Эволюция мозга в живом мире

   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.(см приложение №5)

   Объём мозга у многих эректусов уже часто достигал значений современного человека, хотя форма мозга была достаточно характерной, а по отдельным чертам мозг архантропов может быть диагностирован почти безошибочно. В увеличении мозга преимущественную роль играла резко возросшая ширина мозга. Лобная доля мозга была низкая и узкая, но с очень сильно развитой нижнелобной областью, что проявлялось, в частности, в формировании рельефа в области зоны Брока – моторной зоны речи. В теменной доле бурно расширялась надкраевая часть. Височная доля расширялась в задней части и удлинялась по нижнему краю. Увеличивались также затылочная доля и мозжечок.

   Обращает на себя внимание бурное развитие зрительных центров затылочной доли. Оно может быть связано с изменением экологической ниши – началом выхода в открытые саванны. У архантропов в сравнении с "ранними Homo" наверняка был усилен сознательный контроль эмоций и, по всей видимости, выросли возможности памяти. Судя по развитию теменной доли, значительно развились тактильные возможности и намного улучшилась координация движений. Вероятно, прогрессивно развивались способности к речи. Все эти выводы, полученные на основании изучения формы эндокранов, вполне согласуются с данными археологии, ведь H. erectus пользовались ашельской индустрией, гораздо более продвинутой сравнительно с галечной культурой "ранних Homo", использовали огонь, охотились на крупных животных. Впрочем, они ещё не покидали областей с тропическим климатом и, скажем, искусство строительства жилищ у них не было значительно развито.

3. Особенности мозга Гейдельбергского человека и Неандертальца

   Следующая стадия эволюции предков человека часто обозначается как Homo heidelbergensis(Гейдельбергский), 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.

   Данных достаточно, чтобы выявить географические вариации: практически по всем признакам яванские формы архаичнее европейских и африканских. У H. heidelbergensis росла высота лобной доли, а расширение этой доли, вероятно, несколько обгоняло расширение всего мозга.

В данный период происходило дальнейшее усложнение социальной организации гоминид. Форма мозга H. heidelbergensis свидетельствует о резком прогрессе в области контроля за движениями, в том числе способностей к прогнозированию и планированию своих будущих действий. Необходимо также отметить бурное развитие области, обеспечивающей согласование речи и движений рук, а также рельефное выступание зоны Брока, свидетельствующее о начале использования речи.

Все указанные  прогрессивные изменения развития мозга проявились в культуре и особенностях образа жизни пре-палеоантропов. Они заселили умеренные области Старого Света, что потребовало нового уровня приспособленности, более активного использования огня, строения жилищ, изготовления новых видов орудий. Среди H. heidelbergensis появляются первые зачатки символической деятельности и погребального культа.

   Неандертальцы 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. Эндокран (от эндо — внутри и др.-греч. κρανίον — череп) — рельеф на внутренней стороне черепной коробки, отражающий рисунок крупных борозд и извилин головного мозга и, в некоторых случаях, крупных сосудов.

   У неандертальцев ширина мозга крайне велика, максимальна для всех групп гоминид. Очень характерны относительно малые размеры лобной и теменной долей при очень больших – затылочной. В орбитной области (на месте зоны Брока) были развиты рельефные бугры. Теменная доля была сильно уплощена. Височная доля имела почти современные размеры и пропорции, но можно отметить тенденцию к увеличению расширенности доли в задней части и удлинению по нижнему краю, в противоположность тому, что чаще встречается у представителей современного вида человека.

   Мозг Homo neanderthalensis отличался от мозга современного человека, вероятно, большим развитием подкорковых центров подсознательного контроля за эмоциями и памятью, но, вместе с тем, меньшим сознательным контролем за этими же функциями. По-видимому, можно констатировать существенное отставание палеоантропов от современного человека в плане возможностей контроля и координации движений. При этом существование речи у неандертальцев весьма вероятно и даже почти несомненно. Все эти выводы находят подтверждение в данных археологии. Неандертальцы были первыми людьми, заселившими крайне неблагоприятные для жизни приледниковые территории Северной Евразии. Они жили в основном за счёт охоты, строили достаточно сложные жилища, погребали умерших. Впрочем, европейские неандертальцы не знали украшений, наскальной живописи и обработки кости, они крайне медленно перенимали новшества и неохотно обменивались культурными достижениями. Вероятно, разные группы европейских и азиатских неандертальцев мало общались друг с другом, даже живя в соседних местностях.

4. Мозг Homo sapiens верхнего палеолита

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

   Очень важно оценивать не только состояние конкретных признаков в определённый момент времени, но и направление эволюционного процесса. В этом отношении существенно, что множество долго продолжавшихся тенденций изменения формы мозга от 27-25 до 10 тысяч лет назад сменилось на противоположные; таким образом, ранне- и поздневерхнепалеолитические неоантропы довольно существенно отличались друг от друга не столько размерами и формой мозга, сколько закономерностями их изменения во времени. Так, например, около 27-25 тысяч лет назад начал уменьшаться объём мозга, который до того всегда только увеличивался. В целом у людей верхнего палеолита, в сравнении с неандертальцами, увеличилась длина и высота мозга, выросла лобная доля. Теменная и височная доли верхнепалеолитических неоантропов почти не отличаются от современного варианта, а затылочная доля, напротив, очень большая, архаичная по форме. Впрочем, и в затылочной доле происходили прогрессивные изменения, например, её наибольшая ширина постепенно поднималась наверх.(см. приложение №6)Функционально мозг людей верхнего палеолита, вероятно, мало отличался от современных, хотя бросается в глаза несравненно более сильное развитие зрительных полей в древности, что, вероятно, объясняется большей зависимостью от окружающей среды. 

2. Изменение объёма мозга 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.(см. приложение №7,8)

   Вероятные причины начала увеличения мозга у «ранних Homo» представляются в следующем комплексе взаимосвязанных событий. Вертикальное положение позвоночника дало возможность обладания большим объёмом мозга, чем горизонтальное или наклонное при равных размерах тела. Около 2,5-2 миллионов лет назад произошла значительная аридизация климата, приведшая к остепнению ландшафтов и сокращению площади лесов, что повлекло за собой сокращение разнообразия мегафауны и, как следствие, вымирание ряда видов крупных саблезубых кошачьих и крупных гиен. (см. приложение №9)Наименее специализированные популяции австралопитеков заняли освободившуюся экологическую нишу крупных хищников и падальщиков.

   При изменении типа питания от растительноядности к всеядности произошла грацилизация: уменьшение челюстей, жевательной мускулатуры и костей черепа, а при уменьшении объёма кости на единицу объём мозга увеличивается на две единицы при сохранении общей массы головы вследствие разности их плотностей. Другими последствиями всеядности стали повышение калорийности пищи, усложнение поведения, появление орудий труда.

   Как показывают проведённые сопоставления, масса головы и, следовательно, объём мозга в пределах крупных таксономических, географических и хронологических групп прямо пропорциональны росту и независимы от массы тела. Рост, как известно, резко увеличился с появлением вида Homo Ergaster.

   Последнее потепление, начавшееся около 10 тысяч лет назад, почти совпадает с началом уменьшения объёма мозга у современного человека. По-видимому, усложнение на клеточном уровне компенсировало сокращение массы мозга. Ближе к современности, в пределах уже Homo Sapiens, имеется хотя и не строгая, но явная закономерность увеличения длины тела(см.приложение №10) и массы мозга в периоды оледенений и уменьшения в периоды потеплений.

3. 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.(см. приложение №11)

   Длина лобной доли в эволюции гоминид резко изменялась два раза: она росла при переходе от австралопитековых к Homo erectus и начала уменьшаться с начала верхнего палеолита. Ширина лобной доли достигла максимума у Homo neanderthalensis, после чего начала уменьшаться. Важной зоной эволюции лобной доли была нижнелобная область, в наибольшей степени увеличившаяся в промежуток времени от австралопитековых до H. erectus (возможно, до "ранних Homo", среди малой выборки которых имеются все варианты строения этой доли). В пределах нижнелобной области активно изменялась орбитная часть, достигшая максимальной выраженности у Homo neanderthalensis в виде бугров, сгладившихся в дальнейшем за счёт роста соседних областей.

   Лобная  доля отвечает в основном за  мышление, сознание, способность общаться  с другими людьми. В задней  части нижней лобной извилины расположена зона Брока – моторная зона речи; прецентральная извилина – зона сознательной двигательной активности. Очевидно, именно с развитием лобной доли стали возможны забота о беспомощных сородичах, известные среди неандертальцев в Шанидаре и Ля-Шапелль-о-Сен около 47-60 тысяч лет назад, а также захоронение с большим количеством цветов в Шанидаре. Наконец, апофеозом способности к общению стало приручение домашних животных, первым из коих оказалась собака (древнейшие останки домашних собак обнаружены в Елисеевичах в Брянской области с датировками 13-17 тысяч лет назад) таким образом, человек вышел в комуникабельности за пределы собственного вида. Эволюция лобной доли в верхнем палеолите сделала возможным появление украшений и развитие мистических и религиозных представлений.

Теменная  доля

    В эволюции теменной доли наиболее важным кажется процесс неуклонного расширения (абсолютного или относительного) в области надкраевой извилины. Темпы изменения ширины теменной доли превосходили таковые длины и, тем более, высоты, причём процессы преимущественного роста в длину и ширину сменяли друг друга. Важно отметить переменное преобладание темпов эволюции то лобной, то теменной доли.

    Теменная доля отвечает в основном за чувствительность и ориентацию в пространстве. Надкраевой (передний) участок нижней теменной дольки отвечает за чувствительность рук, определение на ощупь веса, формы, влажности, температуры и рельефа поверхности предметов, производит третичный высший анализ и синтез уже обобщенных и отвлеченных сигналов из соседних областей мозга, отвечает за интеграцию слуховых, зрительных и тактильных ощущений, координацию чувствительности и двигательной активности – трудовую деятельность, обеспечивает самоконтроль. Угловой (задний) участок обеспечивает ориентировку в пространстве и трудовые действия. Верхняя теменная долька отвечает за схему тела и интеграцию зрения с движениями всего тела. Очевидно, развитие теменной доли теснейшим образом связано с изготовлением и использованием орудий труда, строительством жилищ, значительными способностями человека к расселению в новые области. Фактически, всё то, что изучает археология – история материальной культуры – есть производное от эволюции теменной доли мозга создателей этой культуры.

Височная  доля

   Височная доля, как и прочие, эволюционировала неравномерно. В процессе эволюции гоминид возникли два основных варианта пропорций: расширенный в задней части и удлинённый снизу (австралопитеки, некоторые "ранние Homo", H. erectus, европейские неандертальцы) и расширенный в передней части и удлинённый сверху (некоторые "ранние Homo", H. heidelbergensis, ранние ближневосточные H. neanderthalensis, верхнепалеолитические и современные H. sapiens). Заметно менялись размеры и пропорции височной ямки, очень широкой и мелкой у одних групп (массивные австралопитеки, часть "ранних Homo", яванские H. heidelbergensis, европейские неандертальцы) и глубокой и узкой у других (часть H. erectus, ранние ближневосточные H. neanderthalensis, верхнепалеолитические H. sapiens). 

Височная доля отвечает в основном за слух. В задней части верхней височной извилины расположена зона Вернике – слуховая зона речи. Очевидно, изменения зон Брока и Вернике были прямо связаны со способностями к речи. Уловить такое эфемерное явление как речь в палеонтологической летописи крайне сложно. В разное время исследователями выполнены исследования строения подъязычных костей и диаметра канала подъязычного нерва на основании черепа, которые косвенно связаны со способностями к речию. Исходя из строения эндокранов, можно предполагать зачатки речи уже у "ранних Homo", а для пре-палеоантропов и тем более неандертальцев речь уже представляется несомненной. Вероятно, и появление музыкальных способностей связано с эволюцией височной доли; древнейшие достоверные музыкальные инструменты в виде ансамбля из костей мамонта известны из Мезина на Украине с датировкой около 20 тысяч лет назад. Находка же неандертальской "флейты" из Дивье Бабе в Словении, имеющая древность 30-34 тысячи лет, после переизучения оказалась просто костью, погрызенной пещерной гиеной, так что о музыкальных способностях неандертальцев в настоящее время можно говорить сугубо гипотетически.