Эволюция мозга в живом мире

Государственный университет управления

Институт  информационных систем управления

Кафедра инновационного менеджмента 
 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

«Эволюция мозга в живом  мире» 
 
 
 

Выполнила:  Торчанская Алиса

ИИСУ

1 курс

Аналитическое обеспеченье управленческих решений 

Проверил:  Лебедев Алексей Викторович 
 
 

Москва 2011 

Оглавление:

1. Введение………………………………………………….......3
2. Происхождение мозга у живых организмов……………….4
1. Возникновение нервной системы……………………….4
2. Развитие нервной системы………………………………5

1. Зарождение органов чувств………………………….5
2. Формирование памяти……………………………….6
3. Изменения на суше…………………………………...7

3. Энергопотребление нервной системы………………….8
4. Питание мозга…………………………………………...10
3. Эволюция мозга человека………………………………….11
1. Развитие мозга гоминид………………………………...11

1. Особенности мозга австралопитеков и «ранних Homo»……………………………………………….11
2. Особенности мозга Homo erectus………………….12
3. Особенности мозга Гейдельбергского человека и Хомо Сапиенса……………………………………..13
4. Мозг Homo sapiens верхнего палеолита…………..14

2. Изменение объёма мозга гоминид……………………..15
3. Общие тенденции эволюции мозга человека…………15
4. Заключение………………………………………………….18
5. Список литературы…………………………………………20
6. Приложения…………………………………………………21

 

1. Введение

 

  Я выбрала тему «эволюция мозга в живом мире», поскольку считаю резервные потенциал мозга человека до конца не изученным. А прошлый опыт развития мозга поможет нам найти подход к будущему развитию.

   Мозг человека – это бесценный дар. Исходя из последних исследований, обычный человек задействует свой мозг максимум на 2-3 процента. К примеру, Эйнштейн задействовал свой мозг на 10 процентов. Возникает вопрос: зачем человеку развитый мозг, если использует он его так неэффективно?

   Развитый  мозг – это одно из главных различий между животным и человеком. Именно благодаря мозгу люди заняли доминирующее положение на Земле.

   Мозг позволяет придумывать и воплощать в жизнь все то, что мы имеем сейчас. Если брать животных – их мозг ограничен. Его достаточно лишь для поддержания жизни. Но вот у человека он не исследован до конца, он еще и способен развиваться. Этому свидетельствует наша история: 100 лет назад люди в основном ездили на лошадях, сегодня мы летаем в космос.

   Зачем же человеку даны такие резервы? Что будет, если человек научится использовать большую часть своего мозга?

   Сегодня большинство из нас использует свой мозг чуть больше чем животные. 2-3 процента позволяют человеку стать сборищем привычек, знаний (зачастую бесполезных), навыков и опыта, которые позволяют поддерживать ему более-менее сносный уровень жизни – только и всего.

Но для развития  этого явно недостаточно.

    Сейчас человек избавлен от большинства проблем – есть крыша над головой, горячая и холодная вода, есть на чем приготовить еду, за которой не надо бегать, а можно просто сходить в магазин, и даже, чтобы переключить телевизор, не надо вставать с дивана. Все это приводит к тому, что человек перестает использовать свой мозг, а значит и перестает развиваться.

   Задайте  себе вопрос: когда вы в последний раз  действительно использовали свой мозг для решения своих задач? Ответ большинства будет – в детстве. Когда человек рождается – его мозг чист. И, чтобы продолжить свое существование, он начинает изучать все вокруг – ползать, трогать, слушать, лепетать. Подумайте,  на что действительно способен мозг, если всего за 2-3 года дети уже ходят, говорят, а некоторые умножают трехзначные числа. И все это абсолютно с нуля.

   Затем человек попадает под пресс системы воспитания – детский сад, школа, институт, работа. Где все уже придумано. Изучай предметы и никаких проблем. Именно на этом этапе и происходит остановка задействования мозга. Да, он используется, но лишь для изучения того, что предлагают другие. А для собственного развития – нет. И человек перестает мыслить в действительном понимании этого слова.

   Мозг  дан человеку с целью самому определить свою жизненную цель и найти к ней путь, который позволит ее реализовать. Вы знаете себя лучше всех остальных, вы являетесь экспертом в области самого себя.

   Повторяя действия успешных людей, вы в лучшем случае добьетесь того же, что и они. Ваш жизненный путь зависит от вас и от того как вы будите использовать ваш мозг.

   Что же  такое мозг? Как он зародился  у живых организмов и как развивался у человека? 

2. Происхождение мозга у живых  организмов

 

   Нервная система живых существ в процессе эволюции прошла долгий путь от совокупности примитивных рефлексов у простейших до сложной системы анализа и синтеза информации у высших приматов. Что послужило стимулом к формированию и развитию мозга?

   Нервная система требуется далеко не всем живым существам. Она не нужна тем, кто был и будет неподвижен, то есть растениям. Для выживания им не требуется ни быстрой реакции, ни мгновенной перестройки организма. Есть и другая возможность существования без нервной системы - жить в чудесном месте, где много пищи и организм всегда защищен и согрет. Жизнь паразитического червя вполне соответствует этим требованиям. Поэтому он, как растение, не обладает нервной системой. Правда, у растений нервной системы никогда не было, а у солитера она полностью исчезла. И у растений и у солитера функции реагирования на изменение внешних условий выполняет не нервная система, а отдельные клетки, обладающие химической, электромагнитной и механической чувствительностью.

   Однако судьба паразитических червей скорее исключение, чем правило в животном мире. Для большинства организмов окружающий мир слишком нестабилен и требует постоянного приспособления к нему. Органом быстрого и целостного реагирования на изменяющиеся внешние условия стала нервная система.

 

1. Возникновение нервной системы

   Наиболее древнее свойство нервной системы простейших живых существ - способность распространять информацию о контакте с внешним миром с одной клетки на весь многоклеточный организм. Самое первое преимущество, которое дала такая примитивная нервная система многоклеточным, - это способность реагировать на внешние воздействия так же быстро, как простейшие одноклеточные.

   У животных, прикрепленных к конкретному месту, - актиний, асцидий, малоподвижных моллюсков с крупными раковинами, коралловых полипов - несложные задачи: фильтрация воды и захват проплывающей мимо пищи. Поэтому нервная система таких малоподвижных организмов по сравнению с нервной системой активных животных устроена очень просто. Она в основном представляет собой небольшое окологлоточное нервное кольцо с совокупностью примитивных рефлексов. Тем не менее даже эти простые реакции протекают на несколько порядков быстрее, чем у растений такого же размера.

   Свободноживущим кишечнополостным требуется более обширная нервная сеть. У них нервная система распределена почти равномерно по всему телу или по большей его части (исключение составляют скопления нервных клеток у подошвы и в области окологлоточного кольца), что обеспечивает быструю согласованную реакцию всего организма на раздражители. Равномерно распределенную нервную систему обычно называют диффузной. На различные воздействия организм таких живых существ откликается быстро, но неспецифически, то есть однотипно. Например, пресноводная гидра при любых информационных сигналах - если качнуть лист, на котором она сидит, прикоснуться к ней щетинкой или вызвать движение воды - реагирует одинаковым образом - сжимается. 

2. Развитие  нервной системы

 

1. Зарождение органов чувств

   Следующим этапом в эволюции нервной системы стало появление нового качества - упреждающей адаптации. Это означает, что организм успевает подготовиться к изменению окружающей среды заранее, до непосредственного контакта с раздражителем. Для этого природа создала огромное разнообразие органов чувств, в основе работы которых лежат три механизма: химическая, физическая и электромагнитная чувствительность мембраны нервной клетки.(см. приложение №1) Химическая чувствительность может быть представлена обонянием и контактным органом вкуса, осморецептором и рецептором парциального давления кислорода. Механочувствительность реализуется в виде слуха, органов боковой линии, грави- и терморецепторов. Чувствительность к электромагнитным волнам обусловлена наличием рецепторов внешних или собственных полей, светочувствительностью либо способностью воспринимать магнитные поля планеты и Солнца.

   Три типа чувствительности в процессе эволюции выделились в специализированные органы, что неизбежно привело к повышению направленной чувствительности организма. Рецепторы сенсорных органов приобрели возможность воспринимать различные воздействия на расстоянии. В процессе эволюции органы чувств возникли у нематод, свободноживущих плоских и круглых червей, кишечнополостных, иглокожих и многих других примитивных живых существ. Такая организация нервной системы в стабильной среде вполне оправдывает себя. Животное недорогой ценой приобретает высокие адаптивные возможности. До тех пор, пока нет внешнего стимула, нервная система "молчит" и не требует особых расходов на свое содержание. Как только ситуация меняется, она воспринимает это органами чувств и отвечает направленной активностью эффекторных органов.

   Однако с появлением упреждающей адаптации у живых существ возникли проблемы.

   Во-первых, одни сигналы идут от фоторецепторов, другие - от хеморецепторов, а третьи - от рецепторов электромагнитного излучения. Как сравнить столь разнородную информацию? Сопоставить сигналы можно только при их однотипной кодировке. Универсальным кодом, позволяющим сравнивать сигналы из разных органов чувств, стал электрохимический импульс, генерирующийся в нейронах в ответ на информацию, полученную от органов чувств. Он передается с одной нервной клетки на другую за счет изменения концентрации заряженных ионов по обе стороны клеточной мембраны. Такой электрический импульс характеризуется частотой, амплитудой, модуляцией, интенсивностью, повторяемостью и некоторыми другими параметрами.

   Во-вторых, сигналы от разных органов чувств должны прийти в одно и то же место, где их можно было бы сравнить, и не просто сравнить, а выбрать самый важный на данный момент, который и станет побуждением к действию. Это реально осуществить в таком устройстве, где были бы представлены все органы чувств. Для сравнения сигналов от разных органов чувств необходимо скопление тел нервных клеток, которые отвечают за восприятие информации различной природы. Такие скопления, называемые ганглиями или узлами, появляются у беспозвоночных. В узлах располагаются чувствительные нейроны или их отростки, что позволяет клеткам получать информацию с периферии тела.

   Но вся эта система бесполезна без управления ответами на сигналы - сокращением или расслаблением мышц, выбросом различных физиологически активных веществ. Для осуществления функций как сравнения, так и управления у хордовых возникает головной и спинной мозг. 

2. Формирование памяти

 

   В постоянно меняющихся условиях окружающей среды простых адаптивных реакций становится недостаточно. К счастью, изменения среды подчиняются неким физическим и планетарным законам. Сделать адекватный поведенческий выбор в нестабильной среде можно, только сравнивая разнородные сигналы с аналогичными сигналами, полученными ранее. Поэтому в процессе эволюции организм вынужден был приобрести еще одно важное преимущество - возможность сравнивать информацию во времени, как бы оценивая опыт предыдущей жизни. Это новое свойство нервной системы называется памятью.

   В нервной системе объем памяти определяется числом нервных клеток, вовлекаемых в процесс запоминания. Чтобы запомнить хоть что-то, надо иметь примерно 100 компактно расположенных нейронов, как у актиний. Их память краткосрочна, неустойчива, но эффективна. Если собрать актиний и поместить в аквариум, то все они воспроизведут предыдущую природную ориентацию. Следовательно, каждая особь помнит, в каком направлении "смотрело" ее ротовое отверстие. Еще более сложное поведение актинии обнаружили в экспериментах по обучению. К одним и тем же щупальцам этих животных в течение 5 дней прикладывали несъедобные кусочки бумаги. Актинии сначала отправляли их в рот, проглатывали, а потом выбрасывали. Через 5 дней они перестали есть бумагу. Затем исследователи стали прикладывать бумажки к другим щупальцам. На этот раз животные прекратили поедание бумаги значительно быстрее, чем в первом эксперименте. Этот навык сохранялся в течение 6-10 дней. Такие эксперименты демонстрируют принципиальные отличия животных, обладающих памятью, от существ, не имеющих никаких способов сохранять информацию о внешнем мире и о себе.