Отличие человеческого мозга от мозга животного

Отличие человеческого мозга от мозга животных

Сравнивая строение и функции мозга животных и человека, мы можем задать вопрос: в чем же особенность мозга человека? Мы не имеем такого острого зрения, как у орла, нe умеем бегать так быстро, как гепард, не умеем летать, как птицы. Но крылья, зоркие глаза, быстрые ноги — это дар природы. Человеку же дано другое, гораздо большее — разум, который восполняет все, не доданное природой. Нет особой зоркости, но есть бинокль, телескоп и микроскоп, нет особой резвости — есть машины и велосипеды, нет крыльев — есть дельтапланы и космические корабли. Разум не только компенсирует отсутствие любых природных приспособлений, но и ускоряет продвижение вперед — от возникновения жизни на Земле до появления крылатых существ прошли сотни миллионов лет, а от возникновения разумного человека до космических полетов значительно меньше (по современным данным, возраст Homo sapiens — около 20 000 лет). Одним из наиболее интересных показателей нервной системы человека является ее изменчивость (Савельев С. В., 1998). В частности, это характерно для головного мозга человека. Он различается у мужчин и женщин, у различных рас, этнических групп и даже внутри одной семьи. Эти различия весьма устойчивы. Они сохраняются из поколения в поколение и могут быть важной характеристикой изменчивости мозга человека как биологического вида. Вес мозга у новорожденных составляет примерно 350 г, у взрослых мужчин он равен в среднем 1400 г. Мозг достигает максимального веса между 18 и 30 годами. Удельный вес мозга с сосудами у человека равен приблизительно 1,03. Исследователи собрали колоссальный материал и обнаружили, что каждая раса имеет «свой» средний вес мозга:

• европеоидная — 1375 г;
• монголоидная — 1332 г;
• негроидная — 1244 г;
• австралоидная — 1185 г.

• мужчины — 1375 г;
• женщины — 1245 г. (См. дополнительный иллюстративный материал.)

9.2. Психика и мозг человека: принципы и общие механизмы связи

• Условно-рефлекторная деятельность организма
• Функциональная система П.К.Анохина
• Понятие об интегративной деятельности головного мозга

Условно-рефлекторная деятельность организма

• представители первой науки обратились к изучению тех органических процессов, происходящих в мозгу, которые непосредственно касаются управления телесными реакциями и приобретения организмом нового опыта;
• представители второй науки сосредоточили свое внимание в основном на исследовании анатомо-физиологических основ психики. (См. дополнительный иллюстративный материал.)

• афферентную (сенсорный анализатор);
• эффекторную (исполнительную — органы движения);
• модулирующую (управляющую связями между афферентной и эффекторной системами). (См. дополнительный иллюстративный материал.)

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Источник

Нейроны мозга человека сильно отличаются от нейронов других млекопитающих

Импульсы нейронов вырабатываются белками, которые контролируют поток ионов, благодаря чему эти белки называют ионными каналами. Нейробиологи MIT показали, что количество ионных каналов в нейронах человека гораздо меньше, чем у других млекопитающих. За подробностями приглашаем под кат, пока у нас начинается флагманский курс Data Science.

Вот что рассказывает о своём открытии Марк Харнетт, доцент кафедры мозга и когнитивных наук Института исследования мозга Макговерна при Массачусетском технологическом институте и старший автор исследования:

«Если мозг может сэкономить энергию за счёт снижения плотности ионных каналов, то потратить её он может на другие процессы в нейронах или в цепях».

Учёные выявили «строительный план», который наблюдается у всех видов, кроме человека. Они обнаружили, что с увеличением размера нейронов увеличивается и плотность нейронных каналов в них. Но нейроны человека оказались ярким исключением.

«Предыдущие сравнительные исследования показали, что человеческий мозг устроен так же, как мозг других млекопитающих, поэтому мы удивились, обнаружив убедительные доказательства, что человеческие нейроны особенные», — рассказывает бывший аспирант MIT Лу Болье-Ларош, — ведущий автор опубликованного в Nature исследования.

План строения нейронов

Нейроны в мозге млекопитающих получают электрические сигналы от тысяч других клеток, и от этого зависит, будут ли они подавать электрический импульс, который также называют потенциалом действия.

В 2018 году Харнетт и Болье-Ларош обнаружили, что нейроны человека и крысы различаются электрическими свойствами, прежде всего в дендритах. Дендриты — древовидные антенны, которые обрабатывают данные от других клеток. Ранее считалось, что плотность ионных каналов нейронов постоянна у всех видов, но выяснилось, что у человека она ниже, чем у других млекопитающих.

В новом исследовании Харнетт и Болье-Ларош сравнили нейроны различных видов млекопитающих, чтобы понять, можно ли найти определяющие экспрессию ионных каналов закономерности. Они изучали два типа калиевых каналов, связанных с напряжением, и HCN-канал, который в пятом слое пирамидальных нейронов проводит и калий, и натрий.

Для исследования учёные взяли ткани мозга 10 видов млекопитающих: этрусских землероек, песчанок, мышей, крыс, морских свинок, хорьков, кроликов, мармозеток, макак, а также ткани страдающих эпилепсией людей, которые остались после операции. Так Харнетт и Болье-Ларош охватили диапазон толщины коры и размеров нейронов царства млекопитающих, а исследование стало самым масштабным в своём роде.

Почти у всех перечисленных видов млекопитающих с увеличением размера нейронов увеличивалась и плотность ионных каналов. Исключением оказались нейроны человека: плотность ионных каналов в них намного меньше ожидаемой.

По словам Харнетта, увеличение плотности каналов у разных видов удивляет, поскольку чем больше каналов, тем больше энергии требуется для перекачки ионов в клетку и из клетки. Ситуация прояснилась, когда исследователи обратили внимание на количество каналов в общем объёме коры головного мозга.

В крошечном мозге этрусской землеройки, который заполнен маленькими нейронами, мозговых клеток больше, чем в том же объёме мозга кролика. При этом у кролика гораздо больше нейронов в целом, а плотность ионных каналов его мозга выше. Проще говоря, плотность каналов в одинаковом объёме ткани одинакова у обоих видов. Это верно для всех перечисленных видов, кроме человека.

«Похоже, что кора головного мозга пытается сохранить количество ионных каналов на единицу объёма одинаковым у всех видов. Иными словами, для данного объёма коры энергетические затраты одинаковы, по крайней мере в случае ионных каналов».

Возможная причина — энергия

Учёные полагают, что столь низкая плотность ионных каналов могла возникнуть как способ экономить энергию на перекачке ионов. Сохранённая энергия позволяет, к примеру, создавать сложные синаптические связи между нейронами или быстрее генерировать потенциалы действия.

«Мы думаем, что люди в процессе эволюции преодолели это ограничение, которое влияло на размер коры, и стали тратить меньше АТФ по сравнению с другими видами», — рассказывает Харнетт.

Харнетт надеется понять, куда может уходить сэкономленная энергия, существуют ли мутации, которые помогают коре мозга человека достигать высокой эффективности и снижается ли плотность ионных каналов у приматов. А пока учёные разбираются с нейронами мозга, обратите внимание на краткие программы наших курсов, чтобы с помощью искусственных нейросетей научиться решать проблемы бизнеса.

• Узнать подробности акции
• Профессия Data Scientist (24 месяца)
• Курс «Machine Learning и Deep Learning» (6 месяцев)

Другие профессии и курсы

Data Science и Machine Learning

Python, веб-разработка

Мобильная разработка

От основ — в глубину

Источник

Нейробиологи нашли истинное различие между мозгом человека и животного

Исследователи Лестерского университета нашли доказательство того, что человеческий мозг использует одни и те же нейроны для хранения всех воспоминаний. А предыдущая версия о том, что мозг использует различные нейроны, не верна.

Предыдущие данные показали, что животные используют так называемое «разделение паттернов», чтобы хранить воспоминания в отдельных группах нейронов в гиппокампе. Это избавляет от смешения и путаницы. Считалось, что люди кодируют информацию так же.

Новое исследование ученых из Университета Лестера, показывает, что та же самая группа нейронов в гиппокампе хранит все воспоминания. Это ключевое различие может быть единственным фактором, который позволил нашему интеллекту превзойти животных.

«В отличие от ожидаемых при регистрации активности отдельных нейронов данных, мы обнаружили, что существует альтернативная модель разделения паттернов, хранящая наши воспоминания», – рассказал профессор нейробиологии Родриго Кирога на страницах журнала Trends in Cognitive Sciences.

Новаторские результаты основаны на анализе сканирования мозга людей, крыс и обезьян. Разделение паттернов – широко принятая учеными теория, подкрепленная наблюдениями у животных, но никогда не наблюдаемая в человеческом мозге.

«Предыдущие исследования на людях были в основном получены с использованием функционального магнитно-резонансного изображения (фМРТ), которое не позволяет регистрировать активность отдельных нейронов. Когда мы записали активность отдельных нейронов, мы обнаружили нечто совершенно отличное от того, что было замечено у животных. Это вполне может стать краеугольным камнем человеческого интеллекта», – сказал Кирога.

Исследование показало, что отсутствие разделения паттернов в кодировании памяти является жизненно важным отличием человеческого мозга. Это имеет глубокие последствия для когнитивных способностей, которые делают человека самым умным в животном мире.

«Существует более чем 50-процентная вариабельность размера мозга у людей с сопоставимым интеллектом, а у других животных мозг сравним с человеческим и даже больше. Скорее всего, когнитивный разрыв между людьми и другими видами обусловлен не количеством нейронов в определенной области или специфическими анатомическими различиями, а различиями в принципах кодирования нейронов, лежащих в основе функционирования человеческого мозга. Наши мысли зависят от наших воспоминаний, и то, как мы их храним, должно влиять на наши когнитивные способности», – заключил ученый.

Ранее нейробиологи рассказали, как «перепрограммировать» мозг на полезную еду. Американские нейробиологи нашли в орбитофронтальной коре мозга особые нейроны, изменяя активность которых можно сделать полезную пищу привлекательнее вредной и калорийной.

Источник