Биология спортивных достижений

Лекторий

1:58:00

Прошедшие события

16 апреля 2015, Четверг

24 марта 2015, Вторник

19 марта 2015, Четверг

• Смотри, что ешь

  Мы постарались разобраться, почему одна еда нам нравится, а от другой мы отворачиваемся

ЕСТЬ ЛИ У ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА ПРЕДЕЛ ВОЗМОЖНОСТЕЙ?

Человек слаб, твердит нам здравый смысл: он мягкий, его кости хрупкие, мышцы, зрение и слух – ненадежные, дыхалки ему не хватает, возможности мозга ограниченны. Словом, супермены бывают только в кино. Человек всемогущ, утверждают гиганты духа, он способен двигать горы и осушать моря, летать, как птица, и плавать, как рыба. Кому верить?

Ставить рекорды, лезть на рожон, испытывать себя — это
врожденное свойство нашей натуры. Но где же пределы возможного? Ответа пока нет – шоу продолжается.

Вверх-вниз

Самая высокая точка Земли, которой достиг человек, – 8848 км – вершина горы Джомолунгма. Мировой рекорд по спуску под землю равен 2158 м.

Максимальная глубина спуска под воду без водолазного снаряжения — 92 м, хотя есть сообщения, что люди способны нырнуть и на глубину 172 м.

Жара-холод

В 1985 году английский рыбак после кораблекрушения проплыл в ледяной воде более 5 часов, а достигнув земли, прошел босиком по промерзшему берегу еще около 3 часов.

Пятилетний норвежский мальчик из города Лиллестрёма провалился под лед реки. Через 40 мин его вытащили на берег, сделали искусственное дыхание и массаж сердца, после чего появились признаки жизни. Через двое суток к мальчику вернулось сознание.

Зарегистрировано сохранение сознания у замерзших людей при температуре тела 26°С, а осмысленной речи — при 24°С.

Средний человек выдерживает жару в 71°С в течение одного часа, 82°С – 49 мин, 93°С – 33 мин, а 104°С – только 26 мин.

Описан случай 14-минутного пребывания мужчины в печи, где температура достигала 170°С. В Бельгии зарегистрирован случай переносимости человеком пятиминутного пребывания в термокамере при температуре 200°С.

Исследования в термокамере, проводившиеся в США, показали, что температура тела у человека при таком испытании может повышаться до 40,3°С, при этом организм обезвоживается на 10%. Тем не менее при инфекционных заболеваниях некоторые люди способны перенести температуру тела и до 43°С.

На суше и на море

Рекорды скорости на различных дистанциях непрерывно обновляются каждый год. Однако в беге есть рекорды почти неизвестные, так как не относятся к легкой атлетике.

Например, истинные рекорды скорости и выносливости ставят спортсмены, участвующие в суточных марафонах. Мировой рекорд суточного бега у мужчин равен 303,5 км, у женщин – 250,1 км.

Особой выносливостью отличались индейцы племени тараумара. Один из них в возрасте всего 19 лет за 70 часов перенес посылку весом в 45 кг на расстояние в 120 км. Его соплеменник, доставляя важную депешу, за пять суток преодолел расстояние в 600 км.

В 1980 году финн Атти Невала за сутки пробежал на лыжах 280,9 км.

Аргентинец Антонио Альбертино переплыл Ла-Манш в обе стороны без остановки, из-за различных течений проплыв в целом 150 км, хотя ширина пролива 35 км. Непрерывно он находился в воде 43 часа 4 мин.

Рекорд дальности заплыва принадлежит американке Стелле Тэйлор – 321 км.

Голод не тетка

Принято считать, что человек может жить без пищи не более 45 дней, без воды — 10 суток. Однако голодание в 119 дней было зарегистрировано американскими медиками в Лос-Анджелесе: страдавшая ожирением Элейн Джонс, которая весила 143 кг, во время голодания ежедневно выпивала по 3 л воды. Кроме того, дважды в неделю ей делали уколы витаминами. Ее вес за 17 недель уменьшился до 81 кг, и чувствовала она себя прекрасно.

В феврале 1947 года в городе Фрунзе был найден 53-летний мужчина, который, получив травму головы, 20 суток находился без пищи и воды в заброшенном неотапливаемом помещении. В момент обнаружения у него не фиксировалось дыхание и не прощупывался пульс. Но после медицинской помощи уже на следующий день он мог разговаривать.

В безвоздушном пространстве

Без воздуха средний человек может обходиться не дольше 3-4 минут. Однако некоторые японские «ама» – девушки, которые собирают на дне морские губки, – после гипервентиляции легких умеют задерживать дыхание до 8,5 минуты.

А в экспериментах с добровольцами после гипервентиляции чистым кислородом задержка дыхания на вдохе составляла до 15 минут.

Сила есть

Рекорды спортсменов-тяжелоатлетов в каждой весовой категории известны. Кого из них можно считать самым сильным, непонятно. Одни считают, что самым сильным является американец Билл Казмайер, который в жиме лежа поднимал штангу весом в 300 кг. Другие уверены, что это литовец Жидрунас Савицкас, приседающий со штангой весом в 400 кг на плечах.

Но, возможно, стоит вспомнить и русского атлета Ивана Заикина, одного из первых летчиков, который носил на плечах 25-пудовый якорь (400 кг), поднимал на плечи длинную штангу, на которую усаживалось десять человек, и вращал ее.

Известно, что другой русский силач Александр Засс, выступавший под псевдонимом Самсон, при собственном весе в 80 кг носил на плечах лошадь весом до 400 кг

Комментарий специалиста

Николай Фудин, член-корреспондент РАМН, заместитель директора по науке Института нормальной физиологии РАМН:

– Резервы человеческого организма огромны, хотя и не беспредельны. Одна из уникальных моделей наших максимальных возможностей — спорт высших достижений. Но их выявление требует запредельных тренировочных нагрузок. Несомненно, существует генетическая предрасположенность к субмаксимальным нагрузкам. Правда, могу сказать, что понятие физиологической нормы все время отодвигается, хотя уже и меньшими темпами. К тому же на наших глазах происходит трагедия: научно-технический прогресс порождает новый генотип человека – людей, которые с детства сидят у компьютера и будут жить в виртуальном мире, в псевдожизни. Это путь к депопуляции человечества. Нужно помнить, что человеку жизненно необходимы физические нагрузки, движение, реальное общение, стремление расширять свои возможности, а не сужать их.

Запас прочности

Анатомия и физиология человека и сами по себе вызывают удивление – многое в нас имеет такой запас прочности, который явно рассчитан «на вырост».

Нормальная масса сердца – 200-300 граммов. За минуту оно прокачивает около 5 л крови в покое и около 25 – при интенсивной физической нагрузке. Общая длина тонких сосудов-капилляров – больше 100 тыс. км, а общая поверхность – более 6 тыс. кв.м. В каждом куб. см мышц содержится 500 капилляров.

Мозг взрослого мужчины в среднем весит 1375 г, взрослой женщины – 1275 г. Всего в нем 25 млрд нервных клеток-нейронов.

За сутки через почки взрослого человека проходит около 1700-2000 л крови, из них фильтруется в ее клетках около 180 л жидкости.

Дыхательная поверхность легких состоит из суммы поверхностей около 400 млн альвеол. При максимальном вдохе взрослого человека их площадь может достигать 100 кв.м.

Объем нашего желудка колеблется от 50 мл, когда в нем нет пищи, до 750 мл и более, если он полон. Самый длинный отдел пищеварительного тракта – тонкая кишка. Площадь ее слизистой поверхности составляет до 0,5 кв.м, длина варьируется от 2,5 до 4 м. Но внутри нее имеются тонкие выросты-ворсинки, благодаря им общая площадь всасывающей поверхности — около 200 кв.м, то есть примерно площадь теннисного корта.

Скелет взрослого человека весит около 8 кг и состоит из 206 костей. Бедренная кость в вертикальном положении выдерживает вес в полторы тонны, большая берцовая кость – до 1,8 т, плечевая – до 850 кг.

В организме девочки к моменту полового созревания хранится 300 тыс. яйцеклеток. Здоровый мужчина ежедневно производит от 100 до 300 млн сперматозоидов, а спермы, произведенной им за жизнь, хватило бы для зачатия одного триллиона человек.

http://nauka.izvestia.ru/health/article104464.html

Скрытые возможности человеческого организма | Здоровье на TV.UA

Какие возможности скрывает от нас собственное тело. 15 удивительнях примеров.

О существовании этих хитростей своего организма вы вряд ли догадывались, однако эти лайфхаки могут оказаться весьма полезными и эффективными, когда нужно избавить свой организм от неприятных ощущений.

1. Смена акцентов

Если у вас разболелся зуб, потрите кубиком льда в V-образной области между большим и указательным пальцами. Онемение в руке снизит интенсивность зубной боли.

2. Правый сектор

Если вам приходится слушать собеседника в шумном помещении, лучше повернитесь к нему правым ухом. Правое ухо лучше улавливает слова, в то время как левое — хорошо слышит звуки и музыку.

На важных межгалактических переговорах используйте правое ухо

3. Якорная техника

Если вы перебрали и чувствуете, что у вас начинает кружиться голова, положите руки на что-нибудь твёрдое и устойчивое. Тактильные ощущения обманывают мозг, что позволяет удержать равновесие. А если невыносимое головокружение не проходит даже после того, как вы легли в кровать, то поставьте одну ногу на пол. Это уменьшит мучительное ощущение мнимого движения.

4. Кашель против уколов

Как бы странно это ни прозвучало, но было доказано, что людям, которые терпеть не могут уколов, нужно перед этим покашлять. Эксперименты показали, что неожиданный кашель снижает болевые ощущения, которые человек испытывает во время введения иглы в кожу.

5. Левый сон

Если вы отправляетесь спать сразу после сытного обеда, обязательно ложитесь на левый бок. Сон на правом боку способствует тому, что желудок находится выше пищевода, из-за чего перевариваемая пища и желудочный сок могут попасть в пищевод и вызвать изжогу и другие неприятные ощущения.

6. Карандаш хитрости

Если вы пребываете в дурном настроении, то зажмите во рту карандаш. Он активирует мышцы, которые человек задействует, когда улыбается, что «одурачит» ваш мозг.

Если нет под рукой карандаша — сгодится и рукоятка бластера

7. Секс и воздержание

Если вам срочно нужно «сходить по-маленькому», а туалета поблизости не оказалось, то для подавления этого желания подумайте о сексе.

8. Кровные узы

При кровотечении из носа поможет следующее: положите ватный тампон к верхним дёснам позади маленькой вмятины под ноздрями и прижмите его пальцами. В основном кровь поступает из хрящевой перегородки носа, а сильное надавливание на неё поможет остановить кровотечение.

9. Подводные уловки

Если вы хотите задержать дыхание под водой на гораздо большее время, сделайте несколько коротких вдохов вместо одного глубокого. Это заставит мозг думать, что он получил больше кислорода, а вы выиграете несколько лишних секунд.

В подводном бою все решают секунды

10. Перейди на Федота

Существуют десятки способов избавления от икоты. Тем не менее исследования показывают – всё дело в повышенном уровне СО2 в крови. Поэтому верный способ остановить икоту – это подышать в полиэтиленовый пакет в течение 30 секунд.

11. Точечный удар

Если вас укачивает и к горлу подступает тошнота, нажмите на точку между двумя сухожилиями на внутренней стороне запястья.

12. Полезное покачивание

Если затекла рука, попробуйте покачать головой из стороны в сторону. Это снимет напряжение в шее и ослабит чувство покалывания в руке. А если затекла нога, лучше всего немного походить на ней.

Покачивание головы полезным будет

13. Внутренний мир

Чтобы сдержать рвотные позывы, крепко сожмите кисть руки в кулак, так, чтобы большой палец оказался внутри него.

14. Родом из детства

Для увеличения дальности зрения зажмите руку в кулак и посмотрите через образовавшееся отверстие, как через телескоп. Эта, казалось бы, детская уловка позволяет узкому пучку света достигать сетчатки глаза и увеличивать глубину резкости и фокуса.

15. Правильное дыхание

Если во время бега у вас колет в боку, вероятно, вы делаете выдох, когда наступаете на правую ногу, а это оказывает дополнительное давление на печень. Чтобы избежать болезненного ощущения, делайте выдох на левый шаг.

Забывать о правильном дыхании во время бега не стоит

В качестве иллюстраций использованы кадры из киноэпопеи Звездные войны

Презентация на тему «Возможности человеческого организма» 9 класс

Исследования показали, что, вне всякого сомнения, каждое из полушарий представляет собой отдельную личность. Эта личность имеет собственные мечты, воспоминания, знания и эмоции. Получается, что целостное функционирование человеческого мозга складывается из двух отдельных равноправных «миров» — т.е. так, как, возможно, происходит и во Вселенной… Это открытие двух нейрофизиологов случайно подтвердило гипотезу, которую недавно высказали некоторые физики, математики и астрономы, строившие собственные модели Вселенной, а уж для исследователей паранормальных явлений эта мысль давно уже является основополагающей. Короче говоря, стало ясно, что в мозге существует, как минимум, два параллельных мира. Нейрофизиолог Поль Маклин утверждает в своих работах, что человеческий мозг состоит из трех независимых областей, «вложенных» друг в друга подобно матрешке, и каждая из них живет по своим собственным «часам». Их роль играет группа нервных клеток, расположенных в глубине мозга, которые называют «ядром скрещения». Электрические импульсы в этом месте демонстрируют удивительную регулярность. Нейрофизиолог Колин Блэкмор говорит, что они напоминают ему тиканье часов. Но как функционируют эти часы, не мешая друг другу и «тикая» в собственном ритме? Увы, Блэкмор смущенно признает, что не может сказать ничего определенного. Но никто не удивится, если в один прекрасный день будет научно установлено, что каждый из этих самостоятельных «мозгов» руководит самостоятельным телом… параллельно существующим в нашем теле! Причем неважно — физическим, телесным телом, или психическим, бесплотным. А в этом случае возможность самостоятельного путешествия — например, во сне одного из тел в другие миры — станет научным фактом… Еще одна загадка человеческого мозга связана с возможностью внерационального познания — т. н. интуиции. «Интуиция подсказала мне поступить так и так, однако что-то меня удержало».

Супермены среди нас. Пять удивительных способностей обычных людей

12 декабря 2018

Автор фото, iStock

Невероятные способности часто связаны с генетическими изменениями и адаптацией организма к определенным условиям жизни

С людьми, наделенными невероятными способностями, мы встречаемся, как правило, только в фильмах, комиксах и научной фантастике. Однако есть вполне обычные люди, наделенные способностями, о которых большинство может только помечтать.

В одних случаях все объясняется генетической мутацией, в других — адаптацией организма человека к специфическим условиям существования и образу жизни.

Вот пять способностей, которыми обладает чрезвычайно ограниченное число людей на Земле:

1. Четкое зрение под водой

Большинство из нас, плавая с открытыми глазами под водой, видит довольно расплывчатые картины. Однако мокены — представители этнической группы, живущей на юге Таиланда и Мьянмы — исключение. Дети представителей этой народности видят под водой гораздо четче, чем мы.

Эти островитяне, которых называют морскими кочевниками, проводят большую часть года в лодках, занимаясь рыбной ловлей. Питаются они в основном морепродуктами. Знания о морской флоре и фауне помогают им выживать. Пищу они добывают в основном с помощью копий и рыболовных сетей.

Такой образ жизни объясняет, почему мокены хорошо видят под водой.

Автор фото, iStock

Большинство из нас не может похвастаться четким зрением под водой

Все дело в физике — в том, как происходит фокусировка глаз при контакте с воздухом и водой.

При контакте с воздухом преломление света в глазе происходит на его внешней поверхности — роговице, которая по плотности значительно отличается от воздуха. Разница плотностей воздуха и прозрачных тканей глаза обеспечивают нужное преломление.

Вода намного плотнее воздуха, и ее оптическая плотность близка к плотности роговицы и хрусталика, поэтому под водой глаз человека не способен создать нужное преломление. Лучи света достигают сетчатки, практически не отклоняясь и не фокусируясь в четкое изображение.

При подводном плавании эту проблему помогают решить специальные очки-маски — за счет создания воздушных карманов между глазом и водой.

В 2003 году в журнале Current Biology были опубликованы результаты исследования, показавшие, что у детей мокенов есть необычная способность: их зрение может перенастраиваться так, что они видят под водой почти так же четко, как и на воздухе. Похожая схема адаптации зрения есть у дельфинов.

Однако взрослые представители народности мокенов чаще всего утрачивают эту способность, так как меньше времени проводят под водой и для ловли рыбы в основном используют копья и сети.

2. Способность переносить сильные морозы

Нормальная температура человеческого тела варьируется в пределах от 36,5C до 35,7C. Это говорит о том, что человек в гораздо большей степени приспособлен к выживанию в условиях жаркого климата, чем на территориях с экстремально низкими температурами.

Автор фото, Getty Images

Организм жителей севера по-другому реагирует на холод

Но эскимосы, которые живут на севере Арктики, и ненцы, живущие на побережье Северного Ледовитого океана на территории от Кольского полуострова до Таймыра, адаптировались к экстремально низким температурам.

Их организм по-другому реагирует на холод, потому что они на биологическом уровне отличаются от нас, живущих в более теплых широтах.

Температура кожи у них выше, чем у нас. Скорость обмена веществ у них также заметно выше, чем у большинства населения планеты. У них также меньше потовых желез, благодаря чему они меньше мерзнут при низких температурах.

Такие способности переносить холод передаются на генетическом уровне. То есть, если вы не эскимос, то вы можете прожить на Северном полюсе десятки лет, но так и не научитесь меньше мерзнуть.

3. Способность высыпаться меньше, чем за шесть часов

Большинству людей требуется от семи до десяти часов сна в сутки, чтобы восстановить силы.

Однако в 2014 году исследователи из Американской академии медицины сна выяснили, что некоторым людям благодаря определенной генетической мутации требуется меньше шести часов сна в сутки, чтобы чувствовать себя хорошо.

Автор фото, iStock

Ученые рекомендуют спать не меньше семи часов. По их словам, людей, которым достаточно меньше шести часов сна, очень мало

Для людей с мутацией в гене DEC2 характерна более продуктивная фаза быстрого сна, из-за чего им требуется меньше времени для отдыха.

Эта же генная мутация более эффективно защищает своего обладателя от последствий недосыпа.

Недостаток сна негативно влияет на способность человека концентрироваться, а в долгосрочной перспективе может способствовать возникновению довольно тяжелых заболеваний.

Исследователи говорят, что обладателей такой мутации очень мало — всего 1% из тех, кто признается, что спит меньше шести часов.

А это значит, что если вы спите меньше шести часов и считаете, что вам этого достаточно, есть повод задуматься.

4. Более крепкие кости

Потеря костной массы — это часть процесса старения, однако у некоторых людей кости становятся более хрупкими значительно раньше определенного возраста.

Такой процесс может привести к остеопорозу и повысить риск возникновения переломов.

Автор фото, iStock

У «полезной» мутации гена SOST есть и оборотная сторона — чрезмерный рост костной ткани может привести к гигантизму, деформации лица и глухоте

Однако у некоторых людей наблюдаются генетические изменения, способствующие возникновению противоположного нарушения — склеростеоза, который приводит к росту костной ткани.

Такие генетические нарушения наблюдаются у уроженцев Южной Африки европейского происхождения.

Ученые из научно-исследовательской организации Chiroscience Research and Development в городе Ботелл, штат Вашингтон, определили, что изменения связаны с мутацией гена SOST, влияющего на выработку гормона склеростина, который, в свою очередь, регулирует метаболизм костной ткани.

Исследователи надеются, что новое знание поможет им найти способы замедлить или остановить процесс потери костной массы с возрастом.

Надо сказать, что у «полезной» мутации гена SOST в этом есть и оборотная сторона — чрезмерный рост костной ткани может привести к гигантизму, деформации лица и глухоте.

5. Жизнь на больших высотах

Некоторые поселки в Андах находятся на высоте 5000 метров над уровнем моря. Обычно, когда человек попадает на такую высоту без необходимой акклиматизации, есть риск возникновения горной болезни — гипоксии, вызванной недостатком кислорода в разреженном горном воздухе.

Автор фото, Getty Images

У представителей народности кечуа больше объем леких, позволяющий им поглощать больше кислорода. Туристы, посещающие эти районы, такими способностями похвастаться не могут

Основные симптомы начинающейся горной болезни — головокружение, головная боль, снижение кровяного давления, одышка.

Однако исследования, которые были проведены среди представителей народности кечуа и жителей Тибета, показали, что эти народы генетически более приспособлены к жизни на такой высоте, чем остальные жители планеты.

У них больше объем легких, что позволяет им получать больше кислорода с каждым вдохом. Также у них совсем другая реакция на снижение кислорода в воздухе: если мы поднимемся на большую высоту, то наш организм через некоторое время начинает пытаться компенсировать недостаток кислорода путем выработки новых эритроцитов.

Но так как мы плохо приспособлены к жизни на больших высотах, такая реакция будет хаотичной — число эритроцитов будет слишком большим. Кровь в этом случае становится слишком густой. У тибетцев и жителей Анд этот механизм работает иначе. В их крови эритроцитов вырабатывается гораздо меньше, поэтому кровь не густеет.

Эти генетические изменения довольно устойчивы и сохраняются даже тогда, когда жители гор переезжают в города и поселки, расположенные на значительно меньшей высоте.

Развитие человеческих способностей и способностей

Допустим, астероид или технологическая катастрофа уничтожают 99,9 процента человечества, а вместе с ним и все неорганические материальные достижения цивилизации — компьютеры, линии электропередач, здания и все такое. Семь миллионов людей, оставшихся на планете, хотя и малая часть того, что было раньше, по-прежнему намного больше, чем несколько сотен находящихся под угрозой исчезновения гепардов или орангутанов, находящихся в настоящее время. Кроме того, предположим, что эти выжившие люди не настолько рассредоточены, чтобы их репродуктивный успех подвергался риску из-за простой невозможности найти себе пару.Как долго человечество продержится? «Недолго» — хорошая ставка. Наши зубы и ногти давно не были смертельными. При поиске охотничьих орудий можно найти нож или ружье, но лезвия ржавеют и ломаются. А порох? Опять же, что такое порох?

«Это довольно экстремально», — скажете вы. Итак, давайте попробуем еще раз, и на этот раз скажем, что это биологический ущерб, вызванный вирусом, который убивает только людей — 99,9 процента из них всех возрастов. Электростанции, линии электропередач, компьютеры и т. Д. Остались. Однако они быстро становятся бесполезными, потому что для работы с ними осталось мало людей, не говоря уже о том, чтобы иметь для этого знания.В конце концов, чтобы заставить гидроэлектростанцию ​​извергать напряжение из своих турбин, нужно нечто большее, чем просто щелкнуть выключателем. Некоторые из оставшихся людей знают о солнечных элементах и ​​могут найти несколько солнечных пластин с необходимыми разъемами для питания гаджетов. Но кроме бытовой техники, электронные гаджеты в основном непригодны, потому что, ну, нет Интернета и нет новостных станций, транслирующих сигналы, также из-за нехватки способных операторов и энергии.

В этом сценарии судного дня компьютеры могут быть включены, но они могут получить доступ только к той ограниченной информации, которую они хранят сами.Со временем они перестают работать без каких-либо серьезных причин, кроме тех смертельных случаев, когда материнская плата встречается с разъемом из-за износа материалов. Может быть, остался один человек, который знает, как найти неисправную цепь или контакт и отремонтировать ее, но он вполне может быть на другой стороне земного шара (вся междугородная связь отключена, поэтому вы не можете узнать) , и у вас нет никаких средств добраться до нее, кроме как на велосипеде (который скоро также сломается или сломает шину, которую вы не будете знать, как починить или заменить) или на лошади (которая в конечном итоге умрет, и, ну, новые лошади не рождаются прирученными.Как сделать это снова?). Вы даже не думаете о том, чтобы прибегать к газу, потому что, когда запасы бензина исчерпаны, добыча ископаемого топлива из-под земли — буквально заставить землю плевать мазутом — теперь сродни волшебству. Вскоре старейшины рассказывают истории о черных как смоль гейзерах, которые загорелись в воздухе, и металлических птицах, проливающих дождь из огня, воды или еды, и людях на земле. С таким же успехом они могли бы говорить о единорогах.

Нейроны: размер против чисел

И тем не менее, все оставшиеся люди будут иметь в своей коре головного мозга те же самые 16 миллиардов нейронов, что и раньше, количество нейронов настолько велико, что для поддержания их жизнедеятельности требуется столько энергии, что никакое другое животное на планете не может себе позволить. что-нибудь близкое; в лучшем случае гориллы и орангутанги несут в своей коре головного мозга примерно вдвое меньше нейронов. ^1-3 Так много нейронов коры головного мозга наделяют людей когнитивными способностями , которые не имеют себе равных в природе, но почему-то недостаточно, чтобы гарантировать сами по себе удивительные способности , накопленные человечеством. Что же позволяет биологическим способностям, таким как представление количеств и идей, трансформироваться в когнитивные способности, такие как многокомпонентное умственное решение проблем, выработка стратегии и создание планов на случай непредвиденных обстоятельств? Еще одно человеческое изобретение, сделанное не только возможным, но и необходимым благодаря всем технологиям, которые эти 16 миллиардов корковых нейронов создали и накопили с течением времени: обучение.

К счастью, эксперимент по удалению технологических достижений, чтобы отделить человеческие способности от биологических, не нужно проводить, кроме как мысленных упражнений в научной фантастике-антиутопии. Антропологи и палеонтологи уже показали, чего может достичь биология человека без современных технологий и культурной передачи. Современные люди существуют по крайней мере 200 000 лет; Бритая и одетая разновидность человека sapiens , захватившая Европу после последнего ледникового периода, вероятно, была бы очень похожа на современного бизнесмена. ^4. Распределение некоторых генов в популяции могло измениться за тысячелетия, поскольку продукты питания подверглись искусственному отбору, а пшеница и сыр стали основными продуктами питания в некоторых обществах, а близорукость и другие биологические недостатки можно было исправить с помощью очков. и хирургия. ⁴ Размер современного человеческого мозга, однако, был примерно таким же, что, учитывая то, что мы узнали в моей лаборатории о том, как размер мозга соотносится с количеством нейронов внутри и между видами, означает, что первый современный человек 200000 лет назад, скорее всего, в коре головного мозга уже были те же 16 миллиардов нейронов, что и сегодня. ³

Безусловно, существуют гены, специфичные для человека, которые кодируют специфические для человека особенности, точно так же, как должны быть гены, специфичные для шимпанзе, специфические для уток и специфические для колибри гены. Однако наше исследование показало, что, по-видимому, существует не чисто человеческий мозг, а, скорее, специфический для приматов способ организации нейронов (во многом так же, как, скажем, специфический для грызунов или карниворов способ объединения мозгов. ) — и из этих приматов наш мозг самый большой, с наибольшим количеством нейронов в коре головного мозга. ⁵ Таким образом, биологическая причина уникальности человека может заключаться просто и в первую очередь (даже если не исключительно) в том, что он является видом приматов с наибольшим количеством корковых нейронов. ⁶

Поскольку нейроны являются основными единицами обработки информации нервной системы, 16 миллиардов корковых нейронов, которыми наделены люди, обеспечивают уникально большую биологическую способность обрабатывать информацию. Корковая обработка, которая находит закономерности, делает выводы, отличает хорошее от плохого, запоминает события, строит планы, меняет планы в зависимости от обстоятельств — все это здесь.Важно отметить, что ни одна из этих способностей не принадлежит исключительно человеку. Мозги, столь же разные, как у голубя, мыши, макаки и человека, имеют схожую структуру в том, как их нейроны связаны: каждая версия коры имеет несколько сенсорных, моторных и ассоциативных зон, которые, по-видимому, функционируют одинаково при представлении , перекрестные ссылки и хранение информации. ⁷

От логических рассуждений и понимания символов до использования и даже изготовления инструментов, распознавания себя в зеркале или планирования будущего — похоже, что в человеческом мозге нет каких-либо фундаментальных функций, которые не разделялись бы с другими видами. ⁶ Благодаря многолетним поведенческим психологическим исследованиям, основанным на растущем подозрении, что нечеловеческие виды могут быть более способными, чем когда-то признавалось человеческое высокомерие, когнитивные различия между видами теперь считаются вопросом количества, а не качества: не Может ли вид что-то делать, но насколько хорошо, и насколько гибко они могут это делать. ⁸ Если корковые нейроны похожи на блоки Lego, нам, людям, больше всего с чем можно поиграть, а это означает, что в той степени, в которой они могут быть перегруппированы, сохраняя при этом одну и ту же общую схему, большее количество собираемых блоков в коре головного мозга человека дает ему гораздо больше возможностей.

Поскольку мы приматы, у нас есть не только огромная куча Lego, но и довольно маленькие Lego, а это означает, что наш мозг может многое, но при этом не является огромным. Между прочим, наши нейронные Lego не самые маленькие: даже самые большие вороны и попугаи, а также самые маленькие млекопитающие имеют нейроны, которые, по нашим расчетам, в среднем намного меньше корковых нейронов человека. ⁹ То, что отличает людей от других видов, заключается не в том, насколько маленькие или большие, плотные или редкие наши корковые нейроны, а просто в том, сколько мы должны выполнять работу по перемещению по жизни. ⁹

Кулинария как технология

Наличие большого количества нейронов обходится дорого, поскольку энергетические затраты коры головного мозга пропорциональны количеству нейронов. ¹⁰ В таком случае, как наш вид, и только он, получил наибольшее количество нейронов в коре головного мозга? Причина может быть довольно прозаической: никакое другое животное не готовит пищу так тщательно, как наши предки 1,5 миллиона назад научились делать это — технология, которую мы продолжаем передавать из поколения в поколение.Как бы грубо это ни звучало, приготовление пищи равносильно предварительному перевариванию пищи до того, как она попадет в рот, что значительно увеличивает количество калорий, которые могут эффективно передаваться в организм, а не обрабатываться с нуля на ферментной конвейерной ленте, которая является желудочно-кишечным трактом. . ^11,12 Мягкие, предварительно переваренные продукты можно полностью превратить в мякоть во рту, что гарантирует, что пищеварительные ферменты будут иметь доступ к каждой проглоченной молекуле, а не только к поверхности едва расщепленных кусочков.

Современные люди не думают о приготовлении пищи как о технологии, но это действительно так. В простейшем определении — это любой объект, система, процесс, знание или идея, которые облегчают решение проблемы. Разновидность Homo , которая изобрела кулинарию, уже была двуногой, с преимуществом перед обезьянами, шагающими на кулаках, в том, что они потребляли меньше энергии, чтобы пройти такое же расстояние, расширяя диапазон поиска пищи и, таким образом, увеличивая вероятность найти пищу. ⁴ Процесс приготовления пищи основан на самом первом технологическом орудии: каменном орудии, не просто осколке из случайного камня, а о приспособлении, с которым нужно обращаться систематически, и который можно было бы использовать для резки мяса животных, дробления костей или колотых ударов. корнеплоды.Наши человеческие предки, которые впервые изобрели каменные орудия более двух миллионов лет назад, могли использовать их, чтобы прокормить себя более быстро и эффективно, и, таким образом, могли позволить себе время, чтобы подойти и решить новые проблемы.

При «холодном» приготовлении (с использованием ножей, кислых маринадов или дробильных инструментов, таких как первые каменные орудия) или «горячем» приготовлении (на огне) больше энергии также приходит за меньшее время, что само по себе компенсирует ответственность Энергичный, богатый нейронами мозг. И еще: поскольку пищу нужно пережевывать до состояния влажной массы, прежде чем ее можно будет проглотить, время, высвободившееся за счет размягчения пищи путем приготовления, теперь можно использовать для более интересных дел, например, для убеждения других пойти с вами на охоту, или попробовать новый способ разжечь огонь, вместо того, чтобы преследовать еще одно копытное существо или выкапывать еще один корень.

Нейронное питание

Когда получение достаточного количества калорий в день для питания большого количества нейронов больше не было проблемой, люди действительно могли начать получать от них пользу. То, что позволяет энергии поддерживать больше нейронов, освобождая время, также обеспечивает больше когнитивных способностей и возможность их использовать. Это давало преимущество, которое, должно быть, было достаточно значительным: всего за 1,5 миллиона лет размер мозга наших предков и только нашего увеличился втрое, поскольку люди с большим количеством нейронов, как правило, жили лучше и лучше, чем у конкурентов. ⁶ Итак, появился человеческий вид во всей своей нейрональной красе, но все еще ограниченный в когнитивных способностях.

Проблема в том, что мозг с 16 миллиардами корковых нейронов все еще остается просто огромной грудой нейронных Lego, собранных наугад. У нас есть энергия, чтобы позволить себе больше кортикальных нейронов, чем у любого другого вида, и это число теперь предположительно записано в какой-то еще неоткрытой форме в нашем геноме. Но , как именно располагать эти блоки, не указано в наших генах, и, как ни странно, отсутствие этой информации в наших геномах делает кору головного мозга с таким количеством частей такой мощной: она может самоорганизоваться в соответствии с как это используется.Нейроны остаются податливыми даже после того, как они устроены в грубую структуру, заданную генами, как главные межгосударственные магистрали в стране; когда они начинают использоваться, они усваивают информацию из окружающей среды, которая формирует нейронные дороги, улицы и переулки, поскольку они считаются полезными. Чем больше нейронов формирует кору головного мозга, тем больше можно проверить и найти верные, поэкспериментировать и заставить задействованные связи либо укрепляться и укрепляться, либо ослабляться и в конечном итоге теряться.И поэтому наш мозг формируется в зависимости от того, что они делают, с какими проблемами они сталкиваются, какие из них им удается решить, а какие другие они пытаются решать дальше.

Подобно простому блочному кубу Лего, собранному в соответствии с простейшими инструкциями, а не по ослепительно замысловатой схеме, основанной на годах кропотливых и все более сложных инструкций, достижения первых людей бледнеют по сравнению с тем, что их потомки делают сегодня. Хотя мы не можем знать мысли и сложность ума наших предков, то, чего достигла человеческая биология до того, как приобрела технологию, формирующую его мозг, демонстрирует общий эксперимент, заново проводимый каждым поколением в каждой семье: воспитание младенцев.

Воспитание разума

Это возвращает нас к школьному обучению. Превращение замечательных в количественном отношении биологических возможностей человеческого мозга в реальные способности современного человека — выполнение мысленных математических расчетов, использование одного или нескольких языков и перевод между ними, разработка многостороннего плана, чтобы куда-то ориентироваться, поставить мат или построить новую отрасль. — это совсем другая история: история технологических достижений и культурной трансляции. Но это тоже стало возможным благодаря тем же самым 16 миллиардам корковых нейронов.Уберите все технологии или одно-единственное поколение передачи достаточному количеству людей, чтобы воплотить все его разнообразное богатство, и человечество будет восстановлено на своей биологической основе: человеческие способности без способностей. ¹³

Я могу иметь докторскую степень. в нейробиологии, но будь я одним из немногих, кто пережил вирусный апокалипсис, с которого началась эта дискуссия, я все равно не знал бы, как сделать бумагу и карандаш, чтобы записать то, что я узнал о работе мозга, и, честно говоря, это не очень важно.Те выжившие, которые обладали ноу-хау в изготовлении карандашей и бумаги, скорее всего, не смогли собрать ни велосипед, ни тем более машину или даже тостер. Я также, скорее всего, не справился бы с более приземленными задачами, такими как поиск питьевой воды и неядовитых растений для еды, ежедневный переход в безопасное убежище, предсказание, когда сажать и когда собирать урожай, когда убивать и когда разводить. Неважно рассчитывать, сколько камней я могу безопасно сложить в колонну или сколько прутьев я должен связать вместе, чтобы они поддерживали крышу над моей головой.

А как насчет того, чтобы разработать план канализации и питьевой воды, спроектировать многоэтажное здание, разработать концепцию микробов и антител и, следовательно, вакцин и лекарств, разработать анестезию для временного отключения боли и самого нашего сознания, чтобы Можно открыть тело и работать с ним, предлагая использовать маленькие зеленые листочки в качестве заполнителей для работы, придумывая неосязаемые кодексы того, что правильно, а что нет, придумывая стратегию переговоров о мире во всем мире? Либо мы можем узнать такие вещи от тех, кто был до нас, либо мы должны каждый раз разгадывать их заново.

Сейчас нас так много, что каждый человек может формировать свои биологические возможности, которые приходят с этими 16 миллиардами корковых нейронов, с индивидуализированной информацией в соответствии с его или ее потребностями, желаниями и предпочтениями в пределах своих возможностей. Больше не заботясь о том, чтобы в каждом сообществе было достаточно лекарей, охотников, строителей и силовиков, теперь у нас столько умов, чтобы формировать их когнитивные способности, что мы можем принять эти способности как должное и обмануть себя идеей, что образование является необязательным, знакомство с идеями некоторых, кто был до нас, чтобы мы могли «встать на плечи гигантов» и «не повторять ошибок прошлого.«Пока у каждого ребенка есть возможность ходить в школу, будет достаточно верить в то, что простое осознание прошлого является причиной, по которой они ходят в школу.

Но это не так. Нам нужно образование, потому что наших 16 миллиардов корковых нейронов, большинство из любых других видов, достаточно, чтобы сделать нас биологически людьми, но недостаточно, чтобы сделать нас современными людьми. Нас должны учить те, кто были до нас; мы нуждаемся в их способах мышления, знаниях и технологиях, чтобы усвоить в нашей коре знания и ноу-хау человечества в целом в рамках систематически контролируемой программы, которая становится все более сложной и продолжительной, которая формирует наш мозг и держит их готовыми передать это еще раз.Чем больше технологий будет передано, тем больше потребуется обучающих технологий — этих систем и процессов для систематической передачи информации.

И поскольку ни один человек больше не может удерживать в своем мозгу все знания, накопленные нашими предками, нам нужно как можно больше мозгов, чтобы их можно было сформировать в школе, чтобы достаточно научиться разводить огонь и гончарные изделия, в то время как другие учатся готовить еду для массы или деликатесы для избранных; достаточно научиться делать сталь из руды, а другие научатся гнуть и собирать из нее небоскребы; достаточно научиться жонглировать звуковыми паттернами, которые производят наши языки, и вплетать их значения в истории о том, откуда мы пришли и куда мы можем пойти отсюда, и связывать их с символами, которые достаточно известны, чтобы снова расшифровать их в смысл; и достаточно научиться этому снова и снова.

Вот, вкратце, почему каждое человеческое поколение должно ходить в школу: чтобы сохранить возможность того, что наши потомки будут продолжать учиться превращать свою человеческую биологию в человечество снова, и снова, и снова.

Раскрытие финансовой информации: У автора нет сведений о конфликте интересов.

Ссылки

1. Azevedo FAC, Carvalho LRB, Grinberg LT, Farfel JM, Ferretti REL, Leite REP, Jacob Filho W., Lent R, Herculano-Houzel S (2009).Равное количество нейрональных и ненейронных клеток делает человеческий мозг изометрически увеличенным мозгом приматов. Журнал сравнительной неврологии 513, 532-541.
2. Fonseca-Azevedo K, Herculano-Houzel S (2012) Метаболические ограничения требуют компромисса между размером тела и количеством нейронов мозга в процессе эволюции человека. Proc Natl Acad Sci USA 109, 18571-18576.
3. Herculano-Houzel S, Kaas JH (2011) Мозги гориллы и орангутана соответствуют правилам масштабирования приматов: значение для эволюции гомининов.Эволюция поведения мозга 77: 33-44.
4. Либерман Д.Е. (2014) История человеческого тела. Винтаж, Нью-Йорк.
5. Herculano-Houzel S (2012) Замечательный, но не выдающийся человеческий мозг как увеличенный мозг приматов, а также связанные с ним затраты и преимущества. Proc Natl Acad Sci USA 109: 10661-10668.
6. Herculano-Houzel S (2016) Преимущество человека: новое понимание того, как наш мозг стал выдающимся. MIT Press, Кембридж.
7. Шанахан М., Бингман В.П., Шимицу Т., Уайлд М., Гюнтюркюн О. (2013) Крупномасштабная сетевая организация в переднем мозге птиц: матрица связности и теоретический анализ.Front Comput Neurosci 7, 89.
8. Эмери Н.Дж., Клейтон Н.С. (2004) Менталитет ворон: конвергентная эволюция интеллекта у врановых и обезьян. Science 306, 1903–1907.
9. Herculano-Houzel S (2017) Число нейронов как биологические корреляты когнитивных способностей. Curr Opin Behav Sci 16, 1-7.
10. Herculano-Houzel S (2011) Масштабирование метаболизма мозга с фиксированным энергетическим балансом на нейрон: последствия для нейрональной активности, пластичности и эволюции. PLoS One 6, e17514.
11. Wrangham RW (2009) И вспыхнет пламя: как приготовление пищи сделало нас людьми. Основные книги, Нью-Йорк.
12. Цинк К.Д., Либерман Д.Е. (2016) Влияние мяса и методов обработки пищевых продуктов нижнего палеолита на жевание человека. Природа 531, 500-503.
13. Генрих Дж. (2015) Секрет нашего успеха: как культура движет эволюцией человека, приручает наш вид и делает нас умнее. Издательство Принстонского университета.

возможностей человеческого тела — CEH

17 октября 2019 г. | Дэвид Ф.Coppedge

Выявляются новые сюрпризы в отношении тела, в том числе способность восстанавливать хрящевую ткань.

Взрослые люди могут восстанавливать хрящи ( The Scientist ). Многие животные могут регенерировать свои конечности, в частности саламандры. Некоторые животные, такие как плоские черви и гидры, могут вырастить все свое тело из нескольких клеток. Почему люди не могут этого сделать? Очевидно, мы не можем вырастить целую руку или ногу. Но на самом деле регенерация тканей в нашем организме — это нечто большее, чем думали ученые.У нас есть что-то общее с саламандрами.

Люди, в отличие от некоторых удачливых представителей животного царства, имеют очень ограниченную способность восстанавливать поврежденные или отсутствующие части тела. Но исследование, опубликованное вчера (9 октября) в журнале Science Advances , обнаружило, что мы можем генерировать новые белки в суставном хряще, и эта способность более выражена в суставах, расположенных дальше от центра тела, таких как лодыжки, чем в тех, которые расположены ближе к центру тела. в, например, бедра. Механизм этой способности напоминает механизм, используемый такими животными, как саламандры и аксолотли, для восстановления утраченных конечностей.

По аналогичной теме сайт Phys.org сообщил о новых открытиях о регенерации конечностей у саламандр.

Обезьяны превосходят людей по когнитивной гибкости ( Science Daily ). Название этой статьи звучит так, будто обезьяны лучше людей. Но на самом деле, если читать дальше, обезьяны кажутся более рассеянными. Это то, что они называют «когнитивной гибкостью». Если бы обезьяны «превосходили» людей, думая больше «нестандартно», мы бы наняли их в качестве советников по национальной безопасности.Как выяснили ученые, люди склонны придерживаться усвоенных распорядков, но иногда разумное рассуждение людей требует больше времени и размышлений. Есть также другие факторы, которые не учитываются, например, человеческая склонность сомневаться в том, что ученый пытается заставить их делать.

Связь между необходимостью сна и синаптической функцией ( Science ). Что происходит, когда мы спим? Мы знаем, что нам это нужно, даже несмотря на то, что было бы лучше не отказываться от трети каждого дня, чтобы мы могли выполнять больше работы. Пока мы спим, делается важная работа:

Хотя наше понимание молекулярных механизмов , которые отслеживают потребность во сне, остается неполным, ясное сообщение из исследований Noya et al.и Брюнинг и др. — хорошее место для начала поиска, это синапс. Этот вывод подтверждается недавними результатами количественного фосфопротеомного исследования, проведенного на всем мозге мышей. Используя две разные модели высокого давления во сне, средний статус фосфорилирования из 80 белков может отслеживать изменения потребности во сне; поразительно, но большинство из них были синаптическими белками, участвующими в высвобождении нейромедиаторов и синаптической пластичности. Brüning et al. также обнаружили, что большинство этих белков имеет специфических сайтов с повышенным фосфорилированием во время высокого давления во сне. Однако, просматривая весь 24-часовой период, они могли также идентифицировать многие другие сайты с повышенным фосфорилированием во время сна.

Дело не в форме черепа. Это содержание.

Изменения в головном мозге произошли независимо от эволюции мозговой оболочки ( Phys.org ). Эта статья опаздывает на 150 лет. Если бы ранние дарвинисты знали, что размер черепа не связан с интеллектом, это знание могло бы предотвратить большую часть социал-дарвинистского расизма.Слишком долго дарвинисты не знали, что на самом деле происходит внутри черепа.

Человеческий мозг примерно в три раза больше мозга человекообразных обезьян. Это связано, среди прочего, с эволюцией новых структур мозга, которые сделали возможным сложное поведение, такое как язык и производство инструментов. Исследование, проведенное антропологами из Цюрихского университета , теперь показывает, что изменения в мозге происходили независимо от эволюционных перестроек мозговой оболочки.

Человеческий мозг подобен рыбке в аквариуме, плавающей внутри заполненной жидкостью черепной коробки, но заполняющей ее почти полностью. Взаимосвязь между мозгом и мозговой оболочкой и то, как они взаимодействовали в процессе эволюции человека, занимают умы исследователей почти столетие. Они ответили на этот вопрос, изучая отношения между мозгом и мозгом у нашего собственного вида и у наших ближайших ныне живущих родственников, человекообразных обезьян.

Несмотря на их неумирающий оптимизм по поводу того, что их исследования не напрасны, они заканчивают тем, что говорят, что им нужно начинать заново после столетия неправильного пути.

«Мозг шел своим собственным эволюционным путем нейронных инноваций, свободно плавая в мозговой оболочке», — резюмирует Алаторе Уоррен. «Таким образом, положение и размер костей головного мозга не позволяют нам делать выводы об эволюционных изменениях в размере или перестройке соседних областей мозга». Соавторы Марсия Понсе де Леон и Кристоф Цолликофер считают, что данные их исследования являются важной отправной точкой для будущих исследований: «Ответив на вопрос о мозге и мозге людей и человекообразных обезьян, , мы можем теперь взглянуть на по-новому. черепные коробки ископаемых гоминидов.”

Это означает, что многие исследования гоминидов, основанные на форме, размере и вместимости черепа, не имели ничего общего с серым веществом, действующим внутри. Статья Уоррена и др. «Доказательства независимой реорганизации мозга и нейрокраниальной реорганизации во время эволюции гомининов» опубликована в PNAS .

Мужчины — более серьезные конкуренты: учеба ( Phys.org ). Вот еще одно исследование, показывающее, что мужчины и женщины разные. Мужчины от природы более склонны к соперничеству и склонны видеть угрозы.Если это то, что произвела эволюция, то кто такой социолог, который научит людей выходить из их натуры? Как бы то ни было, в этой статье не было ничего сказано о трансгендерах и гендерной изменчивости. И вряд ли можно относиться к мужчинам и женщинам в ограниченной выборке, как к лабораторным крысам, и говорить от имени миллиардов других людей из разных стран и культур.

Митохондрии работают так же, как аккумуляторы Tesla, как показывают исследования ( Phys.org ). Вот еще один пример того, что «природа была первой» и «то, что они считали неправильным.«Митохондрии, органеллы, производящие энергию, не упаковывают свои машины неэффективно.

В течение многих лет ученые предполагали, что митохондрии — центры генерации энергии живых клеток — работают во многом как бытовые батареи, генерируя энергию в результате химической реакции внутри одной камеры или клетки. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показали, что митохондрии вместо этого состоят из множества отдельных биоэлектрических единиц, которые генерируют энергию в виде массива, похожего на аккумулятор электромобиля Tesla, который объединяет тысячи аккумуляторных элементов для безопасного управления энергией и обеспечения быстрого доступа к очень высокий ток.

Это случай анахронных биомиметиков. Разработчики аккумуляторов Tesla, вероятно, не осознавали, что батареи в их собственных элементах были расположены так же эффективно, как они думали, что они изобрели.

Как обычно, Создатель спроектировал его первым. Наши проекты — это дешевые имитации, просто отголоски Его работы.

Но не загрязняйте свой офис. В статье на Science Daily спрашивается: «Насколько сильно вы загрязняете воздух своего офиса, просто существуя?» Ученые измерили летучие соединения в офисах.Из-за макияжа, дезодоранта, лака для волос и других «оздоровительных» продуктов, «наши предварительные результаты, — говорят ученые Purdue, — позволяют предположить, что люди являются основным источником летучих органических соединений в современной офисной среде». При надлежащей вентиляции это может быть нормально; но помните, Б.О. и пот естественны… и чистота — это добродетель.

(Посещали 827 раз, 1 раз заходили сегодня)

18 фактов о том, насколько удивительно ваше тело, которого вы не знали | The Independent

Бодипозитив — это растущая концепция, с которой борются многие люди, независимо от пола, возраста или расы.Однако человеческий организм полон неожиданностей и невероятных процессов, из которых состоит человек, и научный канал YouTube AsapSCIENCE хочет, чтобы все знали факты.

Вот 18 удивительных фактов о вашем теле, благодаря AsapSCIENCE.

1. Ваше тело состоит примерно из 7 октиллионов атомов (это 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 атомов).

2. В вашем теле 37 триллионов клеток.

3. Желудочная кислота растворяет металл.

4. Внешний слой кожи отшелушивается каждые 2–4 недели, что составляет примерно 0,7 кг омертвевшей кожи в год.

5. Клетки внутреннего хрусталика глаза, мышечные клетки сердца и нейроны коры головного мозга — единственные клетки, которые будут с вами всю жизнь.

6. Если бы вы разложили все морщины в своем мозгу, он был бы размером с наволочку.

7. Ваша память питается триллионами нервов.Исследования показали, что после просмотра 2500 изображений всего за 3 секунды участники могли вспомнить, видели ли они изображения с 92-процентной точностью.

8. Вы тратите 10% дня на мигание.

9. Ваши глаза могут различать от 2,3 до 7,5 миллионов различных цветов.

10. Ваш нос может различать 1 триллион различных запахов.

11. Ваши пальцы могут почувствовать гребень размером всего 13 нанометров (в 7 500 раз меньше диаметра человеческого волоса).

12. Без мизинца вы потеряете 50% силы руки.

13. Ваше сердце бьется 100 000 раз в день, перекачивая 5,5 литров крови в минуту, что составляет около 3 миллионов литров крови в год.

15. Разложение человека начинается примерно через 4 минуты после смерти, процесс, известный как «самопереваривание», когда ваши ферменты и бактерии съедают вас.

16. От 3 до 5 фунтов вашего тела состоит из бактерий.На каждом зубе может расти от 100 миллионов до 1 миллиарда бактерий.

17. Что касается прочности на сжатие, бедренная кость человека весом 83 кг и американского размера 11 футов может выдержать вес 16 000 человек, стоящих на ней одновременно.

18. Если бы вся ДНК в вашем теле была развернута, она растянулась бы примерно на 10 миллиардов миль, то есть от Земли до Плутона и обратно.

Развитие человеческих способностей и способностей

Cerebrum.Март-апрель 2018 г .; 2018: cer-05-18.

Опубликовано в Интернете 1 апреля 2018 г.

Примечание редактора

Как пишет наш автор, «людей от других видов отличает не то, насколько маленькие или большие, плотные или редкие наши корковые нейроны, но просто сколько из них мы должны выполнять работу по навигации по жизни ». Эта статья — первая из двух статей, посвященных развитию человеческого мозга. Обе статьи исследуют биологические основания уникальности человека .

Допустим, астероид или технологическая катастрофа уничтожают 99,9 процента человечества, а вместе с ним и все достижения цивилизации в неорганическом материале — компьютеры, линии электропередач, здания и все такое. Семь миллионов людей, оставшихся на планете, хотя и малая часть того, что было раньше, по-прежнему намного больше, чем несколько сотен находящихся под угрозой исчезновения гепардов или орангутанов, находящихся в настоящее время. Кроме того, предположим, что эти выжившие люди не настолько рассредоточены, чтобы их репродуктивный успех подвергался риску из-за простой невозможности найти себе пару.Как долго человечество продержится? «Недолго» — хорошая ставка. Наши зубы и ногти давно не были смертельными. При поиске охотничьих орудий можно найти нож или ружье, но лезвия ржавеют и ломаются. А порох? Опять же, что такое порох?

«Это довольно экстремально», — скажете вы. Итак, давайте попробуем еще раз, и на этот раз скажем, что это биологический ущерб, вызванный вирусом, который убивает только людей — 99,9 процента из них всех возрастов. Электростанции, линии электропередач, компьютеры и т. Д. Остались. Однако они быстро становятся бесполезными, потому что для работы с ними осталось мало людей, не говоря уже о том, чтобы иметь для этого знания.В конце концов, чтобы заставить гидроэлектростанцию ​​извергать напряжение из своих турбин, нужно нечто большее, чем просто щелкнуть выключателем. Некоторые из оставшихся людей знают о солнечных элементах и ​​могут найти несколько солнечных пластин с необходимыми разъемами для питания гаджетов. Но кроме бытовой техники, электронные гаджеты в основном непригодны, потому что, ну, нет Интернета и нет новостных станций, транслирующих сигналы, также из-за нехватки способных операторов и энергии.

В этом сценарии судного дня компьютеры могут быть включены, но они могут получить доступ только к той ограниченной информации, которую они сохранили сами.Со временем они перестают работать без каких-либо серьезных причин, кроме тех смертельных случаев, когда материнская плата встречается с разъемом из-за износа материалов. Может быть, остался один человек, который знает, как найти неисправную цепь или контакт и отремонтировать ее, но он вполне может быть на другой стороне земного шара (вся междугородная связь отключена, поэтому вы не можете узнать) , и у вас нет никаких средств добраться до нее, кроме как на велосипеде (который скоро также сломается или сломает шину, которую вы не будете знать, как починить или заменить) или на лошади (которая в конечном итоге умрет, и, ну, новые лошади не рождаются прирученными.Как сделать это снова?). Вы даже не думаете о том, чтобы прибегать к газу, потому что, когда запасы бензина исчерпаны, добыча ископаемого топлива из-под земли — буквально заставить землю плевать мазутом — теперь сродни волшебству. Вскоре старейшины рассказывают истории о черных как смоль гейзерах, которые загорелись в воздухе, и металлических птицах, проливающих дождь из огня, воды или еды, и людях на земле. С таким же успехом они могли бы говорить о единорогах.

Нейроны: размер против чисел

И все же у всех оставшихся людей в коре головного мозга будет в среднем 16 миллиардов нейронов, которые были у них раньше, количество нейронов настолько велико, что для поддержания их жизнедеятельности требуется столько энергии, что никакое другое животное на планете не может позволить себе ничего подобного; в лучшем случае гориллы и орангутанги несут в своей коре головного мозга примерно вдвое меньше нейронов.1–3 Столько нейронов коры наделяют людей когнитивными способностями , которые не имеют себе равных в природе, но почему-то недостаточно, чтобы гарантировать сами по себе удивительные способности , накопленные человечеством. Что же позволяет биологическим способностям, таким как представление количеств и идей, трансформироваться в когнитивные способности, такие как многокомпонентное умственное решение проблем, выработка стратегии и создание планов на случай непредвиденных обстоятельств? Еще одно человеческое изобретение, сделанное не только возможным, но и необходимым благодаря всем технологиям, которые эти 16 миллиардов корковых нейронов создали и накопили с течением времени: обучение.

К счастью, эксперимент по удалению технологических достижений, чтобы отделить человеческие способности от биологических, не нужно проводить, кроме как мысленных упражнений в научной фантастике-антиутопии. Антропологи и палеонтологи уже показали, чего может достичь биология человека без современных технологий и культурной передачи. Современные люди существуют по крайней мере 200 000 лет; Бритая и одетая разновидность человека sapiens , захватившая Европу после последнего ледникового периода, вероятно, была бы очень похожа на современного бизнесмена.4. Распределение некоторых генов в популяции могло измениться за тысячелетия, поскольку продукты питания подвергались искусственному отбору, а пшеница и сыр были введены в качестве основных продуктов питания в некоторых обществах, а близорукость и другие биологические недостатки можно было исправить с помощью очков и хирургии. .4 Размер современного человеческого мозга, однако, был примерно таким же, что, учитывая то, что мы узнали в моей лаборатории о том, как размер мозга соотносится с количеством нейронов внутри и между видами, означает, что первый современный человек из 200000 лет назад, скорее всего, в коре головного мозга уже были те же 16 миллиардов нейронов, что и сегодня.3

Безусловно, существуют специфические для человека гены, которые кодируют специфические для человека особенности, точно так же, как должны быть гены, специфичные для шимпанзе, специфические для уток и специфические для колибри гены. Однако наше исследование показало, что, по-видимому, существует не чисто человеческий мозг, а, скорее, специфический для приматов способ организации нейронов (во многом так же, как, скажем, специфический для грызунов или карниворов способ объединения мозгов. ) — и из этих приматов наш мозг самый большой, с наибольшим количеством нейронов в коре головного мозга.5 Биологические основания уникальности человека могут, таким образом, заключаться просто и в первую очередь (даже если не исключительно) в том, что он является видом приматов с наибольшим количеством корковых нейронов 6

Поскольку нейроны являются основными единицами обработки информации нервной системы, 16 миллиардов Корковые нейроны, которыми наделены люди, обладают уникальной большой биологической способностью обрабатывать информацию. Корковая обработка, которая находит закономерности, делает выводы, отличает хорошее от плохого, запоминает события, строит планы, меняет планы в зависимости от обстоятельств — все это здесь.Важно отметить, что ни одна из этих способностей не принадлежит исключительно человеку. Мозги, столь же разные, как у голубя, мыши, макаки и человека, имеют схожую структуру в том, как их нейроны связаны: каждая версия коры имеет несколько сенсорных, моторных и ассоциативных зон, которые, по-видимому, функционируют одинаково при представлении , перекрестные ссылки и хранение информации.7

От логических рассуждений и понимания символов до использования и даже создания инструментов, распознавания себя в зеркале или планирования на будущее, похоже, не существует каких-либо фундаментальных функциональных возможностей человека. мозг, который не является общим с другими видами.6 Благодаря многолетним поведенческим психологическим исследованиям, основанным на растущем подозрении, что нечеловеческие виды могут быть более способными, чем когда-то признавалось человеческое высокомерие, когнитивные различия между видами теперь считаются вопросом количества, а не качества: не или вид может что-то делать, но насколько хорошо и гибко они могут это делать.8 Если корковые нейроны похожи на блоки Lego, мы, люди, можем играть больше всего, а это значит, что в той мере, в какой они могут быть при перегруппировке, при сохранении той же общей схемы, большее количество сборочных блоков в коре головного мозга человека наделяет ее безмерно большими возможностями.

Поскольку мы приматы, у нас есть не только огромная куча Lego, но и довольно маленькие Lego, а это значит, что наш мозг может многое, но при этом не огромен. Между прочим, наши нейронные Lego не самые маленькие: даже самые большие вороны и попугаи, а также самые маленькие млекопитающие имеют нейроны, которые, по нашим расчетам, в среднем намного меньше корковых нейронов человека.9 Что отличает людей от других видов, не то, насколько они маленькие или большие, плотные или редкие наши нейроны коры головного мозга — это просто то, сколько мы должны выполнять работу по навигации по жизни.9

Кулинария как технология

Наличие большого количества нейронов обходится дорого, поскольку энергетические затраты коры головного мозга пропорциональны количеству нейронов в ней. больше всего нейронов в коре головного мозга? Причина может быть довольно прозаической: никакое другое животное не готовит пищу так тщательно, как наши предки 1,5 миллиона назад научились делать это — технология, которую мы продолжаем передавать из поколения в поколение. Как бы грубо это ни звучало, приготовление пищи равносильно предварительному перевариванию пищи до того, как она попадет в рот, что значительно увеличивает количество калорий, которые могут эффективно передаваться в организм, а не обрабатываться с нуля на ферментной конвейерной ленте, которая является желудочно-кишечным трактом. .11,12 Мягкие, предварительно переваренные продукты можно полностью превратить в кашицу во рту, что гарантирует, что пищеварительные ферменты будут иметь доступ к каждой проглоченной молекуле, а не только к поверхности едва расщепленных кусочков.

Современные люди не думают о приготовлении пищи как о технологии, но это действительно так. В простейшем определении — это любой объект, система, процесс, знание или идея, которые облегчают решение проблемы. Разновидность Homo , которая изобрела кулинарию, уже была двуногой, с преимуществом перед обезьянами, шагающими на костяшках пальцев, в том, что они потребляли меньше энергии для прохождения того же расстояния, расширяя диапазон поиска пищи и, таким образом, увеличивая вероятность поиска пищи.4 Процесс приготовления основан на самом первом технологическом орудии: каменном орудии, не просто о случайном осколке камня, а о приспособлении, с которым нужно обращаться систематически, и который можно было бы использовать для резки мяса животных, раздавливания костей или загара корней. Наши человеческие предки, которые впервые изобрели каменные орудия более двух миллионов лет назад, могли использовать их, чтобы прокормить себя более быстро и эффективно, и, таким образом, могли позволить себе время, чтобы подойти и решить новые проблемы.

При «холодном» приготовлении (с использованием ножей, кислых маринадов или дробильных инструментов, таких как первые каменные орудия) или «горячем» приготовлении (на огне) больше энергии также приходит за меньшее время, что само по себе компенсирует ответственность за поглощающий энергию, богатый нейронами мозг.И еще: поскольку пищу нужно пережевывать до состояния влажной массы, прежде чем ее можно будет проглотить, время, высвободившееся за счет размягчения пищи путем приготовления, теперь можно использовать для более интересных дел, например, для убеждения других пойти с вами на охоту, или попробовать новый способ разжечь огонь, вместо того, чтобы преследовать еще одно копытное существо или выкапывать еще один корень.

Нейронное питание

После того, как получение достаточного количества калорий в день для питания большого количества нейронов больше не было проблемой, люди действительно могли начать получать от них пользу.То, что позволяет энергии поддерживать больше нейронов, освобождая время, также обеспечивает больше когнитивных способностей и возможность их использовать. Это давало преимущество, которое, должно быть, было достаточно заметным: всего за 1,5 миллиона лет размер мозга наших предков и только нашего увеличился втрое, поскольку люди с большим количеством нейронов, как правило, жили лучше и лучше, чем их конкуренты. 6 Итак, появился человеческий вид во всей его нейрональной красоте, но все еще ограниченный в когнитивных способностях.

Проблема в том, что мозг с 16 миллиардами кортикальных нейронов остается всего лишь большой грудой нейронных Lego, собранных наугад. У нас есть энергия, чтобы позволить себе больше кортикальных нейронов, чем у любого другого вида, и это число теперь предположительно записано в какой-то еще неоткрытой форме в нашем геноме. Но , как именно располагать эти блоки, не определено в наших генах, и, как ни странно, отсутствие этой информации в наших геномах делает кору головного мозга с таким количеством частей такой мощной: она может самоорганизовываться в соответствии с как это используется.Нейроны остаются податливыми даже после того, как они устроены в грубую структуру, заданную генами, как главные межгосударственные магистрали в стране; когда они начинают использоваться, они усваивают информацию из окружающей среды, которая формирует нейронные дороги, улицы и переулки, поскольку они считаются полезными. Чем больше нейронов формирует кору головного мозга, тем больше можно проверить и найти верные, поэкспериментировать и заставить задействованные связи либо укрепляться и укрепляться, либо ослабляться и в конечном итоге теряться.И поэтому наш мозг формируется в зависимости от того, что они делают, с какими проблемами они сталкиваются, какие из них им удается решить, а какие другие они пытаются решать дальше.

Подобно простому блочному кубу Лего, собранному согласно простейшим инструкциям, а не ослепительно замысловатому шаблону, основанному на годах кропотливых и все более сложных инструкций, достижения первых людей бледнеют по сравнению с тем, что их потомки делают сегодня. Хотя мы не можем знать мысли и сложность ума наших предков, то, чего достигла человеческая биология до того, как приобрела технологию, формирующую его мозг, демонстрирует общий эксперимент, заново проводимый каждым поколением в каждой семье: воспитание младенцев.

Воспитание разума

Это возвращает нас к школьному обучению. Превращение замечательных в количественном отношении биологических возможностей человеческого мозга в реальные способности современного человека — выполнение мысленных математических расчетов, использование одного или нескольких языков и перевод между ними, разработка многостороннего плана, чтобы куда-то ориентироваться, поставить мат или построить новую отрасль. — это совсем другая история: история технологических достижений и культурной трансляции. Но это тоже стало возможным благодаря тем же самым 16 миллиардам корковых нейронов.Удалите все технологии или одно-единственное поколение передачи достаточному количеству людей, чтобы воплотить все его разнообразное богатство, и человечество будет восстановлено с его биологической основой: человеческими способностями без способностей.13

Я могу иметь докторскую степень. в нейробиологии, но будь я одним из немногих, кто пережил вирусный апокалипсис, с которого началась эта дискуссия, я все равно не знал бы, как сделать бумагу и карандаш, чтобы записать то, что я узнал о работе мозга, и, честно говоря, это не очень важно.Те выжившие, которые обладали ноу-хау в изготовлении карандашей и бумаги, скорее всего, не смогли собрать ни велосипед, ни тем более машину или даже тостер. Я также, скорее всего, не справился бы с более приземленными задачами, такими как поиск питьевой воды и неядовитых растений для еды, ежедневный переход в безопасное убежище, предсказание, когда сажать и когда собирать урожай, когда убивать и когда разводить. Неважно рассчитывать, сколько камней я могу безопасно сложить в колонну или сколько прутьев я должен связать вместе, чтобы они поддерживали крышу над моей головой.

А как насчет того, чтобы разработать план канализации и питьевой воды, спроектировать многоэтажное здание, разработать концепцию микробов и антител и, следовательно, вакцины и лекарства, разработать анестезию для временного отключения боли и самого нашего сознания, чтобы тело можно открыть и работать с ним, предлагая использовать маленькие зеленые листочки бумаги в качестве заполнителей для работы, придумывая неосязаемые кодексы того, что правильно, а что нет, придумывая стратегию переговоров о мире во всем мире? Либо мы можем узнать такие вещи от тех, кто был до нас, либо мы должны каждый раз разгадывать их заново.

Нас сейчас так много, что каждый человек может формировать биологические возможности, которые приходят с этими 16 миллиардами корковых нейронов, с индивидуализированной информацией в соответствии с его или ее потребностями, желаниями и предпочтениями в пределах своих возможностей. Больше не заботясь о том, чтобы в каждом сообществе было достаточно лекарей, охотников, строителей и силовиков, теперь у нас столько умов, чтобы формировать их когнитивные способности, что мы можем принять эти способности как должное и обмануть себя идеей, что образование является необязательным, знакомство с идеями некоторых, кто был до нас, чтобы мы могли «встать на плечи гигантов» и «не повторять ошибок прошлого.«Пока у каждого ребенка есть возможность ходить в школу, будет достаточно верить в то, что простое осознание прошлого является причиной, по которой они ходят в школу.

Но это не так. Нам нужно образование, потому что наших 16 миллиардов корковых нейронов, большинство из любых других видов, достаточно, чтобы сделать нас биологически людьми, но недостаточно, чтобы сделать нас современными людьми. Нас должны учить те, кто были до нас; мы нуждаемся в их способах мышления, знаниях и технологиях, чтобы усвоить в нашей коре знания и ноу-хау человечества в целом в рамках систематически контролируемой программы, которая становится все более сложной и продолжительной, которая формирует наш мозг и держит их готовыми передать это еще раз.Чем больше технологий будет передано, тем больше потребуется обучающих технологий — этих систем и процессов для систематической передачи информации.

И поскольку ни один человек больше не может удерживать в своем мозгу все знания, накопленные нашими предками, нам нужно как можно больше мозгов, чтобы их можно было сформировать в школе, чтобы достаточно научиться разводить огонь и гончарные изделия, пока другие учатся готовить еду для масс или деликатесов для избранных; достаточно научиться делать сталь из руды, а другие научатся гнуть и собирать из нее небоскребы; достаточно научиться жонглировать звуковыми паттернами, которые производят наш язык, и вплетать их значения в истории о том, откуда мы пришли и куда мы можем пойти отсюда, и связывать их с символами, которые достаточно знать, чтобы снова расшифровать их в смысл; и достаточно научиться этому снова и снова.

Вот, вкратце, почему каждое человеческое поколение должно ходить в школу: чтобы сохранить возможность того, что наши потомки тоже будут учиться превращать свою человеческую биологию в человечество снова, и снова, и снова.

Сноски

Сюзана Херкулано-Хаузель , доктор философии, биолог и нейробиолог в Университете Вандербильта, где она является доцентом кафедры психологии и биологических наук. Ее исследование сосредоточено на том, из чего состоит мозг и что это имеет значение с точки зрения познания и затрат энергии.Она является автором книги The Human Advantage (MIT Press, 2016), в которой она рассказывает историю своих открытий о том, сколько нейронов имеют разные виды, и как количество нейронов в коре головного мозга человека является самым большим из них. все это благодаря калориям, накопленным с помощью очень ранней технологии, разработанной нашими предками: приготовления пищи. Она выступала на TEDGlobal 2013 и TEDxNashville 2018 и является активным пропагандистом науки для широкой публики.

Ссылки