрополог Дин Фолк отмечает, что одной из важнейших форм приспособления, приведших к увеличению размеров мозга у человека, стал специфический механизм охлаждения мозга на основе эмиссарных вен, которые мы упоминали выше. Эти вены сформировались в эволюции до того, как два миллиона лет назад произошел резкий скачок в размерах мозга, и были характерны для австралопитеков, от которых произошли и мы.

В мозге кровь нагревается, и если с системой кровообращения всё в порядке, эмиссарные вены уносят из него подогретую кровь к поверхности головы, где она охлаждается. Но когда мозг перегревается, включается «радиатор»: кровь в этих сосудах начинает течь в обратном направлении. При повышении нагрузки кровь устремляется от кожи в полость черепа. Поэтому в условиях перегрева из-за повышения нагрузки эти вены несут в черепную коробку уже охлажденную кровь, чтобы обезопасить кору. Именно благодаря этому, по мнению Фолка, кора выдерживает столь существенные подъемы внутренней температуры мозга.

Гипотеза перегрева может подсказать нам, почему прямохождение предшествовало резкому увеличению размеров мозга. По всей видимости, «радиатор» снял ограничения на размер мозга и привел к его потрясающему увеличению в ходе эволюции от Homo erectus к Homo Sapiens.

Еще одну догадку высказал польский антрополог Конрад Фиалковский: быстрый рост человеческого мозга был прежде всего связан с защитой клеток мозга от перегрева. Изменения кровотока позволили мозгу беспрепятственно расти, увеличивая тем самым надежность и степень защищенности за счет увеличения количества клеток. Результатом стала параллельная организация человеческого мозга, которую связывают с нашей способностью к многоплановому мышлению.

Две ранних формы организации мозгового кровотока и нынешняя сеть охлаждения

Таким образом, когда человек встал на две ноги и начал перемещаться бегом, отбор двинулся в направлении усиления кровотока и увеличения размеров коры, чтобы защитить мозг от перегрева и способствовать его охлаждению. Всё это в совокупности способствовало развитию животного, способного выносить жару, долгий бег и другие крайности. Большая теплоотводящая кора впоследствии была рекрутирована под другие задачи. Нервные клетки мозга, исходно не имеющие специализации в обработке информации, сумели приспособиться к изменившимся обстоятельствам. И теперь в этом мозге заключены тысячи форм разума.