Алексей Семьянов
В основе организации человеческого мозга лежит биологический субстрат. Его эволюцию сегодня изучают с помощью самого современного экспериментального оборудования.
Фото Натальи Преображенской (НГ-фото)
История развития жизни на Земле, реконструированная в результате исследований останков ископаемых животных и гомологичных органов ныне живущих организмов, позволяет проследить процесс развития нервной системы живых организмов от простейших форм до человека. Развитие головного мозга позволило человеку стать наиболее успешным биологическим видом на нашей планете. Человек получил способность более качественно, чем другие животные, анализировать информацию, поступающую из окружающей среды, и использовать результаты этого анализа в повседневной жизни.
Между тем в своей основе поведение человека очень схоже с основными типами поведения животных. Человек обладает циклом сна и бодрствования, ярко выраженным пищевым и репродуктивным поведением. При этом человеку удалось создать сложную систему взаимодействия особей в популяции (государства, государственные структуры), контролировать и направлять агрессию (правоохранительная система, восстания, войны), регулировать рождаемость и заболеваемость (контрацепция, медицина) и т.д.
Согласно представлениям Владимира Вернадского, человек существует не только как часть биосферы, но находится в некоторой созданной им самим среде. Термин ноосфера (оболочка разума планеты) был впервые введен в обиход Ле Руа, слушавшим лекции Вернадского в Сорбонне. Для полноценного развития мозга исключительно важно, чтобы оно происходило в информационных потоках, создаваемых человеческой цивилизацией. В частности, многие функции мозга, такие, как речь, восприятие тех или иных звуков и способы поведения, закладываются в раннем возрасте и впоследствии практически не могут быть изменены. Пример - дети, которые вырастали вне цивилизации (маугли) и, будучи найденными, оказывались неспособными к полноценному существованию среди людей. Взрослые японцы не способны различить звуки "Р" и "Л", поскольку в японском языке эти звуки не различаются. Русским оказывается сложно произнести звуки, соответствующие английской "th" или испанской "z".
Наличие критического периода связано с этапами развития мозга в постэмбриональном периоде. После "рождения" нервные клетки, как правило, мигрируют в удаленные части мозга. Затем начинают образовываться контакты между нейронами - синапсы. Аксоны (отростки нейронов) "ищут" клетки-мишени для образования синапсов и высвобождают специальное вещество-нейропередатчик, который диффундирует и действует на соседние нейроны. (Это механизм так называемой паракринной нейропередачи.) На этом этапе еще нет четко сформированных синаптических путей передачи информации. Только когда формируются непосредственные синаптические контакты между клетками, возникает взаимосвязанная нейронная сеть. Мозг "взрослеет".
Непосредственное влияние на развитие мозга в этот период оказывают его активность и типы сенсорной, от органов чувств, информации, которые он получает. В соответствии с этой информацией формируются синаптические связи, клеточные ансамбли и сигнальные пути мозга. Поскольку из внешней среды поступает весь спектр сигналов (все частоты звука и света, градации температуры и влажности), мозгу необходимо научиться отличать наиболее важные. Так, если в языке тот или иной звук отсутствует, он исключается из числа важных сигналов.
Информация, которую получает ребенок в критический период своего развития, является опытом многих поколений. Функциональные возможности его мозга будут зависеть как от биологической организации (определяемой генетической программой), так и от объема и типа информации, поступающей в этот период. После формирования нейронных сетей в раннем постэмбриональном периоде мозг все еще обладает значительной пластичностью (синаптической и нейрональной), которая лежит в основе обучения и памяти. Эта пластичность, усиливая или ослабляя те или иные пути передачи информации, способна изменять работу мозга, хотя и в меньшей степени, чем морфологические перестройки в постэмбриональном периоде.
Итак, существует два определяющих компонента функции мозга: 1) генетический, сформировавшийся в результате биологической эволюции; 2) информационный, возникший в результате небиологической эволюции. Если проводить аналогию с компьютерной техникой, то развитие мозга в биологической эволюции напоминает развитие системных ресурсов (hardware), тогда как небиологическая эволюция - это развитие программного обеспечения (software). Например, у вас есть маломощный компьютер. Вы скорее всего не сможете запускать на нем новейшие программы, которые требовательны к системным ресурсам. Менее продвинутая, чем человеческая, нервная система других животных также не способна выполнять задачи, доступные человеческому мозгу. С другой стороны, вы не получите всей функциональности компьютера, лишь увеличивая системные ресурсы и не изменяя программного обеспечения. Так же и человеческий мозг требует адекватного "обучения".
В основе организации человеческого мозга лежит биологический субстрат, но его функция зависит от программного обеспечения, "написанного" небиологической эволюцией. Что же нового в том, что окружающая среда влияет на выполнение генетической программы?
Говоря об информации, речь и идет об окружающей среде, формирующей фенотип. Однако важным ее отличием от классической статической окружающей среды является способность эволюционировать. Например, в ходе биологической эволюции животных можно выделить несколько принципиальных улучшений в их организации: появление многоклеточности, выход на сушу, появление центральной нервной системы, теплокровность и т.д. За время существования цивилизации объем информации, доступной человеку, значительно возрос. При этом произошел целый ряд качественных изменений. В небиологической эволюции принципиальные улучшения (ароморфозы) могут быть определены как изменения в системах передачи, хранения и обработки информации. Примеры - появление речи, письменности, компьютеров и интернета.
Каково же соотношение роли биологической и небиологической эволюции в развитии жизни на планете? Совершенно очевидно, что доступная человеку информация о механизмах биологической эволюции позволяет не только повлиять на естественный отбор, но и создать новые организмы на основе генной инженерии. Изменения так же легко могут быть внесены в генетический код самого человека. Технологии, возникшие в результате небиологической эволюции, оказываются более быстрыми, чем процессы биологической эволюции, требующие миллионы лет. По всей видимости, небиологическая эволюция стала сегодня основным механизмом развития жизни на Земле. До настоящего момента она лишь создавала программу для работы нашего мозга через накопление знаний, теперь мы стоим на пороге величайшего ароморфоза: сам генетический код, определяющий структуру мозга, может быть изменен.
Насколько последнее является этичным, это другой вопрос. Этические нормы меняются. Открытие электричества было встречено в обществе разговорами о конце света, а сейчас сложно представить без него нашу жизнь. Существенно важнее осмыслить принципиальную роль небиологической эволюции как части эволюционного учения.
Лондон
