Как ученые смогли вырастить мини-мозг с рабочими глазами?

Размер мозга и интеллект

Когда говорят про связь интеллекта и размера мозга, то обычно уточняют, что размер мозга – не главное, а главное – связи между нейронами и способность мозга рвать и формировать межнейронные связи в зависимости от текущих когнитивных нужд.
С другой стороны, чем больше нейронов, тем больше возможностей для межнейронных связей, а в большом мозге нейронов всё-таки больше, чем в маленьком. То есть связь между размером мозга и когнитивными способностями всё же должна быть.

Самое масштабное исследование на эту тему было проведено сотрудниками Университета Пенсильвании. Они провели МРТ-сканирование мозга более 13 тысяч человек. Исследователям удалось обнаружить положительную связь между размером мозга и выполнением когнитивных тестов, однако его значение не было определяющим, и на долю этой связи приходилось не более 2% успеха, что вполне может быть банальной статистической погрешностью.

На 2020 г считается, что даже если размер и влияет на интеллект, то весьма незначительно. Например, воспитание родителей, уровень образования, питания, количество стресса в жизни и тому подобное влияют на интеллект в 100, а то и в 1 000 раз больше и эти взаимосвязи уже давно доказаны.
В подтверждение данного мнения приводят фотографию сравнения мозга человека и дельфина. Дельфин слева.

На сколько процентов человек использует мозг на самом деле

Современные нейробиологи отвечают на вопрос, насколько работает мозг человека, однозначно: на 100%. В любой момент человеческий мозг использует все свои ресурсы, чтобы осуществлять контроль над остальными системами организма, обеспечивать процессы запоминания, мышления и осознания. И даже когда человек спит, деятельность мозга не останавливается, ведь разные его отделы контролируют протекание обменных процессов, сердцебиение, дыхание, а также обрабатывают полученную за день информацию, благодаря чему люди видят сновидения.

Мозг человека состоит из двух типов клеток: нейронов и глиальных клеток, причем первые отвечают за получение, передачу и обработку внутренних и внешних сигналов, а вторые обеспечивают жизнедеятельность самих нейронов. Нейроны и глиальные клетки образуют 6 главных отделов мозга, каждый из которых имеет свое назначение и выполняет определенные функции. Эти отделы следующие:

  1. Продолговатый мозг – соединяет спинной мозг с головным. Этот отдел мозга управляет дыханием, слюноотделением и выделением желудочного сока, а также контролирует такие рефлексы, как чихание, моргание, кашель и рвота.
  2. Задний мозг – состоит из Варлиевого моста и мозжечка и располагается в задней части черепа, выше продолговатого мозга. Благодаря данному отделу мозга человек может держать равновесие, совершать осмысленные движения и жесты, а также управлять своей мимикой.
  3. Средний мозг – расположен с другой стороны от мозжечка, под полушариями. Этот отдел мозга контролирует зрительный и слуховой информационные каналы, а также управляет тонусом глазных мышц, сужением и расширением зрачков и рефлексом ориентации в пространстве.
  4. Промежуточный мозг – участок, что находится в нижней части черепа, под средним мозгом. В этом маленьком отделе расположены такие важные участки, как таламус (контролирует смену состояний бодрствования и сна, получает и обрабатывает все сигналы от болевых, температурных, тактильных, обонятельных, вкусовых и мышечных рецепторов), гипоталамус (контролирует артериальное давление, сердечный ритм, выработку гормонов и чувство голода), гипофиз (вырабатывает гормоны роста и полового созревания) и эпиталамус (регулирует обмен веществ и биоритмы).
  5. Большие полушария – левое и правое полушария, каждое из которых имеет лобную, затылочную, теменную и височную доли. Разные участки левого и правого полушарий отвечают за память, анализ полученной информации, критическую самооценку, распознавание речи, восприятие и обработку увиденного и услышанного, синтезирование фрагментов информации, а также за двигательную активность конечностей.    
  6. Кора головного мозга – нейронная сетка, что покрывает большие полушария и в которой протекают все мыслительные процессы.

По мнению современных ученых, в случае, если какой-либо участок мозга поврежден вследствие травмы или болезни, другие доли могут расширить свою специализацию и частично либо полностью «взять на себя» его обязанности, чтобы сохранить жизнеспособность всего организма. И в то же время нейроны, которые не задействуются в работе мозга, очень быстро отмирают, что еще раз доказывает ошибочность теории о том, будто мозг работает только на 10%.

Однако тот факт, что мозг любого человека работает на все 100%, не значит, что люди не могут развивать свой интеллектуальный потенциал. Дело в том, что когда человек тренирует свою память, занимается мыслительной деятельностью, узнает новую информацию или обретает новые навыки, в его мозге формируются новые нейронные связи, которые будут отвечать за сохранение полученных знаний и навыков. И предел в развитии такого потенциала неизвестен, ведь ученые полагают, что количество нейронных связей и цепочек, которые при необходимости может создавать наш мозг, практически безгранично.

Как формировался миф

Собственно, сразу никто и не собирался извращать факты по злому умыслу — все дело в том, что журналисты, которые подхватили фразу ученого, не особенно задумывались о ее истинном смысле, равно как и не очень разбирались в работе мозга. Это тоже нельзя считать их упущением — ведь не может же журналист во всем разбираться, правда? В результате было написано несколько статей о «неполной работе» мозга, после чего появились еще статьи, и так далее — все по принципу испорченного телефона.

Давайте теперь подумаем о том, что значит «использовать 10%» ресурсов мозга. Масса нашего головного мозга равна в среднем 1400 граммов (в среднем). Если действительно работает всего 10%, получается, что лишь 140 граммов вещества является полезным. Ну, если это действительно так, то мы думаем частью мозга, по размеру не превышающей мозг овцы. Не хотите ли вы сказать, уважаемые поклонники мифа, что мы по умственному развитию равны овцам? Конечно, нельзя воспринимать все так буквально — мы утрируем, конечно же утрируем. Но доля рационализма здесь есть, и она хорошо заметна.

Кроме того, давайте подумаем, какое оборудование нужно, чтобы проверить, какой процент мозга задействован в работе во время бодрствования человека. Неужели кто-то может сосчитать все работающие и неработающие нейроны? Давайте перефразируем вопрос: «Неужели ученые начала двадцатого века могли сосчитать, какой процент мозга работает?». Да в 1908 году, когда стал активно муссироваться этот миф, даже радио было не особенно развито, что уж там говорить о снятии энцефалограмм или проверке работы мозга в реальном режиме времени.

Кроме того, мы знаем, что если человек не занимается активной умственной деятельностью, не тренирует мозг, то синапсы, соединяющие нервные клетки, нейроны, постепенно деградируют, и у такого человека ухудшается память, интеллект, он может забыть даже таблицу умножения. Так если мы в течение многих поколений не используем 90% мозга, неужели он все еще остается в работоспособном состоянии? Очень вряд ли.

Собственно, опровержение мифа было сделано не только учеными прошлого, которые активно выступали против слухов о «10%» среди непосвященных, но и современными учеными, которые действительно неоднократно проводили эксперименты по отслеживанию активности работы головного мозга в режиме реального времени — современная техника это позволяет.

Наверное, нашим читателям будет интересно узнать, что науке хорошо известно, из каких тканей состоит человеческих мозг, ведь клеточный состав его очень хорошо изучен. Кроме того, отлично изучена анатомия нашего мыслящего органа, известны и определены основные сигнальные пути между его структурами (структуры эти тоже можно найти практически в любом учебнике по нейрофизиологии). Ученые знают, как возникает электрическая активность в мозге и как она передается от клетки к клетке. Но вот незадача — науке неизвестно, как работает вся система в целом.

Курьезная ситуация, которая, тем не менее, играет на руку многим не очень чистым на руку ученым и вовсе не ученым, кто желает извлечь свою собственную выгоду из такого незнания. Там не менее, уже давно известно, что в работе задействованы все клетки мозга, этот орган работает постоянно. В некоторые моменты определенные участки мозга работают активнее, чем другие, но вот ни о каких 10%, 30% или 50% речь не идет. Работает весь мозг, и это доказано уже давно.

Заболевания и травмы

Микроцефалия

Микроцефалия — значительное уменьшение размеров черепа и, соответственно, головного мозга при нормальных размерах других частей тела.

Обморок

Обморок — это преходящая потеря сознания, обусловленная уменьшением мозгового кровоснабжения. Прекращение поступления крови к мозгу всего на 6 секунд (например, при резком сужении сосудов во время яркой эмоции) гарантирует падение в обморок, ровным счетом как и общее снижение поступления кислорода в мозг на 20% в течение небольшого промежутка времени (например, в очень душных помещениях, где мы поглощаем значительно меньше кислорода).

Мозг использует 20% всего кислорода, который поступает в кровеносную систему, но при этом занимает всего 2% массы тела, то есть мозг потребляет больше кислорода, чем любой другой орган. Поэтому он является особо чувствительным к резкой нехватке кислорода и в случае таковой решает просто отключиться и «переждать» до лучших времен. При возобновлении поступления кислорода с кровью, мозг возвращается в своё обычное состояние.

Галлюцинации

Мозг любого человека обладает способностью «достраивать» картину происходящего. Галлюцинации возникают при усилении нормальной работы мозга при оценке происходящего. Опираясь на уже имеющуюся информацию и прогнозы, мозг выдает не существующую картинку — галлюцинацию.

Мозг любого человека обладает способностью «достраивать» картину происходящего, опираясь на неполную и неоднозначную информацию. К примеру, заметив движущееся пятно в плохо освещенной комнате человек легко может догадаться, что это его кошка. В этом случае новые визуальные данные сыграют минимальную роль (в отличие от фоновых знаний). Однако побочным эффектом «прогнозирующего мозга» является склонность видеть вещи, которых на самом деле нет, то есть галлюцинации. Такого рода искаженное восприятие присуще не только психически больным людям. Согласно утверждению ученых, почти каждый человек слышал или видел нечто иллюзорное.

Появление ключевых симптомов психического заболевания можно понять как сдвиг в равновесии нормальных функций мозга

Еще более важно, что такие симптомы и ощущения указывают не на «сломанный» мозг, а на мозг, который пытается — самым естественным образом — осмыслить неоднозначные данные.

Нервные импульсы

Нейроны

Основная статья: Нейроны

Правда ли, что мозг человека работает как компьютер?

Это не совсем так, ведь мозг гораздо мощнее. Компьютер работает последовательно, а мозг человека параллельно. Это связано с тем, что нейроны выполняют одновременно все функции компьютера — запоминание, воспроизведение, хранение.

Одна ячейка памяти компьютера может иметь только одно из двух значений, а мозг устроен гораздо сложнее в этом плане. У нейронов есть так называемые шипики — отростки, которые и отвечают за соединения и получение связей. Это прямой аналог нуля и единицы в ячейке данных памяти компьютера. Один нейрон может иметь более 20 соединений. Это говорит о том, что наш мозг настолько совершенен, что компьютеры не смогут приблизиться к нему по уровню производительности, скорее всего, никогда.

Объем памяти мозга равен примерно 1000 терабайтам. В этом плане компьютеры могут превзойти нас очень легко, но это не показатель нашей несовершенности.

Сеть нервных волокон не сравнится ни с одной сетью проводов в мире

Скорость движения нервных импульсов

Нервные импульсы от мозга и к мозгу двигаются со скоростью 270 км/ч.

Когда-нибудь задумывались, как вы так быстро можете реагировать на всякие вещи и почему палец сразу болит, как только ты его прищемил? Это всё из-за невероятно высокой скорости движения нервных импульсов от всех частей тела к мозгу и обратно. Они обеспечивают реакцию.

Память

​​Как работает память?

Физиологической основой памяти являются «следы» ранее бывших нервных процессов, сохраняющихся в мозге. Любой вызванный внешним раздражением нервный процесс (например, передача изображения какого-то рисунка в мозг), не проходит для нервной ткани бесследно, а оставляет в ней как бы «след» в виде определенных функциональных изменений. Таким образом, при восприятии определенной информации, между некоторыми группами нейронов образуется связь, которая и кодирует эту инфорамцию. И чем чаще данная информация поступает в мозг, тем чаще нервный импульс проходит по связи и тем больше связь «закрепляется».

Когда мы увидим, например, рисунок еще раз, то нервный импульс пройдет по знакомому пути и связь между определенными нейронами станет еще сильнее и так далее.

Согласно последним на 2020 год исследованиям, материальным носителем информации о разных событиях является не возбуждение разных нейронов, а различные комплексы нейронных сетей, которые и образуются в момент восприятия информации.

Ниже запись эксперимента на эту тему: здесь нейроны образуют между собой новые связи прямо в пробирке.

Объем памяти

Может ли в мозге человека закончиться место для памяти?

Может. Но еще ни один человек не дожил до этого момента.

В вашем мозге памяти примерно 2 квадриллиона байт — если представить, что ваш мозг — это видеокамера, которую включили на круглосуточную запись в хорошем качестве, то места там хватит на 300 лет. Лимит — в сроке жизни, а не в памяти.

Операции на мозге

Как успокоить пациента: стимулирование «счастливого» отдела мозга

Хирургическая операция на мозге — крайне сложный процесс, в ходе которого пациентам иногда важно оставаться в сознании. Это необходимо, чтобы хирург в любое время мог заговорить с человеком и убедиться в правильной работе его языковых, сенсорных и эмоциональных функций

Знаменитый на весь мир кадр: бразилец Энтони Диаз играет на гитаре во время сложнейшей операции по удалению опухоли мозга. Операция прошла успешно.

Разумеется, в это очень тревожное и неприятное время пациент может запаниковать, поэтому ученые постоянно ищут наиболее безопасный метод их успокаивания. В 2019 году выяснилось, что унять панику пациентов можно стимулированием особого участка мозга, отвечающего за смех и эйфорию.

Недавно было установлено, что стимулирование области мозга под названием Cingulum заставляет пациентов смеяться и испытывать «приятное, расслабленное чувство». Эта область мозга опоясывает средний мозг от лобной до височной доли и уже ранее подозревалась в участии развития депрессии.

Возможно, скоро расслабляющую особенность этого отдела мозга будет разрешено использовать во время операции на мозге некоторых пациентов.

Опровержение теории

Современные ученые, в частности, нейробиолог Б. Гордон предоставил несколько аргументов, полностью опровергающих миф о 10% использовании мозга. К ним относятся:

  • Во время естественного отбора и прохождения этапов эволюции отбирались лишь значимые для того или иного вида признаки. Если бы 90 % мозга не выполняло никаких функций, то, соответственно, в процессе эволюции эти части ЦНС исчезли бы.
  • Современные методы исследования, то есть различные сканирования, позволяют определить отсутствие слепых зон активности мозга. Появление неактивных участков отмечается только у лиц, имеющих какие-либо повреждения мозга.
  • Экспериментально доказано, что каждый отдел головного мозга отвечает за определенную функцию. При повреждении участка мозга, в любом случае, произойдет какое-то нарушение центральной нервной деятельности.
  • Доказано, что каждая отдельная клетка мозга функционально активна.
  • В ходе исследований выяснилось, что неиспользование какого-либо участка тела человека (части органа или даже конечности) приводит к его атрофии, а в некоторых случаях к замещению соединительной тканью. Если бы в мозге были неактивные участки они бы атрофировались или же вырождались.

Это интересно

Одним из интересных фактов о работе мозга является его повышенная активность во время сна. У некоторых ученых даже бытует мнение, что человеку для того и требуется сон, чтобы мозг успел обработать полученную информацию и разложить ее по полочкам.

Все эти доказательства свидетельствуют лишь о том, что ни та, ни другая сторона не понимают друг друга. Потому что потенциал мозга и использование определенных участков органа – это разные понятия.

Насколько же развит мозг у человека?


«Тесным является мир, а человеческим мозг – необъятен».

Точных данных о том, насколько активно человек использует свой мозг нету до сих пор. Остается только предполагать и строить теории. Для того, чтобы было понятно, насколько индивидуальна активность мозга каждого человека в определенной ситуации следует привести пример. Если ученику второго класса и школьнику старшей школы предложить сложить двузначное и однозначное число, то, естественно, старшеклассник справится быстрее. Однако потенциал мозга более активно будет задействовать именно ученик младшей школы, так как ему для решения задачи требуется больше усилий. Исходя из данного примера, можно сделать вывод, что развитие мозга у человека заключается не в увеличении количества клеток или их размеров, а в увеличении количества связей между ними.

Еще одним примером является поведение и восприятие человека в экстренной ситуации, когда мозг человека активируется гораздо сильнее, чем в повседневной жизни. Очевидцы, пережившие катастрофы утверждают, что мир вокруг них будто замирал или замедлялся настолько, что они успевали спастись. Если бы мозг был настолько активен каждый день, то ему требовалось бы в несколько раз больше энергии, а соответственно и питательных веществ.

Для нормальной работы мозгу ежедневно требуется около 100 – 120 грамм глюкозы. Для людей, чья профессия связана с умственным трудом, может требоваться большее количество.

Единственное, что можно сказать точно о работе нашего головного мозга – еще ни один человек не достиг предела его развития. Изначально, при рождении (при отсутствии отклонений) все имеют примерно одинаково развитый мозг. В процессе жизнедеятельности его дальнейшее развитие будет зависеть от индивидуальных особенностей:

  • Социальной сферы, в которой находится человек;
  • Возможностей, которые ему предоставлены;
  • Стимула для развития и прочее.