Какой громкой бывает отрыжка?

— Выходит, что мы соображаем лучше других животных, потому что у нас мозг больше, чем у них?

Отчасти да. Вполне естественно, что у крупных животных, таких как люди и слоны, мозг больше, чем у мелких, например у мышей. Но даже по меркам больших животных человеческий мозг непомерно велик.

Взрослый человек средней комплекции весит около 70 кг и носит в себе 1,5 кг мозга (2,1 % от общего веса тела). Мозг зрелого азиатского слона весит в пять раз больше нашего — 7,5 кг. Но это всего лишь 0,15 % от пяти тонн общего веса его тела. Другими словами, общий размер мозга большого значения не имеет, но дело не только в этом.

— Может быть, все дело в соотношении его веса с общим весом всего тела?

И даже не в этом. Вес мозга мыши составляет около 3,3 % от веса ее тела, так что в сравнении с размерами ее тела мозг мыши намного больше нашего! Однако ума у мышей явно не больше, чем у нас. Значит, причина появления у людей такого большого ума вовсе не в том, что увеличился весь наш мозг, а в том, что увеличились некоторые его участки.

— И какие же это участки?

Те, что находятся внутри большого мозга, известного также как конечный мозг. Он состоит из двух больших, похожих на кочаны цветной капусты полушарий, которые образуют вокруг остального мозга что-то вроде покрытой морщинами коры.[28] Именно в нем заключается наше главное отличие от других животных. Остальные части мозга увеличивались у людей пропорционально размерам нашего тела. Но конечный мозг раздулся до громадных размеров, наделив нас большинством способностей, которые позволили человеку выделиться из всех остальных животных.

— И что же в нем такого особенного?

Он содержит миллионы плотно упакованных нейронов, которые имеют между собой более сложные связи, чем в любых других участках мозга. Именно эти клетки наделяют нас поразительной способностью понимать окружающий мир, осваивать и запоминать сложные навыки, то есть умственными способностями. И по этой же причине животные, способные обучаться и запоминать новые трюки, производят на нас больше впечатления, чем животные «умные» в других отношениях.

— Что вы имеете в виду?

Дело в том, что многие животные демонстрируют «ум» или «сообразительность» в самых разных ситуациях, не связанных с обучением новым вещам. Некоторые птицы вьют себе гнезда в форме корзин, способных вызвать зависть у мастеров народных промыслов. Термиты без помощи архитекторов и строительной техники возводят громадные сооружения, которые по сравнению с самими строителями выглядят небоскребами. Некоторые киты ориентируются в безбрежных океанских просторах, читая магнитное поле Земли, словно географическую карту. Однако мы не часто называем этих животных «умными». Эту оценку мы обычно приберегаем для таких животных, как шимпанзе, которые поражают нас почти человеческими умениями, например способностью использовать палки как инструменты. Или для тех, кто овладевает новыми навыками у нас на глазах, вроде говорящих попугаев или собак, выполняющих команды «сидеть», «лежать» и «апорт».

— Хм. А ведь правда. Мне такая мысль даже в голову никогда не приходила.

Мало того, когда животные демонстрируют такие приобретенные способности, мы проникаемся к ним симпатией и сочувствием. И, может быть, как раз поэтому многие люди с удовольствием держат кошек и собак в качестве умных питомцев, но мало кто согласится полакомиться их мясом. По той же причине мы можем с аппетитом есть «глупых» индюшек и кур, но не включаем в меню попугаев. Есть рыбу — это хорошо, а дельфинов — плохо. И так далее.

— Но не по тому ли мы не употребляем в пищу дельфинов и попугаев, что они встречаются реже, чем рыба и куры?

Отчасти да. Но некоторые рыбы, например атлантическая треска, встречаются даже реже дельфинов. Тем не менее, многие люди с удовольствием едят треску. Похоже, что для большинства из нас в пищу годится почти любое животное, если только оно не кажется нам слишком умным. А единственная разница между животными, которых мы называем «умными», и теми, кого считаем «глупыми», заключается в одном-единственном увеличенном участке мозга.

— Что-то я не врубаюсь. Вы хотите сказать, что нам нужно перестать есть глупых животных или начать есть умных?

Ни то ни другое. Я просто говорю, что, когда речь заходит о животных, нам не следует давать им оценку только по их «умственным способностям». Это особенно важно для редких и исчезающих животных. В списке видов, подвергающихся самой большой опасности, много лягушек, тритонов, птиц и насекомых. Никого из них мы не считаем умными, но это не должно определять для нас их ценность и ослабить наше желание защитить их.[29] Мы можем сколько угодно гордиться тем, что природа сделала нас такими умными, но в то же время нам следует отдавать должное всем другим животным независимо от того, насколько они умны или глупы по нашим меркам.

— Вы намекаете на то, что наш большой мозг — это не повод для большого самомнения?

Угадали. Это самая умная постановка вопроса!

Научные факты: вес мозга и вес тела

У людей мозг большой и тяжелый. У крупных животных мозг тоже большой, но по сравнению с размерами тела их мозги далеко не такие большие и массивные, как наши. Это почти никак не связано с тем, почему мы стали такими умными. Намного важнее то, какие части нашего мозга больше и лучше развиты. Вот почему мыши очень сообразительны, но в ближайшем будущем они вряд ли смогут выиграть у нас в шахматы.

Животное — Мозг (кг) — Тело (кг) — Соотношение мозга и тела (%)

Мышь — 0,0004 — 0,012 — 3,3

Человек — 1,5 — 70 — 2,1

Собака (маленькая) — 0,072 — 11 — 0,65

Кошка — 0,03 — 5 — 0,6

Шимпанзе — 0,42 — 70 — 0,6

Сова — 0,002 — 0,4 — 0,5

Собака (большая) — 0,150 — 40 — 0,38

Дельфин — 1,5 — 500 — 0,33

Слон — 7,5 — 5000 — 0,15

Лошадь — 0,53 — 500 — 0,11

Корова — 0,5 — 500 — 0,1

Кашалот — 7,8 — 13500 — 0,06

Почему мозги похожи из уродливую цветную капусту?

Морщины на поверхности мозга, возможно, не слишком симпатичны, но зато они помогают ускорить работу мозга, приближая нервные клетки друг к другу и укорачивая путь проходящих между ними сигналов.

— Значит, поэтому он такой уродливый?

На мой взгляд, не такой уж он и уродлив.

— Нет, уродлив. Безобразно уродлив. Он такой весь из себя серый, морщинистый, распухший и…

Хватит, довольно. Словом, это не самая красивая вещь на свете. Но он создан не для красоты, а для того, чтобы выполнять работу. И если честно, то большинство других внутренних органов тоже не очень симпатичны на вид. Человеческое сердце сильно смахивает на маленький, мясистый, наполовину сдутый футбольный мяч, покрытый пульсирующими венами и артериями. Легкие напоминают два мокрых, губчатых мешка. А кишки вообще походят на гигантских, скользких червей. Но поскольку все они спрятаны внутри тела, мы их все равно не видим. То же самое в полной мере относится и к мозгу. Разве не так?

— Да, но другие органы хотя бы гладкие и округлые, а не такие морщинистые и водянистые.

А чем вам так не угодили морщины?

— Да просто не нравятся и все.

Но без них наш мозг не смог бы справиться с тем невероятным объемом работы, которую он выполняет.

— А почему?

Чтобы это понять, нам нужно вернуться немного назад и посмотреть, как происходило развитие мозга…

Так же как все остальные части тела, мозг развивался для того, чтобы выполнять определенную работу. В то время как другие животные решали задачу выживания, полагаясь на свои зубы, челюсти, мощные мышцы или искусный камуфляж, нашему виду пришлось добиваться нынешнего положения главным образом при помощи головы. Чтобы выживать и процветать, мы используем сложные инструменты, тактические приемы, воспоминания и способность к обучению. Но мы не смогли бы этого делать, если бы не вырастили себе большой, сложный и мощный мозг. И как раз это породило проблему.

— Какую?

Для того чтобы построить, прокормить и заставить работать большой, сложный мозг, требуется очень много энергии. Ученые установили, что мозг, на долю которого приходится всего 2,1 % общего веса тела, расходует 15 % необходимой всему организму крови и 20 % кислорода. И такой уровень устанавливается лишь после того, как он полностью сформируется. У детей, начинающих ходить, растущий мозг использует до 60 % всех энергетических ресурсов тела. Мозг — это крупный орган, пожирающий массу энергии. Вот почему процесс увеличения мозга, которым сопровождалась эволюция мелких млекопитающих в башковитых обезьян, не мог продолжаться бесконечно. Помимо проблемы чрезмерного расхода энергии, слишком большой мозг, расположенный в самой верхней части тела на длинной и тонкой шее, было бы очень трудно удерживать и защищать. Поэтому природе пришлось отказаться от дальнейшего увеличения мозга и найти другой способ повышения его мощности. Вот тогда и появились морщины.

— И чем же они помогли?

То, что вы называете морщинами, — это просто складки внешнего слоя головного мозга, который похож на беспорядочное нагромождение возвышающихся извилин и разделяющих их борозд. Его латинское название cerebral cortex означает «мозговая, или умственная, кора». Так вот, именно с ее помощью и удалось разрешить проблему размеров мозга, сделав его более компактным и эффективным.

— Но как это удалось сделать?

Нашим животным предкам приходилось использовать все клетки мозга, которыми их наделила природа, а сделать эти клетки (или нейроны) еще меньше, чем они уже стали, наверное, было нельзя. Вместо этого природа пошла по пути формирования борозд и извилин, что позволило увеличить мощность мозга, так как нейроны стали располагаться намного ближе друг к другу. Такое хитроумное «мозговое оригами» сократило расстояние между группами нейронов в разных частях коры и тем самым ускорило прохождение сигналов, которыми они обмениваются. К тому же это позволило создать больше связей между парами нейронов и повысить разветвленность нейронных цепей. В результате мозг стал способен выполнять более сложные функции, например учиться решать сложные задачи.[30]

— Значит, у других животных мозги тоже с извилинами?

У некоторых, но не у всех. И данный факт помог ученым выяснить, как мозг использовал эти борозды и извилины в процессе своего эволюционного развития. Они есть на мозге человека и некоторых других высокоразвитых животных, таких как обезьяны и дельфины, хотя у них этих борозд и извилин меньше, чем у нас. Складки на мозге есть и у кошек, собак и мышей, но их еще меньше, чем у обезьян и дельфинов. У птиц, рептилий и рыб складок на мозге нет вообще, а к тому времени, когда мы дойдем до медуз, то у них не окажется даже более-менее плотного мозга — просто паутина или сеть нервных клеток. У некоторых медуз их можно даже увидеть, если рассмотреть их прозрачные тела на просвет, пока они еще живы.

— Тьфу, какая гадость! Хорошо еще, что вы не можете заглянуть в мою голову и увидеть мой мозг. Кошмарное было бы зрелище.

Послушайте. Ваш мозг — это прекрасный, чрезвычайно тонкий биологический механизм, разве не так? Возможно даже, что это самая сложная структура во всей Вселенной! Уважайте его хотя бы за это.

— Да, но все же выглядит он просто мерзко. Как большой, мясистый кочан цветной капусты, покрытый морщинистыми…

Все, хватит, я сдаюсь.

Можем ли мы забыть дышать?

К счастью, нет. Здоровый человек дышит автоматически на протяжении всей жизни. Встроенная в наш мозг древняя система автоматического управления надежно контролирует процесс дыхания в режиме «автопилота», и поэтому нам не приходится об этом беспокоиться.

— Тоже мне, новость! Пока человек жив, он дышит. Это ежу понятно. Меня интересует, можем ли мы — как бы это получше выразиться — перестать это делать? Например, нечаянно или как-нибудь еще?

Если дыхательные пути (проход для воздуха изо рта в легкие) не заблокированы и организм здоров и не поврежден, тогда нет. Наш мозг позаботится о том, чтобы мы не пропустили ни одного вздоха.

— Но ведь это можно сделать, если захотеть, правда? Нужно всего лишь задержать дыхание.

Совершенно верно. Можно.

— И можно нарочно ускорить или замедлить дыхание. Нужно только подумать об этом.

Вы правы. Это тоже можно.

— Но как организм поймет, что нужно снова начать дышать, когда мы перестанем об этом думать? И разве не может случиться так, что этот «автопилот» забудет включиться? Хотя бы раз?

Вообще-то нет. Пока мозг будет оставаться живым и здоровым, «автопилот» ни на секунду не отключится полностью. Мы можем временно взять управление на себя, если зададимся целью изменить режим дыхания, но этот «автопилот» всегда будет находиться рядом и контролировать ситуацию. И если вы попытаетесь сделать что-то действительно недопустимое, он немедленно восстановит автоматическое управление.

— А как он устроен?

По большей части все контролируется нервами, которые проходят через позвоночник и входят в основание мозга. Эти спинномозговые нервы соединяются в пучки и образуют один большой, толстый ствол, именуемый спинным мозгом. По нему чувствительные (или сенсорные) нервы переносят информацию от всех участков тела в головной мозг, а двигательные (или моторные) нервы передают сигналы от головного мозга участкам тела.

На верхнем конце нервного ствола находятся три участка мозга — продолговатый мозг, варолиев мост и мозжечок. Они обрабатывают сигналы, полученные от спинного мозга, и посылают сигналы органам и мышцам тела. Совместными усилиями эти участки справляются с большинством тех функций организма, которые осуществляются автоматически.

Продолговатый мозг управляет относительно простыми автоматическими (или рефлекторными) действиями, такими как кашель и рвота, а также принимает участие в управлении дыханием и кровяным давлением. В частности, он посылает мышцам легких сигналы трех типов. Одни служат командой «наполнить легкие», вторые — «прекратить наполнение легких», а сигналы третьего типа обеспечивают ритмичность всего цикла вдох-выдох.

— Но если этот процесс движения воздуха в обе стороны идет непрерывно, то что происходит, когда мы едим или пьем? Как удается в момент глотания задержать вдох, чтобы мы не захлебнулись или не подавились?

Хороший вопрос. Продолговатый мозг получает информацию от чувствительных нервов в горле, которые активируются, когда оно наполняется или растягивается. Поэтому, когда мы проглатываем кусок пищи или глоток воды, продолговатый мозг изменяет ритм подачи сигналов и посылает сигнал «прекратить наполнение легких», чтобы пища или вода успели пройти через горло и дыхательные пути снова освободились. Еще одна полезная функция продолговатого мозга позволяет ему «исправить ситуацию» в том случае, когда что-то пойдет не так. Если пища застрянет в горле или мы случайно вдохнем воду, то он использует свою способность управлять кашлевым и рвотным рефлексами и поможет нам снова очистить дыхательные пути.

— Значит, продолговатый мозг и есть тот самый «автопилот», о котором вы говорили?

Нет, он лишь часть системы автоматического управления. Два других участка, варолиев мост и мозжечок, упомянутые чуть раньше, тоже принимают участие в координации дыхания. Все вместе, продолговатый мозг, варолиев мост и мозжечок, получают информацию от чувствительных нервов и рецепторов, расположенных в глазах, коже, крови и по всему мозгу. Эти три участка мозга сводят информацию воедино и затем приводят режим дыхания в соответствие с мышечной активностью, высотой над уровнем моря, температурой воздуха, уровнем стресса, режимом сна и даже с эмоциональным состоянием. В общем, это очень умный «автопилот», который не просто поддерживает ритм дыхания, но и приспосабливает его к любой нашей потребности — и никогда нас не подводит.

— Какой молодец! Но что будет, если мне захочется не дышать? Возьму и поставлю себе такую цель. Тогда он отключится?

Ненадолго. Через какое-то время потребность дышать станет слишком сильной, и вам придется возобновить дыхание, хотите вы того или нет. Даже если у вас хватит сил (и глупости), чтобы подавить эту потребность, то вы просто потеряете сознание из-за нехватки кислорода, и, пока будете в отключке, нормальное дыхание вернется. Но я никому не советую этого делать, потому что такой безумный эксперимент может привести к повреждению легких (или даже мозга).

— Спасибо, что предупредили. Тогда я и пробовать не стану.

Вот и правильно, лучше не надо.

— Но все же интересно, насколько можно задерживать дыхание?

Все зависит от физической формы человека и количества воздуха, которое за один раз могут принять его легкие (это называется объемом, или жизненной емкостью легких). У тренированных спортсменов объем легких, как правило, больше, и поэтому они способны задерживать дыхание дольше. Обычно самых высоких показателей добиваются ныряльщики. Некоторые дайверы способны оставаться под водой без акваланга дольше семи или восьми минут.[31] Так что если вы хотите увеличить эффективность своих легких — занимайтесь спортом. С другой стороны, ничто так не уменьшает жизненную емкость легких, как курение. Поэтому избегайте этой опасной привычки, как чумы.

— Буду стараться. А то, что я никогда не забуду дышать, радует. Одной заботой стало меньше!

Да, благодаря мозгу мы все можем дышать свободно.

Наука и жизнь: дела, которые нельзя забыть, против дел, которые легко забыть

Дела, которые нельзя забыть:

Дышать

Моргать

Сморкаться

Кашлять

Переваривать пищу

Качать кровь

Удариться о землю (когда падаешь)

Существовать

Дела, которые легко забыть:

Съесть завтрак

Покормить собаку

Сделать уроки

Прибраться в спальне

Почистить клетку хомячка/аквариум

Захватить ключи от дома

Почистить зубы

Умыться

Все ли люди видят цвета одинаково?

Нет! Люди часто видят и воспринимают цвета по-разному. И это неудивительно, потому что в каком-то смысле цвета не существуют в реальности!

— Как это так? В каком это смысле цвета не существуют? Конечно же, они существуют. Трава зеленая, кровь красная. Это все знают.

Ладно, пусть так. Но почему?

— Почему что?

Почему трава зеленая? Почему она не розовая или голубая? Или вообще не бесцветная?

— Не знаю. Просто она такая, какая есть. Кстати, это вам положено отвечать на вопросы, а не мне…

Ну хорошо, я вам скажу. Она зеленая потому, что мы считаем ее такой.

— Что?! Не морочьте мне голову.

И не думаю. Все объясняется очень просто. Вот послушайте: трава имеет цвет потому, что в ней содержится красящее вещество, или пигмент. Как вам должно быть известно, лучи белого света на самом деле содержат свет всех цветов радуги, то, что физики называют спектром видимого света.

— Что ж… пока понятно.

В сущности, каждый цвет спектра — это просто свет определенной частоты. Подобно радиоволнам разных частот, которые передаются радиостанциями и улавливаются радиоприемниками, настроенными на их получение, световые волны тоже могут быть разной частоты. Наши глаза улавливают их, и мы воспринимаем разные частоты, как разные цвета. Мы называем самую низкую частоту видимого спектра красным цветом. Самая высокая частота получила название «фиолетовый цвет». Между ними располагаются оранжевый, желтый, зеленый, голубой и синий. Все остальные цвета, такие как розовый, пурпурный и коричневый, — это названия, которые мы дали различным смесям этих семи основных частот (или цветов) видимого света.

— Ладно. С этим разобрались. А теперь объясните, при чем тут пигменты?

Пигментами называют вещества, которые отражают одни световые частоты и поглощают другие. Такой пигмент содержит трава. Он называется хлорофиллом и отражает свет определенной частоты, который мы называем зеленым цветом, а свет остальных частот поглощает. Из этого следует, что трава зеленая, потому что она отражает зеленый свет. Но зеленым он является лишь потому, что мы так называем свет этой частоты.

— Но если мы все согласились с тем, что следует считать зеленым цветом, значит, мы все должны согласиться и с тем, что трава зеленая, разве не так?

А вот и нет. Далеко не все могут согласиться с тем, как выглядит зеленый цвет. К тому же не все мы наделены способностью улавливать разницу между светом разных частот, и поэтому не все могут отличить, к примеру, красный свет от зеленого.

— Вы имеете в виду дальтоников?

Да, это самый лучший пример. Но даже у тех, кто не относится к дальтоникам, способность различать разные цвета развита неодинаково. Ученые установили, что даже два человека с «нормальным» цветовым зрением часто не сходятся во мнении о том, является объект чисто красным или красновато-оранжевым, чисто голубым или голубовато-зеленым и так далее.

— Но в чем же тогда причина?