Эволюция мозга: размер имеет значение — в большинстве случаев
Новое исследование Корнеллского университета разрешило давний спор нейробиологов о том, что появилось в эволюции первым: общее увеличение мозга или развитие специализированных областей, контролирующих конкретные сложные формы поведения.
Исследование 58 видов певчих птиц показало, что эволюция общего размера мозга объясняет большинство различий между видами. Более крупный мозг ведёт к большим возможностям.
После того как вид эволюционировал в сторону увеличения общего размера мозга, области, контролирующие клюв и рот, а также зона пения, развили дополнительные сложные нейронные сети.
Работа, соавторами которой выступили Джордан Мур (ныне постдок в Колумбийском университете) и Тимоти ДеВугд (профессор психологии Корнелла), опубликована 10 мая в Proceedings of the Royal Society B.
Полученные данные позволяют предположить, что этот принцип может объяснить и эволюцию человека: сначала мог развиться более крупный мозг в целом, что затем позволило адаптировать и усовершенствовать области, контролирующие специфические способности, такие как язык.
"Большинство нейробиологов считают, что в эволюции нашего мозга нет ничего особенного, и нам нужно понять принципы, лежащие в основе эволюции мозга в целом, — чем это исследование и занимается", — сказал ДеВугд. — "Способ построить более крупный мозг — не просто увеличить всё, а скорее замедлить или удлинить поздние этапы развития".
Таким образом, более крупный мозг имеет более развитую кору (которая играет ключевую роль в памяти, внимании, восприятии, осознании, мышлении, языке и сознании) — область, которая развивается последней у животных и людей.
Это первое исследование, которое сравнило и разрешило две конкурирующие теории эволюции мозга:
- Естественный отбор вёл к прогрессивным изменениям в конкретных областях мозга, что затем привело к увеличению общего размера мозга у нуждавшихся в этом видов.
- Некоторые виды приобрели более крупный мозг в целом, и его увеличенные базовые части могли затем быть "рекрутированы" для конкретных сложных форм поведения.
Для проверки теорий Мур и ДеВугд измерили размеры общего мозга и 30 отдельных областей, контролирующих поведение, у 58 видов певчих птиц из 20 семейств.
Большая часть вариаций в размерах областей мозга объяснялась различиями в общем размере мозга. Однако в двух конкретных системах была обнаружена значительная вариация, которую нельзя было объяснить только размером мозга:
- Области, контролирующие пение, были намного крупнее у видов, производящих более разнообразные и сложные песни.
- Области, контролирующие лицо и рот, были особенно велики у видов с короткими толстыми клювами, питающихся семенами, и малы у видов с длинными тонкими клювами, питающихся насекомыми.
Применительно к людям ДеВугд отметил, что остаётся спорным, как мы стали такими, какие мы есть. Поддержание большого мозга требует огромных затрат энергии и кислорода, поэтому некоторые исследователи предполагают, что изменения в рационе ранних людей (включая способность находить и готовить высококачественную пищу) способствовали общему росту мозга, поставляя необходимые калории и белок. Другие полагают, что жизнь в социуме защищала ранних людей и создавала эволюционное давление для развития языка.