1-human-fact

Человек Психология Социология Антропология НейроФизиология

1-med-fact

Медицина Генетика Образ жизни Здоровье Болезни Суеверия …

1-sex-fact

Секс Пол Гендер Социология пола Биология пола Сексология …

1-space-fact

Космос Космонавтика Экзомиры Астрономия Астробиология …

1-tech-fact

Техника Компьютеры Роботы Гаджеты Футуризм …

Главная » 1-human-fact, Интересности  : 

Рост мозга человека ограничен энергетикой его тела…

2011/09/21   Теги: , , , , , ,
Рост мозга человека ограничен энергетикой его тела


Ученые из Кембриджского университета в серии своих исследований попытались ответить на вопрос о пределах роста мозга человека. Результат оказался пессимистичным. И на рост мозга, и на его усложнение, и, соответственно, на рост интеллекта наложены жесткие ограничения со стороны энергетики человеческого тела. Впрочем, фиксированный размер мозга не помешал нам выиграть у более большеголовых неандертальцев; не помешает, скорее всего, это и в будущем…


Кембриджские нейробиологи Саймон Лафлин (Simon Laughlin)  и Эд Баллмор (Ed Bullmore), а также их коллега из Голландии Мартин ван ден Хювель (Martijn van den Heuvel) в своих исследованиях изучали связь между развитием мозга, его сложностью, уровнем интеллекта человека и энергетическими процессами, происходящими как в организме в целом, так и на уровне отдельных клеток головного мозга.

Один из выводов их работы вызвал особенно широкий резонанс: дальнейший рост человеческого мозга — невозможен по энергетическим причинам.

Как известно, вес мозга человека в среднем составляет 2 процента от массы его тела (что больше, чем у всех других животных на Земле), но при этом он потребляет 20 процентов энергии, которую вырабатывает наш организм.

Нейробиологи постарались выяснить, сколько конкретно энергии потребляют отдельные клетки мозга, и смоделировали, какие нужны дополнительные энергозатраты, чтобы можно было поддержать его дальнейший рост. Оказалось, что энергетика тела с дальнейшим ростом просто не справится.

Причем все естественные способы пополнения энергии (усиленная диета, изменение физической активности) не смогут обеспечить эффективного протекания энергетических процессов в мозге в случае сильного увеличения его “энергоемкости”.

Кроме того, оказалось, что многое в строении нашего мозга диктуется именно необходимостью повышения энергоэффективности его работы. Так, не просто физический рост объема мозга, но и  рост связей в нем также требует значительных энергозатрат.

Саймон Лафлин отметил, что мозгу нужно большое количество дополнительной энергии даже в таких относительно простых операциях, как сопоставление информации из разных источников. А это значит, что «существует лимит информации, которую мы можем обработать». И этот лимит диктуется не абстрактной “способностью познания” человека, а конкретными энергетическими процессами в организме.

Давно известно, что у людей с более сильным интеллектом сильнее развиты связи внутри мозга и, соответственно, быстрее распространяются сигналы по мозгу. То, что развитие таких связей также требует значительных энерговложений, показывает, чем именно платит современный человек за свое интеллектуальное превосходство — он балансирует на грани “энергетического кризиса” собственного тела

Энергоемкость мозга сказывается на возможностях изменения мозга не только в сторону его увеличения, но и в сторону его уменьшения. В ряде других исследований было установлено, что в случае ухудшения питания (так же, как при ограничении доступа воды) — мозг “усыхает”. Впрочем, если данный процесс ограничен во времени, мозг легко возвращается к своему прежнему состоянию…

Так что простое правило — поддерживать своё тело в форме (что равнозначно поддержанию в форме его энергетики) — крайне важно прежде всего с точки зрения поддержки в форме своего мозга.

 

И еще, пределы роста мозга, которые обусловлены энергетикой нашего тела, возможно, проявились в том примечательном факте, что размер мозга неандертальца был больше, чем у современного человека.

Вполне возможно, что уменьшение размеров нашего мозга, вместе с оптимизацией его работы, было одним из тех эволюционных преимуществ, которые привели к выживаемости именно нашей ветви Homo Sapiens.

Даже периодические скрещивания, которые происходили между предками современного человека и неандертальцами (которые, в частности, весьма благотворно сказались на нашем иммунитете), не сказались на относительных размерах мозга двух видов. Скорее всего, сохранение энергетического баланса было более критичным, чем возможные преимущества от еще большего роста мозга…

 

Что же в будущем — будет ли размер нашего мозга стабильным, или нас всё же ждет рост мозга? Теперь ответ на этот вопрос не столь очевиден, как еще совсем недавно, когда различные футурологи (в т.ч. футурологи от биологии) предсказывали обязательный рост главного человеческого органа. Получается, что основное ограничение на размеры мозга накладывает не трудность при рождении человека (современная медицина легко снимает это  эволюционное “узкое место”), а его энергетическая подпитка. Но и здесь футурологам не стоит отчаиваться — совсем не трудно представить специальные препараты, которые будут повышать эффективность энергетики тела человека, давая возможность работать мозгу…

 

Рост мозга человека невозможен без изменения энергетики нашего тела...

Человеческий мозг — самый производительный “компьютер” из всех известных человеку, и для работы ему необходимо всего 10 Вт энергии. Но даже такая экономичность загружает энергетику нашего тела до предела...


Впрочем, возможен и другой взгляд на рост “вычислительных способностей” человека — зачем расти мозгу, когда уже сейчас многие его функции отданы на “аутсорсинг”? Компьютеры и интернет уже сейчас сделали ненужным большую память («Гугл и Яндекс помнят всё»), совсем скоро та же судьба постигнет и другие функции человеческого мозга. И главный вопрос подпитки интеллекта на планете Земля будет не энергетика тела Homo Sapiens, а сохранность электроэнергетики)...

(cc)  
постоянная ссылка статьи:
http://sci-fact.ru/1-human-fact/rost-mozga-i-energetika-tela.html
Сохранить / поделиться у себя:

Еще интересное по теме


Интересно? Подпишитесь на анонсы новых статей!     или получайте анонсы через RSS.






Ваше  мнение  важно!  Оставьте  свой  комментарий  с  помощью  аккаунта  «ВКонтакте»  или воспользуйтесь  формой  ниже.


  • Это всё полная ерунда.
    Во-первых – потому что у _детей_ человека отношение массы мозга к массе тела _выше_, чем у взрослых, и при этом дети не только живут замечательно, но и растут и усиленно носятся вокруг и устраивают кавардак (что резко повышает энергозатраты), и ещё и сам мозг у них работает в усиленном режиме, в ударных темпах усваивая информацию, проращивая и оптимизируя связи.
    Во-вторых, потому что и среди взрослых людей запросто встречаются экземпляры с нормальными или даже увеличенными размерами мозга, и щуплым нетренированным телом – и при этом мозг их работает нормально; более того – это и есть типичный образ “мозгляка”.

    Ерёнда эта в мозгу увлёкшихся учёных и журналистов возикла из-за элеметарной путаницы: они спутали условия, в коих проходила эволюция _раньше_ – с условиями, в коих существует человек сейчас. Это раньше энергозатраты нужно было ограничивать, чтобы человек мог переживать периоды голода и холода, при которых при этом пришлось бы тратить много энергии на беготню за добычей и сохраненеи температуры тела, а сейчас – едой интенсивно думающие люди обеспечены вдосталь, замерзать им тоже не приходится – и старая ограничивающая планка оказались занижена _в несколько раз_.

    • Спасибо за комментарий

      1.1. Именно с детьми то как раз всё очень не просто — они существуют на гране “энергопотребления”. Хорошо известно, что недостаток питания в детстве прямо коррелирует с уровнем интеллекта человека. Так что, если бы пришлось “выращивать” еще более сложный мозг, то количество особей глупее среднего и/или страдающих психическими расстройствами сильно бы выросло (они то и были, скорее всего, “отбракованы” эволюцией).
      Поэтому наш вид и пошел не по пути прямого роста мозга (наращивания объема), а по пути наращивания эффективности работы мозга.
      Наш мозг значительно дольше созревает, чем мозг неандертальца (http://one-fact.ru/1-human-fact/vzroslaya-zhizn-neandertalcev-nachinalas-ranshe-kromanoncev.html ) — скорее в т.ч. и из-за того, чтобы тело не перегорело из-за излишнего форсажа.

      1.2. Кроме того, количество связей в мозге ребенка значительно меньше чем у взрослого. И в том-то и новация исследований из статьи, что в них было доказано, что увеличенная сложность означает значительное увеличение энергозатрат…

      2.
      //экземпляры с нормальными или даже увеличенными размерами мозга, и щуплым нетренированным телом//
      — это и есть признак того, что вся энергия уходит на обслуживания мозга.

      Более физически развитое тело берет на своё обслуживание больше энергии.
      Вы ошибаетесь, что “накаченный” человек способен поддерживать больший мозг, всё ровно наоборот (вспомните крокодилов, или динозавров).

      3. Эволюционные изменения совершаются в течении сотен тыс. лет. И если вам приятно думать, что человечество будет благоденствовать этот период и в конце этого срока средний объем мозга увеличится на 5-10%, то я пожалуй к вам присоединюсь… )

      Или вы имели ввиду генетическую модификацию прямо сейчас?
      Если так, то ничего не выйдет.
      Никакое количество еды не конвертируется прямо в эффективное производство и усвоение энергии, тем нашим телом и мозгом, что мы имеем сейчас.
      пример: Избыточный вес ухудшает внимание и память

      • > Именно с детьми то как раз всё очень не просто —
        > они существуют на гране “энергопотребления”.

        Да ерунда же это. Аппетит у разных детей различается в разы, причём, снова же, самые умные скорее едят меньше – совершенно очевидно, что никакого “на грани” там и близко нет.

        > Хорошо известно, что недостаток питания в детстве прямо
        > коррелирует с уровнем интеллекта человека.

        Вот только объясняется это не тем, что каллорий/энергетики не хватает _вообще_ (иначе корреляция была бы не с недостаточным питанием, а по питанию вообще – в пределах его физиологической нормы), а тем, что не хватает ряда дефицитных в обычной пище “стройматериалов”. Ну и плюс – включается “экономический режим”, т.к. недостаок питания в дестве сигнализирует, что в будущем его тоже будет не хватать, и соотвественно – всё равно придётся довольствоваться экономическими режимами работы мозга.

        > Наш мозг значительно дольше созревает, чем мозг неандертальца
        > (http://one-fact.ru/1-human-fact/vzroslaya-zhizn-neandertalcev-
        > nachinalas-ranshe-kromanoncev.html ) — скорее в т.ч. и из-за
        > того, чтобы тело не перегорело из-за излишнего форсажа.

        Ни у каких интеллектуалов тело не перегорает, сколь бы нетренированным и щуплын оно ни было, и как бы эти интеллектуалы свой мозг ни напрягали работой на износ.
        Соотвественно, это объяснение – это очевидная шиза.

        > количество связей в мозге ребенка значительно меньше чем у
        > взрослого. И в том-то и новация исследований из статьи, что
        > в них было доказано, что увеличенная сложность означает
        > значительное увеличение энергозатрат…

        Это только для устоявшейся, взрослой ЦНС.
        Что касается детей, то уже давно показано, что наибольшее энергопотребление – у растущей нервной системы (в т.ч. центральной). Например, у детей в районе 2 лет оно вдвое _выше_, чем у взрослого.
        Одно только это показывает, что статья – не просто ерунда, а ерунда полнейшая.

        > — это и есть признак того, что вся энергия уходит на обслуживания мозга.

        Вот только утверждениям статьи эта Ваша формулировака сугубо враждебна. Будьте внимательны: в статье говорится о том, что _размеры тела_ ограничивают размеры мозга. Я Вам показываю, что изначально мелкое тело – замечательно обеспечивает интенсивную работу крупного мозга, и нихрена не “сгорает”, а Вы в ответ говорите лишь о том, что такое тело не может из-за этого стать больше. Так зачем же ему становиться больше, если оно и так крупный мозг легко поддерживает в состоянии интенсивной работы?

        > Более физически развитое тело берет на своё обслуживание больше энергии.
        > Вы ошибаетесь, что “накаченный” человек способен поддерживать
        > больший мозг, всё ровно наоборот (вспомните крокодилов, или динозавров).

        B-)
        Это не я ошибаюсь – это статья ошибается, утверждая что так оно и есть.
        Я-то по этому поводу ерунды пороть не собираюсь, ибо коню понятно что объёмы пищеварительного тракта и сердечно-сосудистой системы (особенно в МКК) – это одно, а рост и общая масса тела – совершенно другое, и от первого энергетика мозга зависит напрямую, а от второго – вообще не зависит (при фиксированных объемах первого и регулярном потреблении всего необходимого).

        > Эволюционные изменения совершаются в течении сотен тыс. лет.
        > И если вам приятно думать, что [...]

        Совершенно несущественно что именно мне приятно думать.
        Существенна в обсуждении только аргументация.

        > Или вы имели ввиду генетическую модификацию прямо сейчас?
        > Если так, то ничего не выйдет.

        При чём тут прямо сейчас? Прямо сейчас – не выйдет, но через 20-40 лет технически выйдет уже запросто, а через 100 – вообще сложно представить что уже будет возможно.

        Но это всё абсолютно не важно, потому что проблемы, повторяю ещё раз, просто нет: возможности мозга ограничены вовсе не энергетикой тела, вообще, никаким образом.

        Они ограничены его (мозга) архаичной и неоптимальной структурой (что вполне обыкновенно для эволюционно возникших структур), а также его собственной поддерживающей энергетикой (возможно что и близкой к оптимальной для структуры такого типа, но тоже не факт).
        А тело при этом может быть и в несколько раз меньше – и спокойно будет поддерживать самую интенсивную работу этого мозга. При питании легко перевариваемой пищей можно даже не только костную и мышечную массу смело уменьшать, но и объем пищеварительного тракта (приспособленного, всё-таки, для переваривания естественной пищи, довольно сложной с точки зрения разложения на “кирпичики” и АТФ). Объем легких тоже некритичен совершенно – при интенсивной работе мозга дыхание не учащается нисколько.

        • //причём, снова же, самые умные скорее едят меньше – совершенно очевидно, что никакого “на грани” там и близко нет.//
          — Это вам их родители сказали )
          Детский организм очень уязвим. Смотрите статистику детской смертности в доиндустриальную эпоху.
          Ребенок не может безболезненно (в т.ч. для способности адекватной интеллектуальной деятельности) пропустить даже два приема пищи подрят.

          //Вот только объясняется это не тем…//
          — Вы строите далеко идущие каузальный объяснения на непонятной основе…

          //Ни у каких интеллектуалов тело не перегорает…//
          — Обратитесь к статистике заболеваний у людей “интеллектуальных профессий”
          к количеству инфарктов и пр.

          //наибольшее энергопотребление – у растущей нервной системы//
          — Да. И именно поэтому, если бы требовалось чтобы нервная система росла еще больше, чем это происходит сейчас, то имеющаяся физиология Хомо Сапиенса (в среднем по популяции) с этим бы не справилась — именно об этом в т.ч. статья…

          //в статье говорится о том, что _размеры тела_ ограничивают размеры мозга//
          — В статье нигде не говориться про “размеры тела” — речь идет об “энергетике тела”

          //Они ограничены его (мозга) архаичной и неоптимальной структурой//
          — Мозг человека — является самой совершенной структурой из нам известных во Вселенной
          http://one-fact.ru/1-human-fact/konnektom-posle-genoma-v-ssha-megaproekt-rasshifrovke-mozga-cheloveka.html

          • > — Это вам их родители сказали )

            Простите, но если Вы о детях вообще ничего не знаете и Вам нужно об этом что-то у родителей узнавать, то надо таки узнать – хоть немножко.

            > етский организм очень уязвим. Смотрите статистику детской
            > смертности в доиндустриальную эпоху.

            О господи, да что ж за наказание такое, одна грубая логическая и фактическая ошибка на другой…

            Для начала – я же Вам и твержу о том, что эта статья и основана на элементарном спутывании условий доиндустриальной эпохи – с современыми, а Вы ровно это моё замечание подтверждаете, но делаете при этом вид, что опровергаете.

            И далее.
            Вы путаете – грубо путаете, просто бездарно грубо – путаете голодание, недоедание и просто колебания потребления калорий в пределах физиологической нормы.
            Среднее (и даже медианное) потребление калорий сейчас во всех сколько-нибудь благополучных странах много _выше_ средней физиологической нормы для соотвествующих нагрузок. При этом эту норму можно и существенно понижать без фатальных последствий для здоровья – хотя ребенок будет несколько менее упитан и вымахает не таким рослым, но недоедание ещё от этого не начнётся, и интеллект не пострадает. Недоедание начинается только при падении поступления калорий _радикально_ ниже средней нормы, да и то – основные вредные последсвия для ЦНС будут обеспечены не нехваткой _калорий_ (“энергетикой”), а почти неизбежной при таком сокращении рациона нехваткой некоторых дефицитных “стройматериалов”.

            По _этому_ параметру (калорийности), таким образом, никакой хрупкости десткого организма при нынешних условиях жизни и близко нет, и никаких признаков этого нет, и чтобы такое придумать – это надо совсем уж в фантазии погрузиться вместо реальности.

            К тому же и основные причины детской смертности в доиндустриальную эпоху – тоже никаким образом не связаны с нехваткой калорий. Это, в основном, либо нехватка всё тех же “стройматериалов” (из-за вполне достаточно калорийной, но недостаточно _разнообразной_ пищи), либо вызванные антисанитарией и вышеуказанной нехваткой болезни.

            > Ребенок не может безболезненно для своего здоровья (в
            > т.ч. для способности адекватной интеллектуальной
            > деятельности) пропустить даже два приема пищи подрят.

            Кто Вам сообщил эту чепуху?

            > — Вы строите далеко идущие каузальный объяснения на непонятной основе…

            B-)))
            Каузальные объяснения я в этой области вообще не строю – я только повторяю уже давно выясненные факты. Если Вам они неизвестны и непонятны – я в том не виноват.
            Каузальные же объяснения _построены_ именно в выложенной Вами статье – и вот они-то таки да – на основе не то что непонятной, а полностью вздорной.

            > — Обратитесь к статистике заболеваний у людей
            > “интеллектуальных профессий” к количеству инфарктов и пр.

            B-))))
            С удовольствием. Видите ли, смертность от инфарктов выше именно у представителей профессий, требующих регулярных физических нагрузок.
            То, что “интеллектуалы” более болезненны – это вообще вздорный миф кабинетных теоретиков XIX – начала XX вв.

            > И именно поэтому, если бы требовалось чтобы нервная
            > система росла еще больше, чем это происходит сейчас,
            > то имеющаяся физиология Хомо Сапиенса (в среднем по
            > популяции) с этим бы не справилась — именно об этом в т.ч. статья…

            Опять 25…
            Да не в росте дело, а в _темпах_ роста. А темпы роста ЦНС у сапиенсов как раз чуть ли не наименьшие из всех родственных видов – и их можно было бы просто ещё более снизить (если бы это был ограничивающий фактор), ибо социальная структура первобытного стада позволяла заботиться о детях и дольше.

            А в статье об этом – ни слова, не выдумывайте. Там всё заведомо о взрослых людях.

            > — В статье нигде не говориться про “размеры тела”

            Так говорится (причём с самоо начала) о массе, а она для в пределах вида неразрывно связана с размерами.

            > — Мозг человека — является самой совершенной структурой
            > из нам известных во Вселенной

            Это художественный бред, поскольку никаких мерил совершенства структур в масштабах Вселенной не существует и существовать не может.

            • Вы вычитываете в текстах что-то другое, чем там написано… и пытаетесь доказывать что-то сильно параллельное предмету разговора…

              Возможно ключевой момент в том, что вы смешали проблему калорийности питания и проблему эффективной организации энергообеспечения и энергообмена в организме человека в целом, и в головном мозге в частности.

              Аналогии:
              1. Нет никаких проблем в том, чтобы подать на системную плату компьютера 220 вольт, но будет ли он от этого работать эффективнее?
              2. Ядро современного процессора можно увеличить в размерах кратно, но оно просто сгорит от выделяемого во время работы тепла…

              PS
              вы говорите, помимо прочего, с отцом двух детей…)

              PPS
              прослушайте-таки лекцию Себастьяна Сеунга по ссылке выше

Ваш комментарий (пользователи ЖЖ могут войти через OpenID, введя полный адрес журнала):

Получать комментарии к статье по RSS .

[наверх]