9. Каковы источники наших знаний об эволюции мозга человека? (краткое понятие об изучении эндокранов, роли исследований заболеваний и травм мозга, генетических исследованиях).

Палеоневрология. Трудности изучения мозга предков человека

Эволюция человека – сложный процесс, имеющий множество причин и проявлений. Давно классическим стало понятие "гоминидной триады", включающей три комплекса признаков, отличающих человека от прочих приматов. Один из них описывает развитый головной мозг. Разные аспекты поведения древних предков человека изучаются целым рядом наук, в их числе этология приматов, археология, палеопсихология, но материальной основой этого поведения является именно головной мозг, и именно его изучение может дать основополагающие сведения об уровне развития ископаемых гоминид.

Особенности мозга австралопитеков и «ранних Homo»

Австралопитеки, первые двуногие существа, жившие от 7 до 1 миллиона лет назад, имели мозг, очень мало отличавшийся от мозга современных человекообразных обезьян. Как объём мозга в целом, так и строение деталей различаются у этих двух групп незначительно.

Особенности мозга Homo erectus

За "ранними Homo" в эволюционному ряду следует полиморфный вид Homo erectus, представители которого иначе называются архантропами и существовали приблизительно с 1,5 миллионов лет до 400 тысяч лет назад. Это были первые гоминиды, у которых специфически-обезьяньи признаки мозга окончательно были вытеснены специфически-гоминидными.

Особенности мозга Homo heidelbergensis

Следующая стадия эволюции предков человека часто обозначается как Homo heidelbergensis, но, учитывая явную неоднородность этой группы, можно условно называть её представителей пре-палеоантропами. Они жили на Земле 400-130 тысяч лет назад. Полиморфизм пре-палеоантропов столь же ярко проявляется в строении мозга, как и в строении черепа.

Особенности мозга Homo neanderthalensis

Потомки вида H. heidelbergensis – Homo neanderthalensis или палеоантропы – жили от 130 до примерно 40 тысяч лет назад. Наилучшим образом изучены европейские и ближневосточные неандертальцы, гораздо хуже известны африканские и азиатские палеоантропы, их эндокраны практически не описаны.

Мозг Homo sapiens верхнего палеолита

Около 40 тысяч лет назад появляется и широко распространяется современный вид человека – Homo sapiens (иначе эту стадию эволюции называют неоантропами). Впрочем, у самых ранних известных представителей нашего вида, живших в эпоху верхнего палеолита, в строении мозга сохранялось ещё большое количество архаичных черт.

Об изменениях объема мозга гоминид

Показательны изменения объёма мозга в процессе эволюции гоминид. Стоит отметить два важных феномена: во-первых, скачок объёма мозга у "ранних Homo" по сравнению с австралопитеками, произошедший около 2,5 миллионов лет назад, с последующим резким ускорением прироста массы мозга (у разных групп австралопитеков за время от 7 до 1 миллиона лет назад размеры мозга почти не изменились); во-вторых, уже упомянутая смена тенденции увеличения мозга на уменьшение, произошедшая в конце раннего верхнего палеолита.

Общие тенденции эволюции мозга человека

Подводя основные итоги, можно констатировать, что наиболее активно эволюционирующей областью мозга гоминид была лобная, в особенности её надглазничная часть, на втором месте можно разместить теменную долю, в которой интенсивнее менялась надкраевая извилина, третье место занимает височная доля, в изменениях которой важнее общая форма – соотношение передней и задней высот и верхней и нижней длин. В наименьшей степени прогрессировала затылочная доля мозга.

Галерея эндокранов

В качестве приложения к обзору "Эволюция мозга человека: от австралопитеков к сапиенсам" предлагаем Вашему вниманию изображения эндокранов ископаемых гоминид. Место первой публикации этих иллюстраций - книга нашего Научного редактора С.В. Дробышевского "Эволюция мозга человека (анализ эндокраниометрических признаков гоминид)" (Москва, КомКнига, 2007 г.).

Интерактивная диаграмма: Объем мозга ископаемых гоминоидов

На диаграмме представлены данные по объему мозга:

ископаемых предшественников современного человека, начиная от дриопитеков (10 млн. лет назад);

Homo sapiens верхнего палеолита, а также людей, относящихся к более поздним эпохам (вплоть до нашей эры);

современных человекообразных обезьян.

Эндокран - внутренняя поверхность черепа.

Эндокран - естественный или чаще искусственный слепок, муляж мозговой полости.

Естественный слепок мозга образуется при заполнении полости черепа мелкозернистыми породами земли, как у находки Дарта из Южной Африки " Бэби из Таунга ". На естественном слепке мозга видны форма мозга, рельеф мозга, его оболочки, следы кровеносных сосудов. Однако такие находки редки. Мозг у ископаемых находок плохо сохраняется или сильно деформируется, например, при мумификации. Такой мозг трудно изучать. Поэтому слепки мозга изготовляют в лаборатории. Полость черепа заливают гипсом или пластмассой. Врач Лекаше предложил метод гальванопластики для получения эндокранов. Череп погружают в раствор медного сульфида и медь осаждается на внутренней стенке черепа, затем закрепляется эластичными массами и вся пленка извлекается из черепа и заливается гипсом. Одним из первых метод изучения мозга по эндокранам использовал Дюбуа в 1898 г.

Существуют разные методы изучения эндокранов: определение его объема по специальным формулам, визуальный метод изучения - идентификация долей, борозд, извилин, выпуклостей на эндокране.

Однако основное значение имеют измерительные методы, позволяющие проводить статистическую обработку материала. Эндокран делится на основные доли и используются специальные измерительные точки на поверхности эндокрана, между которыми определяют размеры долей и других частей эндокрана ( Кочеткова ).

10. Изложите основные принципы исследования эндокранов древних приматов и людей.

11. В чём суть и положительные черты гипотезы «мозгового Рубикона» А.Кизса? Почему эта гипотеза не поддерживается современными исследователями?

12. В чём заключается противоречие основных эволюционных стратегий гоминид – энцефализации и бипедии? Каково «эволюционное решение» этого противоречия?

13. Какое значение имели структурные преобразования мозга в ходе эволюции гоминид? Опишите основные структурные изменения мозга гоминид по данным палеоневрологии.

Следующее из первичных отличий, ставящее человека в особое положение по отношению к прочим приматам, – это чрезвычайно увеличенный мозг. По сравнению, например, со средними размерами мозга шимпанзе мозг современного человека в три раза больше; даже у Homo habilis, первого из гоминид, он был вдвое крупнее, чем у шимпанзе. Однако величина – не единственная особенность человеческого мозга: различные его области претерпели специализированное развитие, возросло число нервных клеток и изменилось их расположение. Эти, а также некоторые другие модификации наделили мозг человека его повышенными возможностями. К сожалению, ископаемые остатки черепов не дают достаточного сравнительного материала для оценки многих из этих структурных изменений. В отличие от других признаков, отмеченных выше в качестве адаптивных к прямохождению, увеличение мозга не имеет с ним прямой связи, хотя вполне вероятна опосредованная взаимосвязь между прямохождением и развитием мозга.