Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть - Себастьян Сеунг

…не сосредоточены в отдельном органе. Большинство нейронов и синапсов у этого червя расположены в так называемом нервном кольце. (Собственно, это утверждение верно лишь для червей-гермафродитов, так как нервное кольцо играет меньшую роль у куда более редких червей-самцов.) Нервное кольцо окружает «глотку» червя и является наиболее похожей на мозг структурой. Человеческий же головной мозг содержит подавляющее большинство нейронов нашей нервной системы. Прочие находятся в спинном мозге или рассеяны по другим частям тела.

Рис. 2. Изображение получено с помощью микроскопа методом дифференциального интерференционного контраста (ДИК). Оно представлено на Wormatlas.org, где собрана великолепная база данных об этом черве. Цена деления шкалы – 0,1 мм. Два эллипсоида – черви-эмбрионы.

Рис. 3. Первая карта всей нервной системы C. elegans опубликована Уайтом (White, 1986). Обычно ее считают исчерпывающей, однако она всё же неполна. В 2011 году ее дополнили (Varshney et al.) данными из других источников, однако, по оценкам ученых, около 10 % нервных связей червя всё же пока не картированы. Диаграмму с рис. 3, где отражен итог этой работы, также можно увидеть на Wormatlas.org.

Полный ее объем – миллион страниц. Чтобы бегло ознакомиться с человеческим геномом, можете отправиться на NCBI Map Viewer – www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/ mapview, а затем перейти на страницу, где показаны все хромосомы нашего генома (ищите Homo sapiens, официальное название нашего с вами вида). Кликнув по любой из хромосом, вы увидите более подробную карту, где показано месторасположение отдельных генов. Дальнейшее кликанье покажет вам цепочки ДНК. На рис. 4 показано начало хромосомы 11. Чтобы отыскать ДНК-последовательности для отдельных генов, можно провести поиск по названиям белков, которые они кодируют.

Такого рода уникальностью черви не обладают… Коннектомы червей больше похожи друг на друга, нежели человеческие, однако всё же не идентичны. Эта тема подробнее рассматривается в главе 12.

…«зафиксирован» начиная с момента зачатия… Если мы будем говорить, что наш геном «зафиксирован», то неизбежно допустим некоторое упрощение. Каждая из наших клеток содержит копию нашего генома. (Имеются исключения – к примеру, красные кровяные тельца, они теряют ДНК по мере своего развития.) Эти копии почти идентичны, однако небольшие различия всё же есть. Некоторые из них вызваны ошибками при копировании в процессе деления клеток и могут приводить к возникновению онкологических заболеваний. Другие важны для функционирования организма – например, различия между определенными клетками иммунной системы. Кроме того, ДНК может модифицироваться без изменения своей цепочки. Эти явления относятся к более широкой группе – эпигенетике.

…в миллион раз больше связей, чем букв в вашем геноме. В основе этого сравнения – один квадриллион (1015) синапсов, результат умножения ста миллиардов нейронов мозга на примерно 10 тысяч синапсов, приходящихся на каждый нейрон. Возможно, это слишком смелая прикидка, не следует принимать ее чересчур всерьез: точного значения она, конечно, не дает. Более надежную числовую оценку дал анализ неокортекса (основной части коры больших полушарий головного мозга): как выяснилось, в нем содержится примерно 0,16 квадриллиона синапсов (Tang et al., 2001).

…и повсюду – фаллические граффити. Beard, 2008.

В мозгу 100 миллиардов нейронов… Одно из недавних исследований дает среднюю величину в 86 миллиардов (Azevedo et al., 2009).

Глава 1. Гениальность и безумие

Артур Кит… Keith, 1927. К несчастью для Кита и его репутации, помнят его не по научным открытиям, а по его вере в пилтдаунского человека. Эти останки черепа, якобы принадлежавшего существу, которое являлось недостающим звеном в нашей эволюции, в конце концов были признаны фальшивкой. Пилтдаунский человек стал одной из самых знаменитых мистификаций в истории науки.

…французский физик-теоретик… Кит разрешил это противоречие таким же образом – написав, что «детальное исследование известных нам подробностей жизни Анатоля Франса показывает, что он был во многих отношениях примитивным человеком». Он завершает статью, вновь высказывая свою идею о том, что размеры мозга и степень интеллектуального развития связаны: «Полагаю, в дальнейшем выяснится, что существует тесная взаимозависимость между массой мозга и успешностью его функционирования».

… у людей с более крупным мозгом IQ выше. McDaniel, 2005.

…с высокой точностью можете предсказать… Пусть r – коэффициент корреляции между двумя переменными. Тогда знание одной переменной снижает типичную погрешность предсказания другой на √(1-r²).

…для корреляции между IQ и объемом мозга… McDaniel, 2005.

«Карта красоты». Гальтон вспоминает об этой истории в последней главе своих мемуаров, озаглавленной «Усовершенствование человеческой породы, или Евгеника» (Galton, 1908). В трехтомном жизнеописании своего учителя Карл Пирсон замечает: «Гальтон, следуя своему же девизу… редко отправлялся на прогулку, собрание или лекцию, ничего при этом не подсчитывая. Он считал зевки и нервные движения рук, он считал, сколько он встретил людей с определенным цветом волос, глаз или кожи» (Pearson, 1924, с. 340). Существует отдельный сайт, посвященный Гальтону и воздающий ему хвалу: Galton.org.

…весьма глупые, чрезвычайно глупые, дебилы. Pearson, 1906. Пирсон подтверждал открытие Гальтона, согласно которому размеры головы и успехи в учебе статистически связаны. При этом он отмечал, что размеры головы не очень-то хорошо позволяют предсказывать отметки конкретного студента. В этом смысле даже почерк дает более надежные предсказания, чем величина головы.

Конечный мозг, мозжечок и ствол мозга… Свансон (Swanson, 2000) делит мозг более детально – на кору головного мозга, базальные ядра, таламус (зрительный бугор), гипоталамус, крышу среднего мозга (тектум), покрышку моста головного мозга (тегментум), мозжечок, варолиев мост и продолговатый мозг. Свансон утверждает, что все многочисленные схемы грубого разделения мозга на участки можно свести просто к различной группировке названных девяти основных частей. Так, трехчастная схема на рис. 7 представляет конечный мозг как кору плюс базальные ядра, а ствол мозга – как всё остальное, за исключением мозжечка. Свансон написал целую книгу, где изложил свои взгляды на этот предмет (Swanson, 2012). Заметим, что некоторые авторитетные специалисты исключают таламус и гипоталамус из состава ствола мозга, так что его определение неоднозначно.

…это самая крупная из трех частей… Конечный мозг крупнее других частей по объему, однако нейронов больше всего в мозжечке – по различным оценкам, около 70 миллиардов (Azevedo et al. 2009) или даже 100 миллиардов (Andersen, Korbo, Pakkenberg, 1992). Почти все эти нейроны – так называемые гранулярные клетки. Поскольку они очень малы, мозжечок занимает лишь 10 % общего объема мозга (Rilling, Insel, 1998). Неокортекс, основная часть конечного мозга, содержит, как полагают, около 20 миллиардов нейронов (Pakkenberg, Gundersen, 1997).

…делят каждое полушарие на четыре доли… Границы затылочной доли определяются и другими «ориентирами», однако проведены всё же в известной степени произвольно. Четыре доли названы по четырем костям черепа, которые их окружают. Некоторые ученые выделяют и пятую долю – лимбическую. Она становится видна в передней части полушарий, если разрезать конечный мозг пополам по продольной щели. Внутри сильвиевой щели таится часть коры, именуемая инсулой (островком), она достаточно велика, чтобы отдельные специалисты считали ее отдельной долей – островковой.

…функции тюрьмы и лечебницы для душевнобольных. Micale, 1985.

…их перестали заковывать в цепи… Harris, 2003.

Рис. 10. Повреждение расположено в нижней лобной извили не (складке) левого полушария. История пациента Леборна по кличке Тан изложена в: Finger, 2005; Schiller, 1963, 1992.

Два полушария мозга выглядят очень похожими друг на друга… Исследователи обнаружили небольшую структурную асимметрию между правым и левым полушариями, но пока трудно сказать, имеет ли это отношение к функциональной латерализации (Keller et al., 2009).

…левое полушарие в значительной мере специализируется на речевых способностях и навыках. Rasmussen, Milner, 1977. У меньшинства – левшей и амбидекстров (людей, одинаково хорошо владеющих левой и правой рукой) – за языковые способности отвечает правое полушарие или же оба.

…при этом щадя дар речи. В учебниках для начинающих обычно не упоминается тот факт, что повреждение мозжечка все-таки оказывает воздействие на эмоциональную сферу и познавательную способность (см. об этом: Strick, Dum и Fiez, 2009; Schmahmann, 2010).