Come si è sviluppato il cervello umano nel processo di evoluzione. Il cervello umano è testimone contro l'evoluzione: la confessione di un neurochirurgo

Filogenesi del sistema nervoso.

Tutti gli organismi viventi nel corso della vita sperimentano molte influenze fantasiose dall'ambiente esterno, a cui rispondono con un cambiamento nel comportamento o nelle funzioni fisiologiche. Questa capacità di rispondere alle influenze ambientali è chiamata irritabilità.

L'irritabilità si verifica già nei protozoi e si esprime in un cambiamento nei loro processi vitali o nel comportamento in risposta a stimoli quali prodotti chimici, temperatura, luce.

Gli animali multicellulari hanno uno speciale sistema di cellule: i neuroni, capaci di rispondere a determinati stimoli con un impulso nervoso che trasmettono ad altre cellule del corpo. L'insieme delle cellule nervose forma il sistema nervoso, la cui complessità della struttura e della funzione aumenta con la complessità dell'organizzazione degli animali. A seconda di quest'ultimo, gli animali multicellulari in evoluzione hanno sviluppato tre tipi principali di sistema nervoso: reticolare (diffuso), gangliare (nodale) e tubolare.

Nervoso diffuso (rete). il sistema è caratteristico degli animali più primitivi: i celenterati. Il loro sistema nervoso è costituito da neuroni diffusi in tutto il corpo, che, con i loro processi, entrano in contatto tra loro e con le cellule che innervano, formando una parvenza di rete. Questo tipo di organizzazione del sistema nervoso garantisce un'elevata intercambiabilità dei neuroni e quindi una maggiore affidabilità di funzionamento. Tuttavia le risposte in questo tipo di organizzazione del sistema nervoso sono imprecise, vaghe.

Tipo nodulare (gangliare).è il passo successivo nello sviluppo del sistema nervoso. È caratteristico di tutti i vermi, echinodermi, molluschi e artropodi. Hanno una concentrazione di corpi neuronali sotto forma di singoli cluster - nodi (gangli). Inoltre, nei nematodi e nei nematodi, tali nodi si trovano solo nella parte anteriore del corpo, dove sono concentrati gli organi di cattura del cibo e gli organi di senso. Negli anellidi e negli artropodi, il cui corpo è diviso in segmenti, oltre ai nodi della testa, si forma la catena addominale

gangli che regolano il funzionamento dei tessuti e degli organi di un dato segmento (anellidi) o di un gruppo di segmenti (artropodi). Tuttavia, il nodo della testa rimane sempre il più sviluppato, essendo il centro di coordinamento e regolazione rispetto al resto dei gangli. Questo tipo di sistema nervoso è caratterizzato da una certa organizzazione: dove l'eccitazione passa rigorosamente lungo un certo percorso, il che dà un guadagno in termini di velocità e precisione della reazione. Ma questo tipo di sistema nervoso è molto vulnerabile.

I cordati hanno tubolare tipo di sistema nervoso. In essi, nel periodo embrionale, dall'ectoderma sopra la corda viene posato un tubo neurale, che nella lancetta persiste per tutta la vita e svolge la funzione della parte centrale del sistema nervoso, e nei vertebrati si trasforma nel midollo spinale e cervello. In questo caso, il cervello si sviluppa dalla parte anteriore del tubo neurale e dal resto di esso: il midollo spinale.

Il cervello nei vertebrati è costituito da cinque sezioni: anteriore, media intermedia, midollo allungato e cervelletto.

Evoluzione del cervello nei vertebrati

La formazione del cervello negli embrioni di tutti i vertebrati inizia con la comparsa di rigonfiamenti all'estremità anteriore del tubo neurale - vescicole cerebrali. All'inizio ce ne sono tre, poi cinque. Dalla vescica cerebrale anteriore si formano successivamente la parte anteriore e il diencefalo, dal medio il mesencefalo e dalla parte posteriore il cervelletto e il midollo allungato. Quest'ultimo senza bordo netto passa nel midollo spinale

Nel tubo neurale c'è una cavità - il neurocele, che, durante la formazione di cinque vescicole cerebrali, forma estensioni - i ventricoli cerebrali (una persona ne ha 4). In queste parti del cervello si distinguono il fondo (base) e il tetto (mantello). Il tetto si trova sopra e il fondo è sotto i ventricoli.

La sostanza del cervello è eterogenea: è rappresentata dalla materia grigia e bianca. Il grigio è un gruppo di neuroni e il bianco è formato da processi di neuroni rivestiti con una sostanza simile al grasso (guaina mielinica), che conferisce alla sostanza del cervello un colore bianco. Lo strato di materia grigia sulla superficie del tetto di qualsiasi parte del cervello è chiamato corteccia.

Gli organi di senso svolgono un ruolo importante nell'evoluzione del sistema nervoso. Fu la concentrazione degli organi di senso nell'estremità anteriore del corpo a determinare il progressivo sviluppo della sezione cranica del tubo neurale. Si ritiene che la vescicola cerebrale anteriore si sia formata sotto l'influenza del recettore olfattivo, di quello centrale - visivo e di quello posteriore - uditivo.

PESCARE

prosencefalo piccolo, non diviso in emisferi, ha un solo ventricolo. Il suo tetto non contiene elementi nervosi, ma è formato dall'epitelio. I neuroni sono concentrati nella parte inferiore del ventricolo, nello striato e nei lobi olfattivi che si estendono davanti al prosencefalo. Essenzialmente, il prosencefalo funziona come un centro olfattivo.

mesencefaloè il più alto centro normativo e integrativo. È costituito da due lobi visivi ed è la parte più grande del cervello. Questo tipo di cervello, in cui il mesencefalo è il centro regolatore più alto, viene chiamato ittiopsidpim.

diencefaloÈ costituito da un tetto (talamo) e da un fondo (ipotalamo). La ghiandola pituitaria è collegata all'ipotalamo e l'epifisi è collegata al talamo.

Cervelletto nei pesci è ben sviluppato, poiché i loro movimenti sono molto diversi.

Midollo senza confine netto, passa nel midollo spinale e in esso sono concentrati i centri alimentare, vasomotore e respiratorio.

Dal cervello partono 10 paia di nervi cranici, tipici dei vertebrati inferiori

Anfibi

Gli anfibi hanno una serie di cambiamenti progressivi nel cervello, che sono associati alla transizione verso uno "stile di vita" terrestre, dove le condizioni sono più diverse rispetto all'ambiente acquatico e sono caratterizzate dall'incostanza dei fattori che agiscono. Ciò ha portato al progressivo sviluppo degli organi di senso e, di conseguenza, il progressivo sviluppo del cervello.

prosencefalo negli anfibi, rispetto ai pesci, è molto più grande, in esso apparivano due emisferi e due ventricoli. Le fibre nervose apparivano nel tetto del prosencefalo, formando il fornice cerebrale primario - archipallio. I corpi dei neuroni si trovano in profondità, attorno ai ventricoli, principalmente nello striato. I lobi olfattivi sono ancora ben sviluppati.

Il mesencefalo (tipo ittiopside) rimane il centro integrativo più alto. La struttura è la stessa di quella del pesce.

Cervelletto a causa della primitività dei movimenti degli anfibi, sembra un piccolo piatto.

Intermedio e midollo allungato lo stesso che nel pesce. Da
10 paia di nervi cranici lasciano il cervello.

Rettili (rettili)

I rettili appartengono ai vertebrati superiori e sono caratterizzati da uno stile di vita più attivo, che si combina con il progressivo sviluppo di tutte le parti del cervello.

prosencefaloè la parte più grande del cervello. Anteriormente da esso si dipartono i lobi olfattivi sviluppati. Il tetto rimane sottile, ma appaiono isole di corteccia sui lati mediale e laterale di ciascun emisfero. La corteccia ha una struttura primitiva e viene detta antica - archeocorteccia. Il ruolo del centro integrativo superiore è svolto dai corpi striatali del prosencefalo - tipo sauropside cervello. Gli striati forniscono l'analisi delle informazioni in arrivo e lo sviluppo delle risposte.

Intermedio, cervello, essendo associato all'epifisi e all'ipofisi, possiede anche un'appendice dorsale, un organo parietale che percepisce gli stimoli luminosi.

mesencefalo perde il valore di centro integrativo superiore, diminuisce anche il suo valore come centro visivo, in relazione al quale diminuisce la sua dimensione.

Cervelletto molto meglio sviluppato che negli anfibi.

Midollo forma una curva stretta caratteristica dei vertebrati superiori, compreso l'uomo.

Dal cervello partono 12 paia di nervi cranici, cosa tipica di tutti i vertebrati superiori, compreso l'uomo.

Uccelli

Il sistema nervoso, a causa della complessità generale dell'organizzazione, dell'adattabilità al volo e alla vita in un'ampia varietà di ambienti, è molto meglio sviluppato di quello dei rettili.

Il giorno degli uccelli è caratterizzato da un ulteriore aumento del volume totale del cervello, in particolare del prosencefalo.

Il cervello anteriore gli uccelli sono il centro integrativo più elevato. La sua divisione principale è lo striato ( tipo cerebrale sauropside ).

Il tetto rimane poco sviluppato. Conserva solo le isole mediali della corteccia, che svolgono la funzione di un centro olfattivo superiore. Vengono respinti al ponticello tra gli emisferi e sono chiamati ippocampo. I lobi olfattivi sono poco sviluppati.

diencefalo di piccole dimensioni e associato alle ghiandole pituitaria e pineale.

mesencefalo ha lobi visivi ben sviluppati, dovuto al ruolo principale della visione nella vita degli uccelli.

Cervelletto grande, ha una parte mediana con solchi trasversali e piccole escrescenze laterali.

falena oblunga lo stesso dei rettili. 12 paia di nervi cranici.

mammiferi

prosencefaloè la parte più grande del cervello. In diverse specie, le sue dimensioni assolute e relative variano notevolmente. La caratteristica principale del cervello anteriore è lo sviluppo significativo della corteccia cerebrale, che raccoglie tutte le informazioni sensoriali dagli organi di senso, esegue la più alta analisi e sintesi di queste informazioni e diventa l'apparato dell'attività riflessa finemente condizionata, e nei mammiferi altamente organizzati - attività mentale ( tipo di cervello mammario).

Nei mammiferi più altamente organizzati, la corteccia presenta solchi e circonvoluzioni, che ne aumentano notevolmente la superficie.

Il prosencefalo dei mammiferi e dell'uomo è caratterizzato da asimmetria funzionale. Negli esseri umani, ciò si esprime nel fatto che l'emisfero destro è responsabile del pensiero figurativo e quello sinistro di quello astratto. Inoltre, i centri del discorso orale e scritto si trovano nell'emisfero sinistro.

diencefalo contiene circa 40 core. Nuclei speciali del talamo elaborano i segnali visivi, tattili, gustativi e interocettivi, dirigendoli poi alle zone corrispondenti della corteccia cerebrale.

Nell'ipotalamo sono concentrati i centri vegetativi superiori, che controllano il lavoro degli organi interni attraverso meccanismi nervosi e umorali.

IN mesencefalo il doppio collicolo è sostituito dal quadrigemino. Le sue collinette anteriori sono visive, mentre le collinette posteriori sono associate ai riflessi uditivi. Al centro del mesencefalo passa il reticolare.

una formazione che funge da fonte di influenze ascendenti che attivano la corteccia cerebrale. Sebbene i lobi anteriori siano visivi, l'analisi delle informazioni visive viene effettuata nelle zone visive della corteccia e la parte del mesencefalo è principalmente responsabile del controllo dei muscoli oculari: cambiamenti nel lume della pupilla, movimenti oculari , tensione accomodativa. Nelle colline posteriori ci sono centri che regolano i movimenti dei padiglioni auricolari, la tensione della membrana timpanica e il movimento degli ossicini uditivi. Il mesencefalo è coinvolto anche nella regolazione del tono dei muscoli scheletrici.

Cervelletto ha sviluppato lobi laterali (emisferi), ricoperti di corteccia, e un verme. Il cervelletto è collegato con tutte le parti del sistema nervoso legate al controllo dei movimenti: con il prosencefalo, il tronco encefalico e l'apparato vestibolare. Fornisce il coordinamento dei movimenti.

Midollo. In esso, i fasci di fibre nervose che conducono al cervelletto sono separati sui lati e sulla superficie inferiore ci sono rulli oblunghi, chiamati piramidi.

Dalla base del cervello emergono 12 paia di nervi cranici.

Perché le persone hanno bisogno di un organo così complesso come il cervello e come l'abbiamo ottenuto? Perché abbiamo bisogno di così tanti neuroni? Non ci basterebbero, ad esempio, ventimila cellule nervose in una lumaca, che è sopravvissuta con successo e si è adattata al suo ambiente per molti milioni di anni. 6-7 milioni di anni fa, il clima arido della Terra ridusse significativamente le aree delle foreste tropicali, dove vivevano principalmente gli antichi primati. Hanno dovuto adattarsi alle nuove condizioni, alla vita nella savana. Gli antichi primati facevano sempre più gare tra alberi e cespugli sugli arti posteriori per guardarsi intorno, vedere i compagni di tribù, le fonti di cibo o i loro nemici. Circa tre milioni di anni fa: questi furono i primi passi dei nostri lontani antenati. Molto probabilmente, ciò è accaduto nel territorio della moderna Africa orientale.

Circa 500-600mila anni fa erano divisi in più linee. Uno dei quali portò all'uomo di Neanderthal e l'altro all'Homo sapiens. Allo stesso tempo, dall'Africa e dall'Europa alla Mesopotamia e alla Siberia, i parenti stretti dell'Homo Sapiens sono l'uomo di Heidelberg, l'uomo di Denisovan, l'uomo di Rhodesia e altri. Ognuno di loro ha superato i nostri antenati in termini di forza fisica e dimensioni del cervello. Per sopravvivere, una persona ragionevole aveva bisogno di cambiare, di sviluppare nuove qualità del corpo e della psiche.

Esistono concetti come evoluzione del comportamento ed evoluzione della struttura cerebrale. Corrono in parallelo. Più è complesso, più complesso è il comportamento. Se c'è qualcosa che fa evolvere gli animali, è la competizione tra le specie. Per sopravvivere in questa competizione, dovevano essere in qualche modo diversi dalle altre specie. Ed è possibile che abbiano permesso alla nostra specie di sopravvivere e occupare il pianeta, distruggendo tutti gli altri concorrenti.

Le persone continuano a fare la stessa domanda: Ognuno risponde a modo suo, ma la natura ha una risposta semplice: la procreazione. Tutto ciò per cui siamo biologicamente programmati è trasmettere le informazioni genetiche alla generazione successiva. Non importa come pensiamo a noi stessi, ma in questo non differiamo dalla stessa lumaca. Chiunque sulla terra è costretto a risolvere tre compiti principali: riproduzione, nutrizione e dominanza.

Se tutto è ovvio riguardo alla riproduzione e alla nutrizione, cosa significa dominanza? Ogni individuo è costretto a dimostrare la propria superiorità rispetto agli altri membri della tribù, altrimenti i membri della tribù lo calpesteranno. Questo ci riporta al punto di partenza: competizione, competizione. Il cervello risolve questi tre compiti biologici con il pilota automatico, senza la nostra partecipazione volontaria. Il cervello controlla il livello degli ormoni nel sangue, che soddisfano così i nostri bisogni di sesso, alimentazione e desiderio di vincere.

Ad esempio, ci sono aree del cervello responsabili di una situazione molto specifica. Questi neuroni rispondono al livello di glucosio nel sangue e inviano un segnale al cervello, ad esempio: devi procurarti del cibo. E questo avviene inconsciamente, in modo naturale, come il movimento di un braccio o di una gamba. In questo siamo simili ai primati moderni. Ma perché i loro antenati siamo rimasti scimmie?

Cervello umano e cervello dello scimpanzé

Se non fosse per la differenza di dimensioni, sarebbe quasi impossibile distinguerli. Una parte significativa del cervello sono le strutture del cosiddetto sistema limbico. Questa è una delle parti più antiche del cervello, apparsa nei primi vertebrati. Il limbico non è praticamente diverso dalla sua controparte nelle scimmie. La zona della sua responsabilità sono gli stessi istinti animali: riproduzione, nutrizione, dominanza. Poi sono arrivate le emozioni e il ricordo.

Un sottile strato di materia grigia ricopre tutte le circonvoluzioni e i solchi degli emisferi cerebrali. Questa è una nuova corteccia: la neocorteccia, apparsa nei mammiferi inferiori. Negli scimpanzé è già abbastanza sviluppato, ma solo negli esseri umani la nuova corteccia non solo copre i grandi emisferi del cervello, ma diventa anche molto più complicata. È con lo sviluppo della neocorteccia che gli scienziati associano l'emergere del pensiero creativo e della coscienza.

Ipnosi e cervello umano

- questo è un tipo di strumento che ci permetterà di considerare i meccanismi di alcune funzioni mentali di una persona. Di norma, queste funzioni sono associate al lavoro della corteccia cerebrale. Sai esattamente come sono i tuoi genitori, amici, colleghi di lavoro o semplicemente conoscenti. Anche se li conosci solo dalle fotografie o dai film. Ora immagina se volti così familiari con l'aiuto dell'ipnosi ti diventassero improvvisamente completamente estranei. Avendo perso anche un'abilità come il riconoscimento facciale, perdiamo una parte di noi stessi. E questa capacità è merito della nostra neocorteccia.

Oppure, ad esempio, possiamo risolvere un gran numero di problemi: logici, spaziali, ecc. Ma privaci di questa opportunità e non saremo in grado di smontare nemmeno un semplice puzzle.

In qualsiasi momento possiamo immaginare cosa faremo tra un'ora o un giorno, ovvero pianificare la nostra vita. Sappiamo che aspetto ha una persona che conosciamo. Possiamo scegliere tra decine di oggetti quello che ci appartiene. E questa è solo una piccola parte di ciò che dobbiamo alla nostra neocorteccia. Cosa ha causato l’aumento di dimensioni di questa parte del cervello e ci ha dato un innegabile vantaggio rispetto agli altri primati?

Possibili cause dell'ingrandimento del cervello umano

Il principale avvenne nelle chiome degli alberi, quando avvenne lo sviluppo della sensibilità sensomotoria; i nostri antenati sfruttarono il libero senso dell'olfatto e formarono la corteccia cerebrale. La nostra corteccia, che pensiamo, cioè tutto ciò che è ricoperto di solchi e circonvoluzioni, è esattamente il luogo che ha avuto origine in passato dall'olfatto sessuale. Ecco perché tutte le nostre azioni, vestiti, parole passano attraverso il filtro delle relazioni sessuali. Questa è la nostra punizione e vantaggio, che ci permette di scrivere bellissime poesie, ma d'altra parte non permette ai bambini di imparare, bloccando il loro comportamento nei processi sessuali.

Non è ancora del tutto chiaro cosa abbia causato il forte aumento del volume del cervello nella neocorteccia e quando sia avvenuto, perché secondo la paleontologia, anche nelle persone molto antiche il cervello era già piuttosto grande. Tuttavia, sembra che si sia trattato di un cambiamento piuttosto esplosivo.

I nostri antenati più avanzati, che ovviamente vivevano in condizioni di difficile competizione, furono costretti a imparare a pensare. Quelli di loro che lo hanno fatto meglio hanno avuto la possibilità di occupare una posizione più alta nella comunità e, di conseguenza, di lasciare più figli.

cervello pigro

Ma c’era un prezzo da pagare per l’ingrandimento del cervello. Il nostro cervello è l’organo che consuma più energia. Con un'intensa attività mentale, consuma fino al 25% di tutta l'energia, sebbene la sua massa rappresenti solo il due% del peso corporeo totale.

Anche una leggera sovratensione minacciava il corpo di una vera crisi energetica. Avendosi concesso un cervello così costoso, il corpo ha dovuto cambiare, liberarsi di tutto ciò che è superfluo, in modo che in seguito il cervello non avrebbe mai subito interruzioni di corrente.

E pensa solo a non fare nulla. Il nostro cervello è progettato in modo tale da essere pronto a sforzarsi per un po' e poi a non fare nulla, riducendo i costi energetici. C'era un compito: risolverlo rapidamente e spegnerlo immediatamente. Questo è il motivo per cui è stato creato il cervello.

Il nostro cervello è costantemente al lavoro. Sia che stiamo dormendo, guardando la TV, giocando ai videogiochi o cercando di risolvere qualche problema molto difficile durante un esame. Il consumo di energia da parte del nostro cervello è quasi costante. Ha costantemente bisogno di un flusso di glucosio e ossigeno per ossidare questo glucosio. E questo è molto importante per il cervello quando gli vengono costantemente forniti glucosio e ossigeno. Ad esempio, ci sono alcune specie di altri animali il cui cervello non riceve glucosio e possono farne a meno e senza ossigeno per un periodo piuttosto lungo. Ma non lo facciamo.

Sappiamo che se siamo solo un po' a corto di ossigeno o abbiamo un livello di glucosio leggermente basso, possiamo facilmente svenire. Cioè, il cervello con carenza di ossigeno o mancanza di glucosio è praticamente spento. Il cervello umano non può morire di fame, a differenza di altri organi, che possono immagazzinarlo e utilizzarlo secondo necessità. E il cervello consuma energia proprio nel momento in cui arriva. Qualsiasi deterioramento dell'afflusso di sangue può causare arresto cardiaco e, dopo cinque o sette minuti, si verificano cambiamenti strutturali e il cervello muore.

Tutti conoscono la materia grigia e bianca del cervello. La materia grigia del cervello è costituita da cellule nervose, neuroni. E il bianco è la loro progenie. Nel cervello, la materia grigia è la corteccia. Nella dorsale - il suo nucleo. Questo è ciò che fornisce i processi di percezione, memoria, pensiero e controllo muscolare.

Il sistema nervoso degli esseri viventi nel processo di evoluzione ha fatto molta strada da una serie di riflessi primitivi nei protozoi a un complesso sistema di analisi e sintesi di informazioni nei primati superiori. Qual è stato lo stimolo per la formazione e lo sviluppo del cervello? L'articolo del famoso scienziato e divulgatore scientifico Sergey Vyacheslavovich Savelyev, autore del libro "L'origine del cervello" (Mosca: VEDI, 2005), presenta una teoria originale dell'evoluzione adattiva del sistema nervoso.

Le piante stanno bene anche senza sistema nervoso, ma le loro cellule sono comunque in grado di percepire gli influssi chimici, fisici ed elettromagnetici.

La lotta per l'esistenza tra le piante della foresta pluviale di Ceylon assomiglia alla lotta nel regno animale. le piante insettivore chiudono rapidamente le foglie quando vengono toccate.

Dalla reazione di una singola cellula ad un organismo multicellulare

La proprietà più antica del sistema nervoso degli esseri viventi più semplici è la capacità di distribuire informazioni sul contatto con il mondo esterno da una cellula all'intero organismo multicellulare. Il primo vantaggio che un sistema nervoso così primitivo diede agli organismi multicellulari fu la capacità di rispondere alle influenze esterne con la stessa rapidità dei più semplici unicellulari.

Gli animali attaccati a un luogo specifico - anemoni, ascidie, molluschi sedentari con grandi conchiglie, polipi di corallo - hanno compiti semplici: filtrare l'acqua e catturare il cibo che passa. Pertanto, il sistema nervoso di tali organismi sedentari, rispetto al sistema nervoso degli animali attivi, è molto semplice. È fondamentalmente un piccolo anello nervoso parafaringeo con una raccolta di riflessi primitivi. Tuttavia, anche queste semplici reazioni procedono più velocemente di diversi ordini di grandezza rispetto a piante della stessa dimensione.

I celenterati che vivono liberi richiedono una rete nervosa più estesa. Il loro sistema nervoso è distribuito quasi uniformemente in tutto il corpo o nella maggior parte di esso (ad eccezione dei gruppi di cellule nervose nella pianta del piede e nella regione dell'anello perifaringeo), il che garantisce una rapida reazione coordinata dell'intero organismo agli stimoli. Un sistema nervoso uniformemente distribuito è solitamente chiamato diffuso. L'organismo di tali esseri viventi risponde rapidamente, ma in modo non specifico, a vari influssi, cioè allo stesso modo. Ad esempio, l'idra d'acqua dolce, con qualsiasi segnale informativo - se scuoti la foglia su cui si trova, la tocchi con una setola o fai muovere l'acqua - reagisce allo stesso modo - si restringe.

L'emergere dei sensi

La fase successiva nell'evoluzione del sistema nervoso è stata l'emergere di una nuova qualità: l'adattamento proattivo. Ciò significa che il corpo ha il tempo di prepararsi in anticipo a un cambiamento ambientale, prima del contatto diretto con lo stimolo. Per fare questo, la natura ha creato un'enorme varietà di organi di senso, che si basano su tre meccanismi: sensibilità chimica, fisica ed elettromagnetica della membrana delle cellule nervose. La sensibilità chimica può essere rappresentata dall'olfatto e dall'organo di contatto del gusto, dall'osmorecettore e dal recettore della pressione parziale dell'ossigeno. La meccanosensibilità si realizza sotto forma di udito, organi della linea laterale, gravimetrici e termorecettori. La sensibilità alle onde elettromagnetiche è dovuta alla presenza di recettori di campi esterni o intrinseci, alla fotosensibilità ovvero alla capacità di percepire i campi magnetici del pianeta e del Sole.

Tre tipi di sensibilità nel processo di evoluzione sono stati separati in organi specializzati, il che ha portato inevitabilmente ad un aumento della sensibilità diretta dell'organismo. I recettori degli organi sensoriali hanno acquisito la capacità di percepire varie influenze a distanza. Nel processo di evoluzione, gli organi di senso sono sorti nei nematodi, nei vermi piatti e rotondi a vita libera, nei celenterati, negli echinodermi e in molti altri esseri viventi primitivi. Una tale organizzazione del sistema nervoso in un ambiente stabile si giustifica pienamente. L'animale acquisisce elevate capacità adattative a un prezzo economico. Finché non vi sono stimoli esterni, il sistema nervoso è “silenzioso” e non necessita di spese particolari per il suo mantenimento. Non appena la situazione cambia, lo percepisce con gli organi di senso e risponde con l'attività mirata degli organi effettori.

Tuttavia, con l’avvento dell’adattamento preventivo, gli esseri viventi hanno problemi.

In primo luogo, alcuni segnali provengono dai fotorecettori, altri dai chemocettori e altri ancora dai recettori delle radiazioni elettromagnetiche. Come confrontare informazioni così eterogenee? I segnali possono essere confrontati solo se sono codificati allo stesso modo. Un impulso elettrochimico generato nei neuroni in risposta alle informazioni ricevute dagli organi di senso è diventato un codice universale che consente di confrontare i segnali provenienti da diversi organi di senso. Viene trasmesso da una cellula nervosa all'altra modificando la concentrazione di ioni carichi su entrambi i lati della membrana cellulare. Un tale impulso elettrico è caratterizzato da frequenza, ampiezza, modulazione, intensità, ripetibilità e alcuni altri parametri.

In secondo luogo, i segnali provenienti da diversi organi di senso dovrebbero arrivare nello stesso luogo dove potrebbero essere confrontati, e non solo confrontati, ma scegliere quello più importante al momento, che diventerà un incentivo all'azione. È realistico implementare un dispositivo del genere in cui sarebbero rappresentati tutti i sensi. Per confrontare i segnali provenienti da diversi organi di senso, è necessario accumulare corpi di cellule nervose responsabili della percezione di informazioni di diversa natura. Tali gruppi, chiamati gangli o nodi, compaiono negli invertebrati. I nodi contengono neuroni sensibili o i loro processi, che consentono alle cellule di ricevere informazioni dalla periferia del corpo.

Ma l'intero sistema è inutile senza il controllo delle risposte ai segnali: contrazione o rilassamento muscolare, rilascio di varie sostanze fisiologicamente attive. Per svolgere le funzioni sia di confronto che di controllo, i cordati sono dotati di cervello e midollo spinale.

Modellazione della memoria

In condizioni ambientali in costante cambiamento, le semplici reazioni adattative diventano insufficienti. Fortunatamente, i cambiamenti nell’ambiente sono soggetti a determinate leggi fisiche e planetarie. È possibile fare una scelta comportamentale adeguata in un ambiente instabile solo confrontando segnali eterogenei con segnali simili ottenuti in precedenza. Pertanto, nel processo di evoluzione, l'organismo è stato costretto ad acquisire un altro importante vantaggio: la capacità di confrontare le informazioni nel tempo, come se valutasse l'esperienza di una vita precedente. Questa nuova proprietà del sistema nervoso si chiama memoria.

Nel sistema nervoso, la quantità di memoria è determinata dal numero di cellule nervose coinvolte nel processo di memorizzazione. Per ricordare almeno qualcosa, devi avere circa 100 neuroni disposti in modo compatto, come gli anemoni. La loro memoria è a breve termine, instabile, ma efficace. Se raccogli gli anemoni e li metti in un acquario, riprodurranno tutti l'orientamento naturale precedente. Di conseguenza, ogni individuo ricorda in quale direzione “guardava” la sua apertura orale. Negli esperimenti di apprendimento è stato riscontrato un comportamento ancora più complesso dell'anemone. Pezzi di carta non commestibili furono applicati agli stessi tentacoli di questi animali per 5 giorni. Gli anemoni prima se li mettevano in bocca, li ingoiavano e poi li buttavano via. Dopo 5 giorni hanno smesso di mangiare carta. Quindi i ricercatori hanno iniziato ad applicare pezzi di carta ad altri tentacoli. Questa volta gli animali hanno smesso di mangiare la carta molto più velocemente rispetto al primo esperimento. Questa abilità è persistita per 6-10 giorni. Tali esperimenti dimostrano le differenze fondamentali tra gli animali dotati di memoria e le creature che non hanno alcun modo per immagazzinare informazioni sul mondo esterno e su se stesse.

Il sistema nervoso dopo la comparsa dei vertebrati sulla terraferma

Il ruolo del sistema nervoso è diventato particolarmente significativo dopo l'apparizione dei vertebrati sulla terra, che ha messo gli antichi acquatici primari in una situazione estremamente difficile. Si adattarono perfettamente alla vita nell'ambiente acquatico, che somigliava poco alle condizioni dell'habitat terrestre. Nuove esigenze per il sistema nervoso furono dettate dalla bassa resistenza dell'ambiente, dall'aumento del peso corporeo e dalla buona distribuzione degli odori, dei suoni e delle onde elettromagnetiche nell'aria. Il campo gravitazionale imponeva requisiti estremamente stringenti al sistema dei recettori somatici e all'apparato vestibolare. Se è impossibile cadere nell'acqua, tali problemi sono inevitabili sulla superficie della Terra. Al confine della media si formavano specifici organi di movimento, gli arti. Un forte aumento dei requisiti per coordinare il lavoro dei muscoli del corpo ha portato allo sviluppo intensivo delle sezioni sensomotorie della colonna vertebrale, del rombencefalo e del midollo allungato. La respirazione dell'aria, i cambiamenti nell'equilibrio del sale e i meccanismi della digestione hanno portato allo sviluppo di sistemi specifici per il controllo di queste funzioni dal cervello e dal sistema nervoso periferico.

Importanti eventi evolutivi che hanno portato a un cambiamento nell'habitat hanno richiesto cambiamenti qualitativi nel sistema nervoso.

Il primo evento di questo tipo fu l'emergere dei cordati, il secondo l'emergere dei vertebrati sulla terra, il terzo la formazione della parte associativa del cervello nei rettili arcaici.

L'emergere del cervello degli uccelli non può essere considerato un evento evolutivo fondamentale, ma i mammiferi sono andati molto oltre i rettili: il centro associativo ha iniziato a svolgere le funzioni di controllo del funzionamento dei sistemi sensoriali. La capacità di prevedere gli eventi è diventata uno strumento a disposizione dei mammiferi per dominare il pianeta.

A-G- l'origine dei cordati in acque poco profonde e fangose;
DF- accesso al terreno;
Z,P- l'emergere di anfibi e rettili;
K-N- la formazione degli uccelli nell'ambiente acquatico;
P-T- la comparsa di mammiferi nelle chiome degli alberi;
E A PROPOSITO DI- specializzazione dei rettili.

Di conseguenza, la massa totale del sistema nervoso periferico è aumentata a causa dell'innervazione degli arti, della formazione della sensibilità cutanea e dei nervi cranici e del controllo sugli organi respiratori. Inoltre, si è verificato un aumento delle dimensioni del centro di controllo del sistema nervoso periferico: il midollo spinale. Speciali ispessimenti spinali e centri specializzati di controllo del movimento degli arti si formarono nel rombencefalo e nel midollo allungato. Nei grandi dinosauri, queste sezioni superavano le dimensioni del cervello. È anche importante che il cervello stesso sia diventato più grande. L'aumento delle sue dimensioni è causato da un aumento della rappresentazione di diversi tipi di analizzatori nel cervello. Innanzitutto si tratta di centri motori, sensomotori, visivi, uditivi e olfattivi. Il sistema di connessioni tra le diverse parti del cervello è stato ulteriormente sviluppato. Sono diventati la base per un rapido confronto delle informazioni provenienti da analizzatori specializzati. Parallelamente, si svilupparono un complesso recettoriale interno e un complesso apparato effettore. Per sincronizzare il controllo dei recettori, dei muscoli complessi e degli organi interni, nel processo di evoluzione, sono sorti centri associativi sulla base di varie parti del cervello.

Consumo energetico del sistema nervoso

In che misura le nuove funzioni del sistema nervoso ripagano i costi del suo mantenimento? Questa domanda è fondamentale per comprendere la direzione e i principali percorsi di evoluzione del sistema nervoso degli animali.

I proprietari di un sistema nervoso sviluppato hanno dovuto affrontare problemi imprevisti. La memoria è pesante. Va mantenuto, sprecando “inutilmente” l'energia del corpo. Dopotutto, il ricordo di qualsiasi fenomeno può essere utile e potrebbe non essere mai necessario. Di conseguenza, un'opportunità lussuosa per ricordare qualcosa è la sorte degli animali energeticamente ricchi, animali con un alto tasso metabolico. Ma è impossibile farne a meno: è necessario affinché gli esseri si adattino attivamente all'ambiente esterno, utilizzino diversi organi di senso, memorizzino e confrontino la loro esperienza individuale.

Con l'avvento del sangue caldo, le esigenze del sistema nervoso sono aumentate ancora di più. Qualsiasi aumento del tasso metabolico porta ad un aumento dell’assunzione di cibo. Il miglioramento delle tecniche di foraggiamento e il continuo risparmio energetico sono condizioni vitali per la sopravvivenza di un animale con un metabolismo elevato. Ciò richiede un cervello con una memoria sviluppata e meccanismi per prendere decisioni rapide e adeguate. Una vita attiva deve essere regolata da un cervello ancora più attivo. Il cervello deve lavorare con un notevole vantaggio nella situazione emergente, la sopravvivenza e il successo di una particolare specie dipendono da questo. Tuttavia, un aumento del metabolismo cerebrale porta ad un inevitabile aumento dei costi del suo mantenimento. Si crea un circolo vizioso: il sangue caldo richiede un aumento del metabolismo, che può essere ottenuto solo aumentando il metabolismo del sistema nervoso.

Costi energetici del cervello grande

Secondo una tradizione consolidata ma inspiegabile, per dimensione del sistema nervoso si intende la massa del cervello. La sua massa relativa è calcolata come il rapporto tra la massa cerebrale e la massa corporea. Il "detentore del record" in termini di dimensioni relative del cervello è il colibrì. La massa del suo cervello è 1/12 della massa corporea. Per uccelli e mammiferi si tratta di un rapporto record. È più alto solo in un neonato - 1/7. Le masse relative dei gangli della testa di un'ape e di una formica sono paragonabili alle dimensioni relative del cervello di un cervo e di una vespa solitaria - con il cervello di un leone... Pertanto, nonostante le idee generalmente accettate, la massa relativa del cervello non può essere considerata un parametro per valutare l'intelligenza.

Sulla base dell'entità della massa relativa del cervello, viene solitamente determinata la quota di dispendio energetico attribuibile al "mantenimento" del sistema nervoso. Tuttavia, in questi calcoli, di regola, la massa del midollo spinale, dei gangli periferici e dei nervi non viene presa in considerazione. Tuttavia, tutti questi componenti del sistema nervoso, come il cervello, consumano ossigeno e sostanze nutritive e la massa totale del midollo spinale e del sistema nervoso periferico può superare significativamente la massa del cervello.

In effetti, il bilancio complessivo dei costi energetici per il funzionamento del sistema nervoso è costituito da diverse componenti. Oltre al cervello, tutte le parti periferiche sono costantemente attive, mantenendo il tono muscolare, controllando la respirazione, la digestione, la circolazione sanguigna, ecc. È chiaro che la chiusura di uno di questi sistemi porterà alla morte del corpo. Il carico su questi sistemi è costante, ma instabile. Cambia a seconda del comportamento. Se l'animale consuma cibo, aumenta l'attività del sistema digestivo e aumenta il costo per il mantenimento del suo apparato nervoso. Allo stesso modo, i costi dell’innervazione e del controllo dei muscoli scheletrici aumentano se l’animale è in movimento attivo. Tuttavia, la differenza tra queste spese energetiche nello stato attivo e nello stato di riposo è relativamente piccola, poiché il corpo deve mantenere costantemente il tono muscolare o l’attività intestinale.

Anche il cervello è sempre attivo. La memoria è un processo dinamico di trasmissione di un impulso nervoso da un neurone a un altro. Mantenere sia la memoria ereditata (specifica per specie) che quella acquisita richiede un dispendio energetico estremamente elevato. Molti organi di senso funzionano percependo ed elaborando costantemente il segnale proveniente dall'ambiente esterno, il che richiede anche un continuo dispendio di energia. Tuttavia, il consumo energetico del cervello nei diversi stati fisiologici varia notevolmente. Se l'animale è in uno stato di relativo riposo, il cervello consuma una quantità minima di energia. Se l'animale sta cercando attivamente cibo, cercando di evitare il pericolo, o è nella stagione degli amori, il costo del corpo per mantenere il cervello aumenta in modo significativo. Una leonessa ben nutrita e assonnata spende molte meno energie per mantenere il cervello rispetto a una leonessa affamata durante una caccia.

I costi energetici per il mantenimento del cervello differiscono negli animali di diversi gruppi sistematici. Ad esempio, i vertebrati acquatici primari sono caratterizzati da un cervello relativamente piccolo, ma da un midollo spinale e un sistema nervoso periferico altamente sviluppati. Nella lancetta, il cervello non ha un confine anatomico chiaro con il midollo spinale ed è identificato solo dalla posizione topologica e dalle caratteristiche citologiche della struttura. Nei ciclostomi, nei pesci cartilaginei, con pinne lobate, con pinne raggiate e ossei, il cervello è piccolo rispetto alle dimensioni del corpo. In questi gruppi domina il sistema nervoso periferico. Di norma è diverse decine o addirittura centinaia di volte più grande del cervello e del midollo spinale messi insieme. Ad esempio, negli squali nutrice, con un peso corporeo di circa 20 kg, il cervello pesa solo 7-9 g, quello dorsale - 15-20 g e l'intero sistema nervoso periferico, secondo stime approssimative, pesa circa 250-300 g, cioè il cervello rappresenta solo il 3% della massa dell'intero sistema nervoso. Un cervello così piccolo, anche in uno stato di elevata attività, non può influenzare in modo significativo la variazione dei costi energetici. Di conseguenza, la maggior parte del dispendio energetico nel sistema nervoso dei pesci può essere considerato costante. Per questo motivo, mobilitano facilmente il corpo quando cambiano le forme di comportamento. L'evitamento del pericolo, la ricerca di una preda, l'inseguimento di un individuo in competizione avvengono in qualsiasi sequenza, si interrompe e inizia quasi istantaneamente Tutti coloro che hanno allevato pesci d'acquario hanno visto situazioni simili molte volte.

Per gli animali a sangue caldo con cervelli relativamente grandi, la dimensione corporea diventa fondamentale. I piccoli "girini" semplicemente non possono fare a meno di un'alimentazione intensiva ad alto contenuto calorico. I piccoli insettivori mangiano ogni giorno un'enorme quantità di cibo. Il toporagno consuma quotidianamente molte volte più del proprio peso corporeo. Cibo abbondante per piccoli pipistrelli e uccelli. Nei mammiferi più grandi, il rapporto massa del sistema nervoso/massa corporea aumenta a favore del corpo e, insieme alla diminuzione delle dimensioni relative del sistema nervoso, diminuisce anche la quota di energia da esso consumata. A questo proposito, un animale grande con un cervello grande si trova in una posizione più favorevole rispetto a uno piccolo.

I costi energetici per il mantenimento del cervello diventano un limitatore dell'attività intellettuale per i piccoli animali. Diciamo che la talpa americana della capesante ha deciso di usare il suo cervello così intensamente come i primati o gli esseri umani. Una talpa che pesa 40 g ha un cervello che pesa 1,2 g ed un midollo spinale, insieme ad un sistema nervoso periferico, che pesa circa 0,9 g. Avendo un sistema nervoso che costituisce più del 5% del peso corporeo, la talpa spende circa il 30% del suo peso corporeo. tutte le risorse energetiche del corpo per il suo mantenimento. Se pensa di risolvere un problema di scacchi, il costo del suo corpo per mantenere il cervello raddoppierà e la talpa morirà immediatamente di fame. Il cervello della talpa richiederà così tanta energia che ci saranno problemi insolubili con il tasso di produzione di ossigeno e il trasporto dei componenti metabolici dal tratto gastrointestinale. Ci saranno difficoltà con la rimozione dei prodotti metabolici del sistema nervoso e il suo raffreddamento. Pertanto, i piccoli insettivori e i roditori non sono destinati a diventare giocatori di scacchi.

Tuttavia, anche con un piccolo aumento delle dimensioni corporee, si verifica una situazione qualitativamente diversa. Ratto grigio ( Rattus rattus) ha un sistema nervoso che pesa circa 1/60 del peso corporeo. Questo è già sufficiente per ottenere una notevole diminuzione del metabolismo relativo del cervello. E l’attività animale dei ratti non è paragonabile a quella delle talpe e dei toporagni.

In molti piccoli animali con un cervello relativamente grande, è sorto un meccanismo per proteggere il corpo dal dispendio eccessivo di energia: torpore o caduta in letargo per diverse ore. I piccoli animali a sangue caldo possono generalmente trovarsi in due stati principali: iperattività e ibernazione. Lo stato intermedio è inefficace poiché i costi energetici non vengono compensati dal cibo in entrata.

Nella fisiologia dei grandi mammiferi il torpore è impossibile, ma nonostante ciò anche i grandi animali a sangue caldo si proteggono in vari modi dall'aumento dei costi energetici. Tutti conoscono il lungo pseudo-letargo invernale degli orsi, che consente di non spendere energie in un periodo sfavorevole alla produzione alimentare. Per quanto riguarda il risparmio energetico, il comportamento dei felini è ancora più rivelatore. Leoni, ghepardi, tigri e pantere, come i gatti domestici, trascorrono la maggior parte del tempo mezzo addormentati. Si stima che i felini siano inattivi circa l'80% del tempo e che il 20% venga speso alla ricerca di prede, alla riproduzione e al chiarimento delle relazioni intraspecifiche. Ma in loro anche l'ibernazione non significa una cessazione quasi completa dei processi vitali, come nei piccoli mammiferi, anfibi e rettili.

Alimentazione e sviluppo cerebrale

Da dove trae energia il cervello? Se in qualsiasi mammifero il consumo di ossigeno del cervello diventa inferiore a 12,6 l / (kg h), si verifica la morte. Con una diminuzione della quantità di ossigeno, il cervello può rimanere attivo solo per 10-15 secondi. Dopo 30-120 secondi, l'attività riflessa svanisce e dopo 5-6 minuti inizia la morte dei neuroni. Il tessuto nervoso non ha praticamente risorse proprie di ossigeno. Tuttavia, è completamente sbagliato collegare l’intensità del metabolismo cerebrale al consumo totale di ossigeno. I costi energetici per il mantenimento del cervello consistono anche nel consumo di nutrienti e nel mantenimento dell’equilibrio salino. Il cervello riceve ossigeno, acqua con soluzioni elettrolitiche e sostanze nutritive secondo leggi che non hanno nulla a che fare con il tasso metabolico degli altri organi. Ad esempio, in un toporagno, il consumo di ossigeno è di 7,4 l / h e in un elefante - 0,07 l / h per 1 kg di peso corporeo. Tuttavia, il consumo di tutti i componenti “sacrificabili” non può essere inferiore a un certo livello che garantisce l’attività funzionale del cervello.

Un apporto stabile di ossigeno al cervello viene raggiunto in diversi gruppi sistematici a causa delle differenze nella velocità del flusso sanguigno. La velocità del flusso sanguigno dipende dalla frequenza cardiaca, dall’intensità della respirazione e dall’assunzione di cibo. Minore è la densità della rete capillare nel tessuto, maggiore deve essere la velocità del flusso sanguigno per garantire il necessario apporto di ossigeno e sostanze nutritive al cervello.

Le informazioni sulla densità dei capillari nel cervello degli animali sono molto vaghe. Tuttavia, esiste una tendenza generale che mostra lo sviluppo evolutivo della rete capillare del cervello. In una rana di stagno, la lunghezza capillare di 1 mm 3 di tessuto cerebrale è di circa 160 mm, in un pesce cartilagineo a testa intera - 500, in uno squalo - 100, in un ambistoma - 90, in una tartaruga - 350, in una tuatara - 100, nel toporagno - 400, nel topo - 700, nel ratto - 900, nel coniglio - 600, nel gatto e nel cane - 900 e nei primati - 1200-1400 mm. Va tenuto presente che con una riduzione della lunghezza dei capillari, l'area del loro contatto con il tessuto nervoso diminuisce in modo esponenziale. Pertanto, per mantenere un livello minimo di apporto di ossigeno al cervello in un toporagno, il cuore deve contrarsi molte volte più spesso che nei primati: negli esseri umani questo valore è 60-90 e nel toporagno 130-450 battiti al minuto. . Inoltre, la massa del cuore umano è di circa il 4% e quella dei toporagni è il 14% della massa corporea totale.

Quindi, il sistema nervoso dei mammiferi nel processo di evoluzione è diventato un organo estremamente "costoso". Il costo di mantenimento del cervello dei mammiferi è paragonabile al costo di mantenimento del cervello umano, che, in stato inattivo, rappresenta circa l'8-10% dei costi energetici dell'intero organismo. Il cervello umano pesa 1/50 del peso corporeo e consuma 1/10 di tutta l'energia, 5 volte di più di qualsiasi altro organo. Aggiungiamo i costi per il mantenimento del midollo spinale e del sistema periferico e otteniamo: circa il 15% dell'energia dell'intero organismo a riposo viene spesa per mantenere l'attività del sistema nervoso. Secondo le stime più prudenti, i costi energetici del solo cervello nello stato attivo aumentano di oltre 2 volte. Considerando l'aumento generale dell'attività del sistema nervoso periferico e del midollo spinale, possiamo affermare con certezza che circa il 25-30% di tutte le spese del corpo umano sono dovute al mantenimento del sistema nervoso.

Meno tempo il cervello lavora in modalità intensiva, più economico sarà mantenerlo. La riduzione al minimo della durata della modalità intensiva del sistema nervoso si ottiene principalmente attraverso un ampio insieme di programmi comportamentali innati e istintivi, memorizzati nel cervello come una serie di istruzioni. Per risparmiare energia, il cervello difficilmente viene utilizzato per prendere decisioni basate sull'esperienza personale dell'animale. Il paradosso è che come risultato dell'evoluzione è stato creato uno strumento per implementare i meccanismi comportamentali più complessi, ma l'intensità energetica di un sistema nervoso così perfetto si è rivelata molto alta, quindi tutti i mammiferi cercano istintivamente di usare il cervello più piccolo possibile.

C'erano due punti di vista sull'evoluzione del cervello degli ominidi. Alcuni ricercatori consideravano la dimensione del cervello, il suo volume, il principale indicatore dello sviluppo. Altri autori attribuiscono maggiore importanza alle trasformazioni qualitative strutturali della corteccia.

I sostenitori del primo punto di vista consideravano la dimensione del cervello il criterio principale per distinguere la famiglia degli ominidi. A questo proposito, c'era un'ipotesi del "cervello Rubicone", avanzata dall'antropologo inglese A. Keess. La sua essenza è la seguente: in termini di volume del cervello, gli ominidi moderni e fossili si trovavano, per così dire, su diverse sponde del simbolico fiume Rubicone. Su una sponda c'è l'Australopithecus, il volume del cervello, che non supera i 700 metri cubi. cm, d'altra parte - tutte le persone fossili e moderne con un cervello di almeno 850 cc. A. Keess ha suggerito che esiste una "massa critica" del cervello, senza la quale la produzione di strumenti e altre forme complesse di comportamento è impossibile. Questa massa è, a suo avviso, di 750 cc. In altre parole, se il volume del cervello è di 700 cc, allora non è ancora una persona, e se 755 cc, allora è già una persona.

Come è noto, il volume del cervello come caratteristica tassonomica ha poco valore. Il suo valore è variabile anche all'interno della stessa specie. I suoi indicatori possono sovrapporsi in diverse specie. Pertanto, i sostenitori del secondo punto di vista consideravano il sistema bipede il principale criterio morfologico per distinguere la famiglia degli ominidi. L'aumento delle dimensioni del cervello è certamente caratteristico dei primati. Tuttavia, i riarrangiamenti qualitativi della corteccia e la comparsa negli ominidi di nuove aree umane specifiche della corteccia cerebrale furono di maggiore importanza nell'evoluzione del cervello degli ominidi.

Si può concludere che l'evoluzione del cervello degli ominidi ha combinato un aumento delle dimensioni del cervello e una ristrutturazione delle sue singole sezioni con un aumento delle zone del pensiero astratto e una diminuzione delle zone della percezione sensoriale. Nel periodo compreso tra 4 milioni e 10 mila anni fa, il cervello è cresciuto da 500 a 1500 cc (in media), cioè 3 volte. Inoltre, nelle fasi successive dell'antropogenesi, lo sviluppo del cervello ha superato lo sviluppo del sistema dentale e dell'apparato locomotore. Cambiamenti ancora maggiori si sono verificati nella microstruttura del cervello. V. I. Kochetkova collega i cambiamenti avvenuti nella macro e microstruttura del cervello degli ominidi con la loro attività.

C'è un'opinione secondo cui l'ingrandimento del cervello nei mammiferi è stato accompagnato da un aumento delle dimensioni corporee. I. Eisenberg ha chiamato questa connessione «encephalization». Il peso del cervello è correlato al peso corporeo. Il peso assoluto del cervello è maggiore negli animali di grandi dimensioni che in quelli piccoli. Peso relativo del cervello: il peso del cervello/peso corporeo negli animali di grandi dimensioni è in media inferiore a quello di quelli piccoli.

Ya. Ya. Roginsky (1978) ha introdotto l'indice E2/S, dove E è il peso del cervello, S è il peso del corpo. Questo indice permette di confrontare in modo più obiettivo gli animali in base al grado di cerebralizzazione. Negli animali che hanno un analogo della mano - una scimmia ragno con una coda tattile (8,64), un elefante con una proboscide (9,62), ecc. - questo indice ha gli indici più alti tra i mammiferi. Negli esseri umani, questo indice è 32. R. Foley ritiene che l'ingrandimento del cervello negli ominidi sia una conseguenza del consumo di carne. Inoltre, l’influenza principale sull’aumento delle dimensioni del cervello è stata esercitata da un cambiamento nelle strategie di ricerca del cibo. La diversità della dieta, l'espansione dei territori di caccia erano interconnesse con la complicazione dei legami sociali, una maggiore cooperazione e preoccupazione per i giovani, per la loro educazione. A sua volta, lo sviluppo della socialità e dei mezzi di comunicazione ha portato anche allo sviluppo del cervello.

Oltre all'ambiente e al comportamento, ci sono ipotesi che spiegano l'aumento del cervello con fattori genetici.

ipotesi di mutazione. Si ritiene che fenomeni caratteristici di una persona come il consumo di carne, l'ipersessualità e la manifestazione di aggressività possano sorgere come una mutazione. La ragione di quest'ultimo potrebbe essere la vita in condizioni di maggiore radiazione.

Ipotesi di isolamento - eterosi. L'evoluzione accelerata del cervello durante l'era del Pleistocene è associata a cambiamenti demografici nella popolazione degli ominidi più antichi. Si tratta di popolazioni numerose, suddivise in tanti piccoli casati, quasi non incrociabili tra loro. Si presume che quando si incrociarono gruppi precedentemente isolati, sotto forma di effetto dell'eterosi si verificò un nuovo stimolo per lo sviluppo del cervello. L'eterosi è un aumento delle dimensioni del corpo e degli organi interni dovuto all'incrocio di gruppi distanti (Nikityuk, Readers, 1983).

10. Fattori sociali di origine umana

I fattori sociali dell'antropogenesi includono il lavoro, lo stile di vita sociale, la coscienza e la parola sviluppate. Il ruolo dei fattori sociali nell'antropogenesi è stato rivelato da f. Engels in "La funzione del lavoro nel processo di trasformazione delle scimmie in uomini" (1896). Questi fattori hanno svolto un ruolo di primo piano nelle fasi successive dello sviluppo umano.

Il fattore più importante nell’evoluzione umana è il lavoro. La capacità di creare strumenti è unica dell'uomo. Gli animali possono utilizzare solo singoli oggetti per procurarsi il cibo (ad esempio, una scimmia usa un bastone per ottenere un premio).

L'attività lavorativa ha contribuito al consolidamento dei cambiamenti morfologici e fisiologici negli antenati umani, chiamati antropomorfosi.

Un'antropomorfosi importante nell'evoluzione umana era il bipedismo. Per molte generazioni, come risultato della selezione naturale, sono stati preservati individui con cambiamenti ereditari favorevoli alla postura eretta. Si formarono gradualmente adattamenti alla postura eretta: una colonna vertebrale a forma di S, un piede arcuato, un bacino e un torace ampi e ossa massicce degli arti inferiori.

La camminata eretta portava al rilascio della mano. All'inizio la mano poteva eseguire solo movimenti primitivi. Nel processo del travaglio, è migliorata, ha iniziato a eseguire azioni complesse. Pertanto, la mano non è solo un organo del lavoro, ma anche il suo prodotto. Una mano sviluppata ha permesso a una persona di creare strumenti primitivi. Ciò gli ha dato vantaggi significativi nella lotta per l'esistenza.

L'attività lavorativa congiunta ha contribuito al raduno dei membri della squadra, ha reso necessario lo scambio di segnali sonori. La comunicazione ha contribuito allo sviluppo del secondo sistema di segnalazione: la comunicazione con l'aiuto delle parole. All'inizio, i nostri antenati si scambiavano gesti, separavano suoni inarticolati. Come risultato delle mutazioni e della selezione naturale, l'apparato orale e la laringe furono trasformati e si formò la parola.

Il lavoro e la parola hanno influenzato lo sviluppo del cervello, il pensiero. Quindi per molto tempo, come risultato dell'interazione di fattori biologici e sociali, si è svolta l'evoluzione umana.

Se le caratteristiche morfologiche e fisiologiche di una persona vengono ereditate, la capacità di lavorare, parlare e pensare si sviluppa solo nel processo di educazione e istruzione. Pertanto, con un isolamento prolungato del bambino, non si sviluppa affatto o sviluppa molto male la parola, il pensiero e l'adattabilità alla vita nella società.

9. Evoluzione del cervello

I sostenitori del primo punto di vista consideravano la dimensione del cervello il criterio principale per distinguere la famiglia degli ominidi. A questo proposito, c'era un'ipotesi del "cervello Rubicone", avanzata dall'antropologo inglese A. Keess. La sua essenza è la seguente: in termini di volume del cervello, gli ominidi moderni e fossili si trovavano, per così dire, su diverse sponde del simbolico fiume Rubicone. Su una sponda c'è l'Australopithecus, il volume del cervello, che non supera i 700 metri cubi. cm, d'altra parte - tutte le persone fossili e moderne con un cervello di almeno 850 cc. A. Keyes ha suggerito che esiste una "massa critica" del cervello, senza la quale è impossibile creare strumenti e altre forme complesse di comportamento. Questa massa è, a suo avviso, di 750 cc. In altre parole, se il volume del cervello è di 700 cc, allora non è ancora una persona, e se 755 cc, allora è già una persona.

C'è un'opinione secondo cui l'ingrandimento del cervello nei mammiferi è stato accompagnato da un aumento delle dimensioni corporee. I.Eisenberg ha chiamato questa connessione «encephalization». Il peso del cervello è correlato al peso corporeo. Il peso assoluto del cervello è maggiore negli animali di grandi dimensioni che in quelli piccoli. Peso relativo del cervello: il peso del cervello/peso corporeo negli animali di grandi dimensioni è in media inferiore a quello di quelli piccoli.

Ya.Ya Roginsky (1978) ha introdotto l'indice E2/S, dove E è il peso del cervello, S è il peso del corpo. Questo indice permette di confrontare in modo più obiettivo gli animali in base al grado di cerebralizzazione. Negli animali che hanno un analogo della mano - una scimmia ragno con una coda tattile (8,64), un elefante con una proboscide (9,62), ecc. - questo indice ha gli indici più alti tra i mammiferi. Negli esseri umani, questo indice è 32. R. Foley ritiene che l'ingrandimento del cervello negli ominidi sia una conseguenza del consumo di carne. Inoltre, l’influenza principale sull’aumento delle dimensioni del cervello è stata esercitata da un cambiamento nelle strategie di ricerca del cibo. La diversità della dieta, l'espansione dei territori di caccia erano interconnesse con la complicazione dei legami sociali, una maggiore cooperazione e preoccupazione per i giovani, per la loro educazione. A sua volta, lo sviluppo della socialità e dei mezzi di comunicazione ha portato anche allo sviluppo del cervello.

Oltre all'ambiente e al comportamento, ci sono ipotesi che spiegano l'aumento del cervello con fattori genetici.

10. Fattori sociali di origine umana

I fattori sociali dell'antropogenesi includono il lavoro, lo stile di vita sociale, la coscienza e la parola sviluppate. Il ruolo dei fattori sociali nell'antropogenesi è stato rivelato da F. Engels nella sua opera "Il ruolo del lavoro nel processo di trasformazione delle scimmie in esseri umani" (1896). Questi fattori hanno svolto un ruolo di primo piano nelle fasi successive dello sviluppo umano.

L'attività lavorativa ha contribuito al consolidamento dei cambiamenti morfologici e fisiologici negli antenati umani, chiamati antropomorfosi.

Il lavoro e la parola hanno influenzato lo sviluppo del cervello, il pensiero. Quindi per molto tempo, come risultato dell'interazione di fattori biologici e sociali, si è svolta l'evoluzione umana.

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