Судя по всему, наших предков заставила встать на задние конечности изнуряющая жара – лишь так можно было одновременно избежать её по максимуму и избавиться от лишнего тепла. Эта потребность в охлаждении легко могла повлечь за собой рост мозга, поскольку ранние формы приспособления к прямохождению были достаточны только в известной мере. Когда мы поднялись на две ноги, артериальное давление в голове, разумеется, снизилось, как это бывает, когда вы направляете строго вверх поливальный шланг. В нашем случае это ведет к тому, что голова нагревается сильнее, а приток крови к ней оказывается меньше. А поскольку температура в разных мозговых структурах варьируется, то клетки разрушаются хаотично. Тогда одним из способов поддержания работы мозга должно было стать увеличение общего числа нейронов.

Однако еще не менее миллиона лет после того, как появилось прямохождение, никакого резкого увеличения размеров мозга не происходило. Чего же мозг ждал? Важным физическим пусковым механизмом могли оказаться изменения в кровообращении, вызванные прямохождением. Удаление головы от сердца потребовало усиления кровотока. Сила тяжести, под действием которой менялось расположение сосудов, ведущих к голове, могла модифицировать и кровеносную систему как таковую. Скажем, у жирафа на шее есть некоторое количество дополнительных клапанов, облегчающих кровоток. Однако у предков человека внутричерепной кровоток изменился, устремляясь к шейному сплетению (?vertical plexus = cervical plexus?) вместо яремной вены. Если рассмотреть весь ряд наших предков, то можно заметить кардинальное изменение в распределении крови по мозгу. У наших предков сформировалась широкая сеть эмиссарных вен, ведущих в мозг и из мозга. Размер мозга увеличивался у всех наших предков наряду с расширением этой сети, однако не увеличивался у австралопитеков, у которых столь широкой сети сосудов не было. Усиление кровотока предшествовало и, возможно, обусловило увеличение размеров мозга и изменение распределения в нем нервных клеток.

Наверху прохладнее (адаптировано из работы Питера Уилера)

Стоя тоже прохладнее (адаптировано из работы Питера Уилера)

Недавние открытия в области анатомии и физиологии мозга указывают на произошедшие в ходе эволюции человека специфические изменения, представляющие собой чисто биомеханические формы приспособления, которые, однако же, в результате подтолкнули развитие мозга. Антрополог Дин Фолк отмечает, что одной из важнейших форм приспособления, приведших к увеличению размеров мозга у человека, стал специфический механизм охлаждения мозга на основе эмиссарных вен, которые мы упоминали выше. Эти вены сформировались в эволюции до того, как два миллиона лет назад произошел резкий скачок в размерах мозга, и были характерны для австралопитеков, от которых произошли и мы.

В мозге кровь нагревается, и если с системой кровообращения всё в порядке, эмиссарные вены уносят из него подогретую кровь к поверхности головы, где она охлаждается. Но когда мозг перегревается, включается «радиатор»: кровь в этих сосудах начинает течь в обратном направлении. При повышении нагрузки кровь устремляется от кожи в полость черепа. Поэтому в условиях перегрева из-за повышения нагрузки эти вены несут в черепную коробку уже охлажденную кровь, чтобы обезопасить кору. Именно благодаря этому, по мнению Фолка, кора выдерживает столь существенные подъемы внутренней температуры мозга.

Гипотеза перегрева может подсказать нам, почему прямохождение предшествовало резкому увеличению размеров мозга. По всей видимости, «радиатор» снял ограничения на размер мозга и привел к его потрясающему увеличению в ходе эволюции от Homo erectus к Homo Sapiens.

Еще одну догадку высказал польский антрополог Конрад Фиалковский: быстрый рост человеческого мозга был прежде всего связан с защитой клеток мозга от перегрева. Изменения кровотока позволили мозгу беспрепятственно расти, увеличивая тем самым надежность и степень защищенности за счет увеличения количества клеток. Результатом стала параллельная организация человеческого мозга, которую связывают с нашей способностью к многоплановому мышлению.

Две ранних формы организации мозгового кровотока и нынешняя сеть охлаждения

Таким образом, когда человек встал на две ноги и начал перемещаться бегом, отбор двинулся в направлении усиления кровотока и увеличения размеров коры, чтобы защитить мозг от перегрева и способствовать его охлаждению. Всё это в совокупности способствовало развитию животного, способного выносить жару, долгий бег и другие крайности. Большая теплоотводящая кора впоследствии была рекрутирована под другие задачи. Нервные клетки мозга, исходно не имеющие специализации в обработке информации, сумели приспособиться к изменившимся обстоятельствам. И теперь в этом мозге заключены тысячи форм разума.

Кора поражает своей однородностью: любой произвольно взятый небольшой её участок мало отличается от любого другого небольшого участка. И в целом мозг человека похож на мозг любого другого животного. И в мозге мыши, и в мозге женщины кора состоит из одних и тех же клеток и нейронных сетей. Увеличение числа нейронов в мозге обусловлено изменением его размеров, а не плотности: у человека всего в 1,25 раза больше нейронов на кубический сантиметр мозговой ткани, чем у шимпанзе. В квадратном миллиметре поверхности коры около 146 000 нервных клеток. Площадь коры – около 2200 квадратных сантиметров, и всего в ней около 30 миллиардов нейронов (больше, чем думали еще недавно). А площадь коры головного мозга шимпанзе и гориллы – 500 квадратных сантиметров и около 6 миллиардов нейронов.

Объем человеческого мозга настолько больше (примерно в четыре раза) прежде всего в связи с тем, как распределены в мозге нейроны. Часть этого объема уходит на взаимосвязи между нейронами. Благодаря огромному количеству таких взаимосвязей повышается функциональная надежность мозга: если одна из сетей нейронов выходит из строя, её функции может взять на себя другая.

Однако избыток поддерживающих клеток (глии) влечет за собой и еще кое-какие последствия, которых часто не замечают. Точно так же, как центральные части механизма, обмотанные изоляционным материалом, нейроны, окруженные глией и другими клетками, могут сформировать большее количество взаимосвязей. Увеличение размера и возрастание сложности человеческого мозга обусловлены количеством поддерживающих клеток. Глия питает нейроны и, заполняя пространство между ними, дает возможность увеличить число нейронных взаимосвязей.

Рассмотрим, как изменялся мозг в ходе эволюции: изоляция нейронов друг от друга постепенно повышалась, усиливая тем самым и защиту от теплообразования. Дополнительные клетки, окружающие каждый из нейронов, обеспечивали дополнительное изоляционное пространство, благодаря которому в мозге человека намного больше взаимосвязей между нейронами, чем в мозге шимпанзе. И трудно поверить, что здесь работают общепринятые объяснения: усложнение социальной среды, совместное бытообустройство и т. п. Хотя все они, как говорится, подлили масла в огонь.

Давно установленный факт, что для человеческого мозга характерен избыток структурных элементов, подтверждает предположение о том, что если человеку предстоит терять нервные клетки, из последних сил бегая по жаре, то лучше подстраховаться и иметь их про запас. Не такое уж это необычное дело. Например, избыточность в высшей степени характерна для нашей ДНК. Каждая из клеток тела (во всяком случае, при рождении) содержит всю необходимую информацию, позволяющую воссоздать все остальные клетки тела.