Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Изучение эволюции нервной системы
Study of the evolution of nervous systems
Эволюционная нейробиология – это научное исследование эволюции нервных систем. Эволюционные нейробиологи изучают эволюцию и естественную историю структуры, функций и возникающих свойств нервной системы. Эта область опирается на концепции и результаты как нейробиологии, так и эволюционной биологии. Исторически большинство эмпирических работ проводились в области сравнительной нейроанатомии, а современные исследования часто используют филогенетические сравнительные методы. Подходы селекционного разведения и экспериментальной эволюции также используются всё чаще. Концептуально и теоретически эта область связана с такими разнообразными направлениями, как когнивная геномика, нейрогенетика, нейробиология развития, нейроэтология, сравнительная психология, эволюционная биология развития, поведенческая нейробиология, когнитивная нейробиология, поведенческая экология, биологическая антропология и социобиология. Эволюционные нейробиологи изучают изменения в генах, анатомии, физиологии и поведении для исследования эволюции изменений в мозге. Они изучают множество процессов, включая эволюцию вокальных, зрительных, слуховых, вкусовых и обучающих систем, а также эволюцию и развитие языка. Кроме того, эволюционные нейробиологи изучают эволюцию конкретных областей или структур мозга, таких как миндалевидное тело, передний мозг и мозжечок, а также моторная или зрительная кора. Ранее эволюция мозга в значительной степени рассматривалась в контексте ошибочной концепции "скалы природы". Филогенез и эволюция мозга всё ещё представлялись как линейные процессы. В настоящее время признаётся, что филогенетические изменения происходят независимо у разных видов с течением времени и не могут быть линейными.
Evolutionary neuroscience is the scientific study of the evolution of nervous systems. Evolutionary neuroscientists investigate the evolution and natural history of nervous system structure, functions and emergent properties. The field draws on concepts and findings from both neuroscience and evolutionary biology. Historically, most empirical work has been in the area of comparative neuroanatomy, and modern studies often make use of phylogenetic comparative methods. Selective breeding and experimental evolution approaches are also being used more frequently. Conceptually and theoretically, the field is related to fields as diverse as cognitive genomics, neurogenetics, developmental neuroscience, neuroethology, comparative psychology, evo devo, behavioral neuroscience, cognitive neuroscience, behavioral ecology, biological anthropology and sociobiology. Evolutionary neuroscientists examine changes in genes, anatomy, physiology, and behavior to study the evolution of changes in the brain. They study a multitude of processes including the evolution of vocal, visual, auditory, taste, and learning systems as well as language evolution and development. In addition, evolutionary neuroscientists study the evolution of specific areas or structures in the brain such as the amygdala, forebrain and cerebellum as well as the motor or visual cortex. At that time, brain evolution was largely viewed at the time in relation to the incorrect scala naturae. Phylogeny and the evolution of the brain were still viewed as linear. It is now accepted that phylogenetic changes occur independently between species over time and can not be linear.
Основные аргументы
Со временем возникло несколько аргументов, которые определили историю эволюционной нейробиологии. Первый – спор между Этьеном Джефро Сент-Иларом и Жоржем Кювье о проблеме «единый план против разнообразия». У амфиокси был значительно более простой образ жизни, что делало мозг для них необязательным. Вместо отсутствующего мозга, у доисторических амфиокси была примитивная нервная система, состоявшая лишь из скопления клеток. Эти клетки оптимизировали свою работу, поскольку многие сенсорные клетки переплетались с клетками, отвечающими за их простейшую систему передвижения, что позволяло им перемещаться в воде и реагировать на раздражители без сложной обработки, а оставшиеся клетки использовались для обнаружения света, компенсируя отсутствие глаз. 500 миллионов лет назад Земля вступила в кембрийский период, когда охота стала новым фактором выживания для животных. В этот момент животные стали чувствительны к присутствию других особей, которые могли служить пищей. В ответ на усложняющуюся окружающую среду, где конкуренция между животными с мозгом начала нарастать, животным пришлось научиться эффективно управлять своей энергией. По мере приобретения разнообразных органов чувств, животные развили аллостаз, который выполнял функцию примитивного мозга, заставляя организм использовать прошлый опыт для улучшения прогнозирования. Поскольку прогнозирование эффективнее реакции, организмы, планировавшие свои действия, имели больше шансов на выживание, чем те, кто действовал инстинктивно. Это также требовало адекватного управления энергетическими затратами, что благоприятствовалось природой. Животные, не развившие аллостаз, оказывались в невыгодном положении при исследовании окружающей среды, поиске пищи и размножении, поскольку риск гибели возрастал. Они постепенно развивали сердечно-сосудистую, дыхательную и иммунную системы, чтобы выжить в окружающей среде, что требовало от организма более сложной регуляции, чем могли обеспечить отдельные клетки.
Over time, there are several arguments that would come to define the history of evolutionary neuroscience. The first is the argument between Etienne Geoffro St. Hilaire and George Cuvier over the topic of "common plan versus diversity". Amphioxi had a significantly simpler way of life, which made it not necessary for them to have a brain. To replace its absence of a brain, the prehistoric amphioxi had a limited nervous system, which was composed of only a bunch of cells. These cells optimized their uses because many of the cells for sensing intertwined with the cells used for its very simple system for moving, which allowed it to propel itself through bodies of water and react without much processing while the cells remaining were used for the detection of light to account to the fact that it had no eyes. 500 million years ago, the Earth entered into the Cambrian period, where hunting became a new concern for survival in an animal's environment. At this point, animals became sensitive to the presence of another, which could serve as food. In response to progressively complicated surroundings, where competition between animals with brains started to arise for survival, animals had to learn to manage their energy. As creatures acquired a variety of senses for perception, animals progressed to develop allostasis, which played the role of an early brain by forcing the body to gather past experiences to improve prediction. Since prediction beat reaction, organisms who planned their manoeuvres were more likely to survive than those who did not. This came with equally managing energy adequately, which nature favoured. Animals that had not developed allostasis would be at a disadvantage for their purpose of exploration, foraging and reproduction, as death was a higher risk factor. They progressively started to develop cardiovascular systems, respiratory systems and immune systems to survive in their environments, which required bodies to have something more complex than the limited quality of cells to regulate themselves.
Эволюция человеческого мозга
В книге Чарльза Дарвина "Происхождение человека" утверждается, что разум эволюционировал одновременно с телом. Согласно его теории, у всех людей есть первобытное ядро, с которым они учатся справляться. Платон определил эту концепцию как "мозг рептилии", который являлся самым глубоким слоем и одной из трех частей его теории о триедином мозге. Однако, современная наука впоследствии доказала неточность этой теории. Недавние исследования в области молекулярной генетики продемонстрировали отсутствие различий в нейронах рептилий и нечеловеческих млекопитающих по сравнению с человеческими. Вместо этого, новые исследования предполагают, что все млекопитающие, а потенциально и рептилии, птицы и некоторые виды рыб, эволюционировали из общего паттерна организации. Мозговая кора рептилий напоминает мозговую кору млекопитающих, хотя и более упрощена. Хотя мозг, очевидно, воспринимает окружающую среду в конкретный момент времени, он также предсказывает предстоящие изменения в ней. Заметив эти изменения, мозг начинает готовиться к новой ситуации, пытаясь выработать адекватный ответ. Это достигается за счет использования имеющихся у мозга данных, включающих прошлый опыт и воспоминания для формирования соответствующей реакции. Неверное восприятие возникает, когда мозг использует нерелевантную память для реагирования на текущую ситуацию, то есть когда память не соответствует реальному сценарию. Примером этого явления может служить иллюзия "Кролик-Утка". В зависимости от угла зрения, мозг может интерпретировать изображение как кролика или утку. Нет правильного или неправильного ответа, но это доказывает, что увиденное может не соответствовать действительности.
Charles Darwin's book "The Descent of Man" stipulates that the mind evolved simultaneously with the body. According to his theory, all humans have a barbaric core that they learn to deal with. Plato defined this concept as the lizard brain, which was the deepest layer and one of three parts of his theory of the triune brain. Although, modern science has since proven this theory to be inaccurate. Recent research in molecular genetics has demonstrated evidence that there is no difference in the neurons that reptiles and nonhuman mammals have when compared to humans. Instead, new research speculates that all mammals, and potentially reptiles, birds and some species of fish, evolve from a common order pattern. The cerebral cortex of reptiles resembles that of mammals, although simplified. Although the brain obviously perceives its surroundings at a specific moment, the brain equally predicts the upcoming changes in the environment. Once it has noticed them, the brain begins to prepare itself to encounter the new scenario by attempting to develop an adequate response. This is accomplished by using the data the brain has at its access, which can be to use past experiences and memories to form a proper response. Such an incorrect image occurs when the brain uses an inadequate memory to respond to what it is facing, which means that the memory does not correlate with the real scenario. An example of this phenomenon can be observed in the Rabbit Duck illusion. Depending on how the image is looked at, the brain can interpret the image of a rabbit, or a duck. There is no right or wrong answer, but it is proof that what is seen may not be the reality of the situation.
Слуховое восприятие
Организация слуховой коры человека разделена на ядро, пояс и парапояс. Это очень похоже на организацию у современных приматов. Концепция слухового восприятия во многом аналогична визуальному восприятию. Наш мозг устроен так, чтобы реагировать на то, что он ожидает воспринять. Слух помогает человеку ориентироваться в пространстве, но также дает подсказки об окружающем мире. Если что-то движется, человек примерно знает, где это находится, и по звуку мозг может предсказать, что именно движется. Например, услышав шелест листьев в лесу, мозг может интерпретировать это как животное, представляющее потенциальную опасность, хотя на самом деле это может быть просто идущий человек. Однако до недавнего времени исследования в области эволюционной лингвистики в основном игнорировали нечеловеческих приматов, главным образом потому, что, в отличие от птиц, способных к вокальному обучению, наши ближайшие родственники, по-видимому, лишены способности к имитации. С эволюционной точки зрения, существует множество доказательств того, что генетическая основа для языка сформировалась миллионы лет назад, как и многие другие способности и модели поведения, наблюдаемые сегодня. Хотя эволюционные лингвисты сходятся во мнении, что произвольный контроль над вокализацией и выражением языка – относительно недавний скачок в истории человечества, это не означает, что слуховое восприятие также является недавним развитием. Исследования выявили значительные доказательства хорошо определенных нейронных путей, связывающих кору головного мозга и обеспечивающих организацию слухового восприятия. Таким образом, проблема заключается в нашей способности имитировать звуки. Помимо того, что приматы могут быть недостаточно хорошо оснащены для обучения звукам, исследования показали, что они гораздо лучше усваивают и используют жесты. Визуальные сигналы и двигательные пути развились миллионы лет назад в ходе эволюции, что, вероятно, является одной из причин нашей более ранней способности понимать и использовать жесты.
The organization of the human auditory cortex is divided into core, belt and parabelt. This closely resembles that of present day primates. The concept of auditory perception resembles visual perception very similarly. Our brain is wired to act on what it expects to experience. The sense of hearing helps situate an individual, but it also gives them hints about what else is around them. If something moves, they know approximately where it is and by the tone of it, the brain can predict what moved. If someone were to hear leaves rustling in a forest, the brain might interpret that sound as being an animal which could be a dangerous factor, but it would simply be another person walking. However, until recently, research has disregarded nonhuman primates in the context of evolutionary linguistics, primarily because unlike vocal learning birds, our closest relatives seem to lack imitative abilities. Evolutionary speaking, there is great evidence suggesting a genetic groundwork for the concept of languages has been in place for millions of years, as with many other capabilities and behaviours observed today. While evolutionary linguists agree on the fact that volitional control over vocalizing and expressing language is a quite recent leap in the history of the human race, that is not to say auditory perception is a recent development as well. Research has shown substantial evidence of well defined neural pathways linking cortices to organize auditory perception in the brain. Thus, the issue lies in our abilities to imitate sounds. Beyond the fact that primates may be poorly equipped to learn sounds, studies have shown them to learn and use gestures far better. Visual cues and motoric pathways developed millions of years earlier in our evolution, which seems to be one reason for our earlier ability to understand and use gestures.
Когнитивные специализации
Эволюция показывает, как определенные среды и окружение благоприятствуют развитию специфических когнитивных функций мозга, помогая животному, а в данном случае человеку, успешно выживать в этой среде. Когнитивная специализация – это теория, согласно которой когнитивные функции, такие как способность к социальному взаимодействию, могут передаваться по наследству потомству. Это давало бы преимущества видам в процессе естественного отбора. При изучении этого в контексте человеческого мозга, было высказано предположение, что очень специфические социальные навыки, помимо языка, такие как доверие, уязвимость, ориентация в пространстве и самосознание, также могут передаваться потомкам.
Evolution shows how certain environments and surroundings will favor the development of specific cognitive functions of the brain to aid an animal or in this case human to successfully live in that environment. Cognitive specialization in a theory in which cognitive functions, such as the ability to communicate socially, can be passed down genetically through offspring. This would benefit species in the process of natural selection. As for studying this in relation to the human brain, it has been theorized that very specific social skills apart from language, such as trust, vulnerability, naviation, and self awareness can also be passed by offspring.