Начало >> Статьи >> Архивы >> Развивающийся мозг

Заключение - Развивающийся мозг

Оглавление
Развивающийся мозг
Эволюция мозговых структур
Вписанность эволюции живого в пространственно-временной континуум мира
Эволюция жизни как эволюция систем
Мозг как биологический экран внешнего мира
Отражение константных параметров в эволюции мозга
Системогенез и его предпосылки
Теория функциональных систем П. К. Анохина, Барталанфи
Опережающее развитие нервных структур
Генетические предпосылки опережающего созревания нервных структур
Системное созревание восходящих активирующих влияний ретикулярной формации
Экологические факторы и гетерохронии в созревании восходящих активирующих влияний
Гетерохронное созревание болевых механизмов восходящих активирующих влияний ретикулярной формации
Системный принцип в созревании восходящих активирующих влияний
Химическая эволюция восходящих влияний ретикулярной формации
Гетерохронное созревание восходящих возбуждений сенсомоторной коры
Гетерохрония в созревании восходящих возбуждений сенсомоторной коры
Морфологические исследования кортикальных структур
Онтогенетическая эволюция вторичных компонентов вызванного потенциала
Эволюция вторичного ответа Форбса
Эволюция вторичного отрицательного компонента
Созревание проекционной зоны сенсомоторной коры
Анализ гетерохронного созревания компонентов первичного ответа
Филогенетическая эволюция восходящих систем спинного мозга
Эволюция химической специфичности синаптических организаций коркового нейрона
Биологические предпосылки нейрохимической организации нейрона
Действие ГАМК на поверхностные синаптические системы коры в процессе онтогенеза
Эволюция судорожной активности незрелой коры
Гетерохронный рост зрительных проекций как предпосылка системного созревания коры мозга
Особенности вызванных потенциалов зрительной коры и онтогенез
Онтогенетические исследования вызванных потенциалов зрительной коры
Созревание первого длиннолатентного отрицательного компонента дельта
Происхождение возбуждений, формирующих ВП в онтогенезе
Химическая специфичность компонентов вызванного ответа зрительной коры
Гетерохронное созревание подкорковых структур зрительной системы
Гетерохрония в созревании элементов сетчатки
Эпицентрическое и конвергентное созревание восходящих возбуждений зрительной коры
Филогенетические предпосылки гетерохронии восходящих афферентных систем зрительной коры
Принципы созревания восходящих возбуждений коры мозга
Заключение

Анализ функционального развития мозга убеждает нас в том, что способность мозга к высшим формам отражения действительности может быть реализована только через динамический процесс системной интеграции его физиологических функций, в которой на молекулярном уровне возможна фиксация следов предшествующего опыта: «макромир внешних процессов и событий оказался вписанным в химический континуум клетки и реализуется в микрособытиях структур мозга (Анохин П. К., 1978). Необыкновенная тонкость и совершенство такого химического перекодирования информации «мир-—клетка» делает понятным, почему весь процесс созревания мозговых структур подчинен системным закономерностям начиная с самых первых стадий эмбриогенеза. Системные закономерности организации живого, в своем высшем выражении зафиксированные и сфокусированные в совершенном органе отражения — мозге человека, являются тем эволюционным механизмом, который неизбежно должен был привести к возникновению разума.
В заключительной части хотелось бы поделиться некоторыми соображениями, больше устремленными в будущее, но выросшими из изложенных исследований. Эта область не строгих, по увлекательных построений и предположений — право каждого исследователя, отражение его внутреннего поиска.
Все представленные выше эволюционные закономерности формирования мозговых структур, начиная от их презумпции i кортикальном слое протоплазмы яйца и кончая закономерностями развития системных механизмов мозга, убеждают в том, по на протяжении эволюции типа хордовых имела место уникальная генетическая эволюция мозговых структур, или эволюция «мозгоспецифической» части генома, несомненно, системносвязанная с эволюцией всего генома. На разных отрезках истории эта эволюция шла или очень медленно, или очень быстро, этο же было «двигателем» стремительной эволюции мозга от первых млекопитающих до человека, если уже мозг рептилий

вполне обеспечивал адаптацию к внешнему миру? Какие внешние и внутренние причины с неизбежностью определили специфическую направленность эволюции в ряду приматов: поразительное развитие прогностических функций мозга и связанные с ним свойства памяти, увеличение объема мозга и т. д.? Какие факторы сделали главным объектом действующего отбора прогноз и обеспечивающие его формально-логические способы переработки информации, символы и знаковые системы? Каким образом способность к формированию элементарных логических структур стала видовым признаком Homo sapiens, определившим способность к символическому структурированию и развитию высших форм интеллектуальной деятельности? Едва ли это было спонтанным свойством изменчивости какой-то части исходного генома. В связи с этим хочется вспомнить образное выражение К. Уоддингтона, назвавшего генетический механизм «великолепным обучающимся устройством». Поэтому возможно, что генные механизмы возникли «в пути» эволюционного процесса или даже на его последнем отрезке, столь же кратком, сколь и значимом. Необозримая биологическая эволюция приматов, которая привела к возникновению человека, социальную эволюцию можно сравнить с цепной реакцией взрыва. «Толчком к взрыву, очевидно, послужила бурная дивергенция двух видов, палеоантропов и неоантропов, стремительно отодвигавшихся друг от друга на таксономическую дистанцию подвидов, видов... и, наконец, на дистанцию двух различных форм движения материи— биологическую и социальную» (Поршнев Б. Ф., 1974). В связи с этим особенно важно отметить, что именно на этом кратчайшем, но поразительном по своим результатам отрезке эволюции исключительным объектом отбора стали общий объем мозга и сильнейшая гетерогенность его структур. Опережающая эволюция мозга — важнейший фактор антропогенеза.

Резкий толчок, который внезапно направил эволюцию мозга австралопитека в сторону необычайно быстрого увеличения объема, очевидно, вызван возросшей возможностью рекомбинаций генома, в огромной степени увеличившей эффективность случайных процессов в выборе возможных вариантов эволюции мозга. В свою очередь это, очевидно, связано со смешением различных по своей генетической структуре популяций предшественников человека. Можно думать, что мозг опережал в своем развитии морфотип на всех этапах антропогенеза и вывел на арену истории руку человека как адаптивный и оптимальный исполнительный орган. Полифункциональность руки с этой точки зрения в процессе всей дальнейшей эволюции предшественников  человека до современного типа определялась уже интегративным уровнем системных процессов мозговых структур, формирующих моторные программы различной сложности. Системогенез с помощью стабилизирующего отбора фиксировал морфотип руки и уникальную интеграцию периферии и центра— руки и мозга, вероятно, уже со стадии австралопитеков, после которой рука не претерпела особых изменений. Именно поэтому с момента появления первых людей, умеющих обрабатывать орудия, кисть руки осталась практически неизменной — на этой стадии уже был достигнут полезный эволюционный результат в морфогенезе руки.
В процессе генетической по существу эволюции мозга возникли  свойственные исключительно человеку новые гностические области коры. Этот процесс сопровождался избирательным разрастанием лобно-теменно-височного комплекса коры больших полушарий и обеспечил возможность возникновения высших симультанных функций мозга: знака, символа и, наконец, речи (Дубинин Η. П., Шевченко Ю. Г., 1977; Дзугаева С. Б., 1977).

Для нас совершенно очевидно, что основная причина такой избирательной эволюции структур мозга человека кроется в высочайшей изменчивости самого генетического материала, а именно в той его части, которая привела к возникновению новых областей коры. На клеточном уровне возникли новые типы нейронов со сложнейшими, особым образом организованными взаимосвязями друг с другом и с другими областями коры и ствола. В свою очередь предпосылкой такого нового разнообразия  связей явилось появление огромного разнообразия белков клеточных мембран, определивших возросшую и своеобразную гетерохимичность поверхностной мембраны нейрона и ее постсинаптических областей. Свойство памяти, несоизмеримое по своим масштабам и формам организации у человека и животного, является результатом этой эволюции. На органном уровне возникли новые извилины (нижняя, средняя, верхняя лобные; нижняя теменная; верхняя височная и др.). Естественно было предположить, что современные методы молекулярной биологии помогут вскрыть особенности организации этих областей на генном уровне.

Действительно, наши исследования выявили две группы важнейших фактов. Оказалось, что уровень генетической активности гностических областей коры мозга человека является очень высоким (гибридизация уникальных ДНК—РНК), обладает широкой индивидуальной изменчивостью и нарастает в эмбриогенезе с опережением других областей мозга и особенно других тканей. Количество ДНК—РНК-гибридов составляло 20—35%. Эта величина в 3—4 раза превосходит уровень генетической активности в мышцах, где он составляет только 4%. Генетическая активность проекционных областей коры, филогенетически более старых, не претерпевших резких изменений, оказалась ниже. Особые свойства мозговой ткани вообще и человека в особенности обнаружены в процессе созревания белков хроматина — регуляторов генной активности ядра. Были установлены большие различия в особенностях регуляции генных систем в разных областях мозга, гетерогенность в разных структурах и гетерохронное созревание (Ата-Мурадова Ф. А., Витвицкий В. Н., 1978; Витвицкий В. Н., Витвицкая Л. В., 1979).
Все эти результаты привели к предположению об особенностях и специфичности генетической эволюции мозговых структур.
Мы думаем, что описанные нами особенности эмбрионального и эволюционного развития мозговых структур сложились в результате специфической эволюции той части генома типа Chordata, которая определила процесс прогрессивного и стремительно нарастающего развития мозга в классе млекопитающих вплоть до человека.
Если придерживаться эволюционной позиции, что общая эволюция генома эукариотов идет в направлении прогрессивного увеличения объема регуляторных генов (Ohno S., 1973), то можно думать, что «мозгоспецифические генные системы» вносят в нее основной вклад, по крайней мере в типе хордовых.
Высокий уровень транскрибирующей активности генома мозга человека указывает на чрезвычайную интенсивность и сложную организацию регуляторных процессов генетической активности мозга, особенно в гностических областях коры мозга, обеспечивающих на системном уровне сложнейшие процессы функциональной координации знаков, символов, составляющих основу социального поведения и высших интеллектуальных функций. Таким образом, параллельно с морфологической эволюцией специфических человеческих зон коры мозга в отряде приматов происходила и своеобразная генетическая эволюция системы регуляции генной активности для филогенетически новейших полей коры.

Все эти данные свидетельствуют об уникальной организации мозга, особенно мозга человека, которая на уровне молекулярных процессов определила особую способность нервных клеток к системной организации функций мозга и их иерархическим соотношениям.
В связи с этим появляется много вопросов. Происходит ли изменение генной активности мозга, выражающееся, например, в возрастании гибридизации ДНК—РНК при обучении, или полученные нами цифры отражают только некоторые наследственные границы нормы реакции информационных возможностей мозга? Пока что мы можем констатировать, что имеет место высокая индивидуальная изменчивость объема генетической информации, характерная для специфически человеческих областей коры. Это связано, несомненно, с напряженной социализацией, характерной для последнего этапа эволюции мозга человека, с процессом социогенеза, самая возможность которого в свою очередь оказалась зависимость от эволюции этих структур мозга.
Нельзя ли предположить, что этот признак изменчивости, проявляющий высокую наследуемость в пределах вида Homo sapiens, продолжает эволюционировать, а генетические системы, его определяющие, не успели стабилизироваться? Не исключено, что он является результатом действия одного из двух механизмов, приводящих к возникновению генетической изменчивости,— соматических мутаций и хромосомальных перестроек в процессе многократных делений нейробластов. Несомненно, это не традиционный тип изменчивости — она возникает и меняется на протяжении индивидуальной жизни как результат прямого воздействия информационных факторов среды па уровень генетической активности нейронов.
В связи с этими соображениями возникает следующий вопрос: не продолжается ли в настоящее время эволюция тех участков генома Homo sapiens, которые определили неожиданную роль гностических областей и связанных с ними знаковых систем? Почему стремительно взлетающее вверх увеличение объема мозга на решающем этапе антропогенеза от австралопитека до Homo sapiens (Zuekercandl Е., 1977) должно внезапно остановиться? Существуют ли факторы, которые могут затормозить эту ярко выраженную эволюционную тенденцию, возникшую сравнительно недавно, мощно и неотступно прокладывая себе дорогу к вершинам прогресса?
Эти вопросы еще ждут своего решения!

Рис. 44а. Схема химической гетерогенности (А)   мембраны интегративного нейрона коры мозга в результате конвергенции на него восходящих систем различного подкоркового происхождения и возможная химическая маркировка мембраны нейрона РНК (указано стрелкой) в эмбриогенезе  (Б).

 

Подпись: Рис. 74. Морфогенетический механизм возникновения конвергентных и эпицентрических отноше-ний между первичными восходящими волокнами коры мозга. Колбы роста более поздно врастающих в кору аксонов ориенти-руются вдоль уже проложенных первичных путей (механизм нейробиотаксиса).К стр. 273


Рис. 76. Физиологическая гетерогенность вызванного потенциала коры мозга как результат проетранетвеннр^времеиного объединения различных типов восходящих возбуждений, берущих начало в структурах различного филогенетического возраста.
А - зрительной коры; Б — сенсомоторной коры.

Рис. 78. Общая схема генетически детерминированного паттерна восходящих возбуждений коры мозга, составляющих исходную функциональную матрицу для системной организации интегративных процессов коры мозга.
А — для зрительной коры.


Рис. 78, продолжение.
Б — для сенсомоторной коры.



 
« Радионуклидные исследования отдельных органов   Развитие мозга ребенка »