Труд создал
из обезьяны человека.
Фридрих Энгельс
Если не вдаваться в детали классификации, жизнь на планете Земля представлена простейшими организмами, животным и растительным миром. В биологии относительно недавно из растительного мира стали выделять царство грибов, которые имеют отдельные характеристики животного мира. Для нашего контекста это несущественно. Тем более, что сбор ягод и грибов – привычное нашему пониманию занятие, легко объединяющее эти два царства.
К животному миру относят простейшие организмы вроде инфузорий; многоклеточные организмы вроде медуз, моллюсков и червей; насекомые и ракообразные, земноводные и пресмыкающиеся, рыбы и птицы, млекопитающие. На вершине этого перечисления гордо воцарился homo sapiens – человек разумный, живой организм, но уже не животное.
Нашему уху непривычно называть животным какую-нибудь инфузорию. Обычно под этим термином мы понимаем млекопитающих и птиц. Даже рыб, лягушек, ящериц и змей, не говоря уже о медузах и червях, в нашем повседневном общении мы животными не называем. Наберите в поисковой строке «красивые животные» и перейдите в раздел картинок. Найти там завораживающую медузу или красивую, раскрашенную во все цвета радуги рыбу практически невозможно. А ведь это тоже представители животного мира, с точки зрения науки – полноценные животные.
Это лирическое отступление мы сделали для того, чтобы расширить термин животное, который далее будет использоваться, до его научного, а не общепринятого понимания.
Все животные перемещаются, добывают пищу, приспосабливаются к окружающей среде, размножаются, стареют и умирают. Это касается невидимых глазу инфузорий, парящих в небе орлов, глубоководных рыб и так похожих на нас шимпанзе. Одна часть этих действий обусловлена врожденными инстинктами и контролируется физиологическими механизмами. Другая часть является результатом адаптации индивидуального опыта к условиям среды обитания. Эта способность животных обусловлена зачатками интеллекта.
Чем выше стоит животное на эволюционной лестнице, тем больше значение в его жизни имеет деятельность, основанная на личном опыте. И тем более развита его нервная система, которая постепенно трансформировалась в уникальный биологический объект – мозг. Ученые-биологи уверены сами и уверяют всех остальных, что мозг человека – самый сложный объект во Вселенной.
Нервная система обеспечивает быструю реакцию животного на изменения окружающей среды. Чем эффективнее работает этот механизм, тем меньше животное находится в неблагоприятных условиях. Неблагоприятными считают условия, при которых животное начинает необратимо и безвозвратно терять энергию.
Рассмотрим эволюцию нервной системы в животном мире.
Представители растительного мира не имеют нервной системы, но у них есть ее аналоги. Они основаны на универсальной способности клеток реагировать на химический состав окружающей среды, механические воздействия и электромагнитные излучения (солнечный свет). Этих аналогов достаточно для осуществления сложных адаптационных реакций и перестроек. Недаром говорят, что борьба за место под Солнцем растительности в дебрях Амазонки напоминает борьбу за выживание между животными в насыщенных жизнью экосистемах.
Простейшие одноклеточные организмы в этом плане отличаются от растений тем, что способны перемещением реагировать на химические, механические и электромагнитные воздействия. Например, в растворах простейшие организмы передвигаются в сторону более благоприятной среды, стараются избегать опасных для себя участков.
Нервная система стала формироваться у многоклеточных организмов, жизнь которых проходила в постоянном движении. Именно необходимость эффективного движения в окружающей среде считается главной эволюционной причиной появления нервной системы.
Понятно, почему нервной системы нет у растений. Но ее нет и у некоторых животных, которые живут в чудесном месте, где в избытке пища, тепло, нет опасностей. Речь идет о солитере – виде ленточного червя, который живет в организмах некоторых высших животных и человека. Нервная система солитера предельно редуцирована – можно считать, что ее просто нет. Хотя его собрат – дождевой червь – обладает зачатками нервной системы, в которой около 300 нейронов.
Нервная система малоподвижных многоклеточных организмов вроде актиний и моллюсков с крупной раковиной решает самые простейшие задачи. Ей нужно идентифицировать проплывающую мимо пищу и успеть захватить ее. Для этого хватает рецепторов и механизмов захвата пищи. Первые искусственные нейросети в середине XX века имитировали примерно такое поведение.
Повторим – нервная система нужно была животным, которые быстро двигались, активно вступали в контакт с разнообразными условиями внешнего мира. В борьбе за выживание такие животные должны были постоянно приспосабливаться. В рамках одного вида лучше это получалось у тех, кто имел улучшенную (более сложную) версию нервной системы.
Уникальность нервной системы заключается в том, что она предназначена для интеграции активности других органов и систем животного. Она должна получать сигналы, в первую очередь – от разных источников внешнего мира, дифференцировать и анализировать эти сигналы и на этой основе строить свое поведение.
Для получения сигналов нервной системе нужны специальные сенсорные подсистемы – органы чувств. В основе работы самых разных органов чувств лежат уже известные нам рецепторы, которые способны воспринимать химические, физические и электромагнитные воздействия. Из них эволюция создала большое разнообразие органов чувств в животном мире.
Механические воздействия в виде звуковых колебаний воспринимаются органами слуха. Другие примеры механических воздействий – тактильные ощущения и восприятие гравитации. Химическая чувствительность лежит в основе обоняния, вкусовых ощущений, дыхания. Животные реагируют на солнечный свет, способны воспринимать магнитное поле Земли и электромагнитное излучение Солнца.
Большинство внешних сигналов быстротечны, поэтому нервной системе нужно быстро использовать полученные данные. Для этого их нужно сравнивать, выделять приоритеты и в соответствии с приоритетами реагировать. Сигнал об опасности отключает чувство голода – приоритетом становятся реакции «бороться» или «бежать».
Координация такого сложного поведения требует устройства, к которому должны быть подключены все используемые органы чувств. По сути, речь идет о скоплении нервных клеток, которые получают информацию от разных источников, а затем ее соответствующим образом обрабатывают.
Различные органы чувств и центр обработки полученных сигналов не имеют смысла без связи с органами, осуществляющими ответные реакции организма. Животное может ответить на внешний сигнал сокращением или расслаблением самых разных мышц, активизацией или подавлением выброса биохимических сигналов. Поэтому скопление нервных клеток, претендующих на роль центра обработки поступивших сигналов, должно быть связано с органами, отвечающими за разнообразные реакции организма. Будем называть такие органы исполнительными, а центр обработки – координационным органом.
Органы чувств должны быть приближены к источникам информационных сигналов, поэтому их рецепторы обычно расположены на границе тела и внешней среды. Исполнительные органы распределены по всему организму. Координационный орган должен связываться и с органами чувств, и с исполнительными органами.
Исходя из вышесказанного, эволюция решала две противоречивые задачи. С одной стороны, координационный орган, нужно было сделать максимально защищенным. С другой стороны, он должен был быть представлен практически во всех уголках организма.
Решение было найдено для позвоночных животных – рыб, земноводных и пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Координационный орган разделился на две части. Одна часть – головной мозг, защищенный костями черепа. Именно его мы и называем мозгом. Здесь сконцентрирована та часть координационного органа, которая способна проявлять интеллектуальные способности. Вторая часть – это нервные пути, по которым в мозг поступают сигналы от органов чувств, и по которым мозг передает управляющие сигналы исполнительным органам.
Далее эволюция в основном занималась совершенствованием и развитием головного мозга. Именно на этом пути мозг рептилий, доминировавших на Земле сотни миллионов лет назад, трансформировался в мозг вершины эволюции – человека.
Не будем останавливаться на рыбах, лягушках, ящерицах и змеях. Их головной мозг относительно прост и, главное, они никогда не демонстрировали сколько-нибудь сложные проявления интеллекта. В отличии от птиц и млекопитающих.
О выдающихся интеллектуальных способностях отдельных представителей воронов, попугаев, крыс и мышей, собак, дельфинов и приматов слышали все. Выдающихся, естественно, на фоне остального животного мира. О них и поговорим.
Птицы не раз демонстрировали неплохие когнитивные способности. Ворóны считают и пользуются инструментами, какаду открывают хитро закрытые контейнеры с мусором, гаички запоминают десятки тысяч тайников с семенами. Африканский серый попугай Алекс, которого исследовали в трех университетах, обладал способностью заучивать названия отдельных предметов, опознавать предметы и их цвета.
Но самое интересное не в этом. По структуре мозг птиц сильно отличается от мозга млекопитающих. У млекопитающих проявления интеллектуальной деятельности связывают с областью мозга, которую называют неокортекс. У птиц такой области в головном мозге нет, а ее функции выполняют другие области птичьего мозга с очень мудреным названием. Эти области и меньше, и проще по структуре, чем неокортекс, но позволяют некоторым птицам демонстрировать способности, сравнимые со способностями приматов.
То есть, птица с мозгом весом в 10 грамм способна делать то, что делает шимпанзе с мозгом в 400 грамм. Может быть, человек, как высший представитель отряда приматов, не так уж совершенен? Может быть, на примере птиц эволюция получила более экономичные модели построения инструмента для интеллектуальной деятельности? Вот только отсутствие нужных исполнительных органов (рук) затормозило эти эволюционные эксперименты.
Птицы птицами, но ступенькой эволюции, предшествующей человеку, являются млекопитающие. Именно их головной мозг и его интеллектуальные способности исследуют ученые. Новая кора головного мозга – неокортекс – это эволюционное приобретение класса млекопитающих. Самые разумные из них – высшие приматы.
Неокортекс у низших млекопитающих только намечен, а у человека составляют основную часть коры головного мозга. Неокортекс располагается в верхнем слое полушарий мозга и отвечает за высшие нервные функции — сенсорное восприятие, выполнение моторных команд, осознанное мышление, речь (у людей).
Размер неокортекса линейно коррелирует с количеством поддерживаемых социальных связей, выражаемых числом Данбара. Поддержание таких связей предполагает знание отличительных черт конкретного индивида, связь с которым необходимо поддерживать. Например, характера, поведенческих моделей, социального положения в сообществе. Это требует наличия определённых мыслительных способностей и затрат значительных интеллектуальных ресурсов.
В неокортексе хранятся зачатки морали, которыми, как показали исследования, обладают высшие приматы и некоторые другие млекопитающие. Например, приматам присуще чувство справедливости. В эксперименте обезьяны с удовольствием выполняли задания ученых за кусочки огурца. Потом им показали, что другие приматы получают в награду виноград. Обезьяны, получавшие в награду огурцы, пришли в возбуждение, побросали свои овощи и устроили забастовку. Похожие эксперименты с аналогичными результатами проводились на собаках.
Резюме. Эволюции потребовалось сотни миллионов лет, чтобы сформировать координационный орган, способный управлять всем организмом. Он принимает сигналы внешнего мира, обрабатывает их и на выходе выдает управляющие сигналы для исполнительных органов. Ключевой элемент этого органа у позвоночных животных – головной мозг. Новая кора головного мозга – венец эволюционного развития. Ее формирование помогло человеку осознать себя субъектом интеллектуальной деятельности.