Ludzki mózg jest niesamowity. Wyjątkowość każdego umysłu jest zapisana w jego ciągle zmieniających się obwodach. Mózgi istot ludzkich różnią się od mózgów wszystkich innych gatunków zwierząt, ponieważ mózgi wszystkich gatunków zostały dostrojone do ich stylu życia przez miliony lat ewolucji. Mózg pająka jest nastawiony na tkanie sieci i łapanie much, mózg ryby jest nastawiony na życie w wodzie, a ludzki mózg jest nastawiony na ludzkie sprawy.

Spis treści:

  1. Ludzki mózg – co czyni nas ludźmi?
  2. Mózg człowieka – język jako zaawansowana cecha naszego gatunku
  3. Ludzki mózg większy od mózgu szympansa
  4. Mózg człowieka rozszerzył się w wyniku ewolucji
  5. Ludzki mózg – przypadek Genie
  6. Zmiana
  7. Doświadczenie i deprywacja
  8. Mózg człowieka u osób niewidomych
  9. Ludzki mózg – charakterystyka

Ludzki mózg – co czyni nas ludźmi?

Ale jakie funkcje umysłowe oddzielają nas najbardziej od innych zwierząt? Co czyni nas ludźmi? Odpowiedź na to pytanie jest ciągłym poszukiwaniem filozofii, psychologii porównawczej i neuronauki. Zaproponowano wiele pomysłów, w tym świadomość, sumienie, kreatywność, poczucie siebie, umiejętność pamiętania, gdzie i kiedy miały miejsce wydarzenia w życiu, poczucie fair play i moralności, umiejętność rozwiązywania trudnych problemów, umiejętność wymyślać nowe strategie, używać narzędzi i tak dalej. Większość koncepcji rozróżnienia między zwierzętami a ludźmi została zakwestionowana przez przyrodników, etologów i neuronaukowców, którzy widzą słonie opłakujące razem, szympansy uczące innych szympansów nowych umiejętności, które rozprzestrzeniają się w społeczności, lwy mszczące się na hienach, ptaki mają dobry pomysł na co działo się w umysłach innych ptaków, zwierzęta wymyślające sposoby na zdobycie pożywienia, które w innym przypadku byłoby poza zasięgiem (np. wrony wrzucające kamienie do do połowy napełnionego cylindra, aby podnieść żywność unoszącą się na powierzchni wody na dostępny poziom). Ci ludzcy obserwatorzy byli również świadkami, jak makaki podejmują decyzje ekonomiczne w warunkach laboratoryjnych, które są zgodne z wynikami uzyskanymi z wyrafinowanych równań matematycznych znalezionych w podręcznikach współczesnej teorii ekonomii do racjonalnego podejmowania decyzji w różnych sytuacjach ryzyka i nagrody.

Mózg człowieka – język jako zaawansowana cecha naszego gatunku

Chociaż spory o to, co czyni nas ludźmi, mogą nigdy nie zostać w pełni rozwiązane, powszechnie uważa się, że język jest jedną z naszych najbardziej zaawansowanych cech jako gatunku. Ale czy język rzeczywiście jest ludzką specjalnością? Wszystkie zwierzęta komunikują się. Mrówki zostawiają ślady chemiczne, pszczoły tańczą, aby informować się nawzajem o odległości i kierunku źródeł nektaru, a nawet bakterie sygnalizują sobie nawzajem. Nasz najbliższy krewny, szympans, wykazuje bardzo wyrafinowane umiejętności komunikacyjne. Jeden szympans nawiązuje kontakt wzrokowy z innym, który się zbliża, a następnie gwałtownie macha ręką w bok w geście oznaczającym „Odsuń się!” Jest to gest, którego często używają ludzie. Inne polecenia gestów, które wydają się nam niemal intuicyjne, to: „Podążaj za mną” lub „Spójrz tam!” Szympansy często towarzyszą również gestom z pohukiwaniem. Różne dźwięki mogą sygnalizować alarm, plamy jedzenia, przynależność do społeczności, tożsamość indywidualna, zainteresowania seksualne i tak dalej. Nie można zaprzeczyć, że szympansy mają złożony system komunikacji. Ale język, jak my, ludzie, jest formą komunikacji, która wykorzystuje składnię, reguły gramatyczne, konstrukcje semantyczne i odniesienia do pojęć teoretycznych, których można używać do łączenia złożonych idei w jedno zdanie, które czasami jest zbyt długie, na przykład jak ten.

Jakie funkcje umysłowe oddzielają nas najbardziej od innych zwierząt? Co czyni nas ludźmi?

Jeśli wyrafinowany język jest szczególnie ludzki, to w jaki sposób występuje w ludzkim mózgu? W 1861 roku francuski lekarz Paul Broca przeprowadził autopsję mózgu 51-letniego pacjenta o pseudonimie Tan. 1Po wypadku w wieku 30 lat Tan był w stanie wypowiedzieć tylko jedno słowo, a tym jednym słowem było „Tan”. Potrafił rozumieć język i odpowiadać na pytania. Na przykład, jeśli poprosisz go o odjęcie 9 od 13, powiedziałby „Tan Tan Tan Tan”, aby wskazać 4. Broca znalazł uszkodzenie w mózgu Tana z tyłu bocznej strony płata czołowego lewej kory mózgowej. Broca wkrótce miał kolejnego pacjenta, którego mowę skrócono do zaledwie pięciu słów. Po sekcji zwłok mózgu drugiego pacjenta Broca napisał: „Nie będę zaprzeczał mojemu zaskoczeniu graniczącemu z oszołomieniem, gdy stwierdziłem, że u drugiego pacjenta zmiana ściśle zajmowała to samo miejsce, co pierwsza”. 2 Ten stan, w którym pacjenci rozumieją język mówiony, ale nie mogą nim mówić, jest najczęściej związany z uszkodzeniami tylko w tej części mózgu, obecnie znanej jako obszar Broca. Dziesięć lat później inny lekarz, Carl Wernicke, pracujący w Austrii, zidentyfikował inny obszar mózgu, który pod wieloma względami uzupełniał obszar Broki. 3 Obecnie znany jako obszar Wernickego, kiedy ten obszar jest uszkodzony, pacjenci mogą mówić, ale nie rozumieją mowy ani języka pisanego. Mówiąc, pacjenci z uszkodzeniem okolicy Wernickego wybierają niewłaściwe słowa i nie mają sensu. Na przykład zapytani o to, co jedli na śniadanie, mogą odpowiedzieć: „Sznurówki pod starym dębem, śpiewające w słońcu, zawsze takie hałaśliwe, nie wiesz?” i myślę, że odpowiadali właściwie.

Ludzki mózg większy od mózgu szympansa

Gdy te obszary kory mózgowej, które są zaangażowane w tworzenie i rozumienie języka, zostały zidentyfikowane w ludzkim mózgu, stało się możliwe pytanie, czy inne naczelne również mają te obszary mózgu. Odpowiedź brzmi tak. Strukturalne odpowiedniki obszarów Broca i Wernickego zostały zidentyfikowane u małp na podstawie ich pozycji w korze mózgowej, wyspecjalizowanych typów neuronów, które zawierają, ich wzorców połączeń z innymi obszarami mózgu oraz ich funkcji w tworzeniu i reagowaniu na komunikację. Na przykład stymulacja homologu obszaru Broca u makaków powoduje ruchy ust i twarzy podobne do tych stosowanych w mowie. Komunikacja gestykulacyjna u małp jest powiązana z aktywnością w obszarze Broki, a słyszenie wywołań specyficznych dla gatunku aktywuje zarówno obszary Broca, jak i Wernickego u małp, podobnie jak język u ludzi. Więc, obszary te istnieją u naczelnych innych niż ludzie i są połączone w sposób, który może utorować drogę językowi. Jednak u ludzi obszary te rozszerzyły się, zwłaszcza po lewej stronie mózgu. Przeciętny ludzki mózg jest 3,6 razy większy niż mózg szympansa, ale powierzchnia ludzkiego Broca jest prawie siedmiokrotnie większa niż u szympansa.

Mózg człowieka rozszerzył się w wyniku ewolucji

Ponieważ obszary językowe mózgu rozszerzyły się i wyspecjalizowały się u ludzi w wyniku ewolucji, można by przewidzieć, że noworodki mają już skłonność do języka. Rzeczywiście, noworodki (trzy dni i młodsze) reagują na nagrania języka mówionego bardziej niż na język nieludzkich gwizdów. Reagują również lepiej na swój język ojczysty (ten, który słyszeli w łonie matki) niż na język obcy, a także lepiej reagują, gdy język ojczysty jest odtwarzany do przodu, a nie do tyłu — więc wydaje się, że już „wiedzą” wiele ważnych rzeczy na temat język. Badania obrazowania elektroencefalograficznego i funkcjonalnego rezonansu magnetycznego pokazują, że obszary lewej kory mózgowej, w których język jest kodowany i dekodowany, rozjaśniają się u niemowląt, gdy słyszą język. Wybitnie,4, 5 Chociaż język mówiony i pisany może nie być rozumiany lub tworzony przez lata, obszary mózgu są już przystosowane do uczenia się dekodowania i tworzenia języka na długo przed tym, zanim dziecko będzie w stanie mówić.

Jest krytyczny okres dla nauki śpiewu u zeberek. Czy ludzie mają podobny okres krytyczny dla nauki języka? Często przytaczany w tym kontekście jest przypadek amerykańskiego „dzikiego” dziecka o imieniu Genie urodzonego w 1957 r. 6Nienawidzący dzieci i nietolerujący hałasu ojciec Genie uwięził ją w pokoju, gdy miała zaledwie 20 miesięcy. W ciągu dnia przypinał ją do toalety, a wieczorem przypinał do łóżka. Zabroniono jej komunikować się z nikim i była bita lub odmawiano jej jedzenia, gdy wydawała jakiekolwiek dźwięki. On sam nie odzywał się do niej, zamiast tego szczekał na nią jak pies. Została uratowana przez policję i hospitalizowana w wieku 13 lat. Wielu językoznawców pracowało z nią do 18 roku życia, dlatego ten pojedynczy przypadek jest tak dobrze udokumentowany. Genie stała się niezwykle biegła w komunikacji gestami, ale jej umiejętności językowe poprawiły się tylko nieznacznie.

Ludzki mózg – przypadek Genie

Konsekwencją przypadku Genie jest to, że człowiek, podobnie jak zięba, musi słyszeć i tworzyć język we wczesnym okresie życia, aby umożliwić właściwe udoskonalenie architektury neuronowej, która może płynnie dekodować i wytwarzać język. Bez danych wejściowych główne ośrodki językowe atrofii mózgu, jak zdają się wskazywać skany mózgu Genie. Przypadek Genie jest przypadkiem skrajnie pokrzywdzonego, maltretowanego i niedożywionego dziecka, więc nie może być wykorzystany do wyciągnięcia żadnych solidnych wniosków. Niemniej jednak pomysł, że może wystąpić krytyczny okres dla przyswajania języka u ludzi, dobrze współgra z raczej niekwestionowanym faktem, że prawie wszyscy dorośli mają więcej problemów z nauką drugiego języka niż prawie wszystkie dzieci, a najmłodszym dzieciom zazwyczaj najłatwiej jest opanować biegłość. i bez akcentu w drugim języku.

Zmiana

Nasze mózgi można rozpoznać jako wyjątkowo ludzkie na podstawie ich wspólnych cech anatomicznych, jednak istnieje ogromna zmienność między ludzkimi mózgami. 7 Pomiary kilku cech anatomicznych kory mózgowej pokazują, że ludzki mózg jest bardziej zróżnicowany pod względem kształtu, wielkości i grubości różnych obszarów korowych niż mózgi szympansów. Sama wielkość mózgu u ludzi może różnić się nawet dwukrotnie, a wielkość regionu zwykle różni się o tę wartość. Najmniejsza zmienność anatomii mózgu występuje między bliźniakami jednojajowymi. Jednak badania MRI identycznych dzieci bliźniaczych pokazują, że różnice we wzorach fałdowania korowego można wykorzystać do odróżnienia ich ze 100-procentową dokładnością, podobnie jak różnice w ich odciskach palców można wykorzystać do ich rozróżnienia. 8

Te same obszary mózgu mogą wyglądać podobnie, ale funkcjonować w radykalnie odmienny sposób u różnych osób.

Wyobraź sobie zgniatanie dużej pizzy, która w rzeczywistości jest wielkości rozwiniętej kory, aby zmieścić się w ludzkiej czaszce. W miarę wzrostu kora mózgowa kurczy się w skoordynowany sposób. W rezultacie, niektóre gyri i sulci (fałdy spowodowane całym tym zgniataniem) są rozpoznawalne u prawie każdego i są wystarczająco spójne w zależności od osoby, aby uzyskać imiona. Na przykład bruzda centralna, która znajduje się w pobliżu linii podziału między pierwotną korą ruchową a pierwotną korą somatosensoryczną, oddziela płat czołowy od płata ciemieniowego. Ale program zgniatania pizzy nie jest idealnie sztywny, więc sulci i gyri różnią się głębokością, długością i dokładnym przebiegiem, a istnieje wiele innych mniejszych sulci i gyri wzdłuż zwojów kory, które są tak niespójne, że nie mają nazw.

Warto zauważyć, że te części mózgu, w których zwoje są najbardziej podobne u ludzi (np. bruzda centralna), są najbliżej tych części kory mózgowej człowieka, które są najbardziej podobne pod względem wielkości i kształtu do tych u innych naczelnych, a zatem , prawdopodobnie najbardziej ewolucyjnie starożytne regiony kory mózgowej. W przeciwieństwie do tego, regiony o większej zmienności zwojów znajdują się w obszarach asocjacyjnych wyższego poziomu kory (tj. regionach, które rozszerzyły się i szybko ewoluowały u ludzi). Większe zróżnicowanie części kory mózgowej, które są najnowsze i są związane z przetwarzaniem na wyższym poziomie, może wynikać z krótszej historii ewolucyjnej tych obszarów w porównaniu ze starszymi pierwotnymi obszarami czuciowymi i motorycznymi.

Doświadczenie i deprywacja

Te same obszary mózgu mogą wyglądać podobnie, ale funkcjonować w radykalnie odmienny sposób u różnych osób. 9, 10 Na przykład kora wzrokowa osób niewidomych od urodzenia staje się aktywna, gdy czytają one palcami alfabet Braille’a. Tak się nie dzieje u osób widzących. Kora wzrokowa osób niewidomych jest również aktywna, gdy słyszą dźwięki i język, podczas gdy kora wzrokowa osób widzących jest prawie nieaktywna, jeśli w ogóle, przez bodźce słuchowe lub somatosensoryczne.

Mózg człowieka u osób niewidomych

Badania mózgów dzieci niewidomych pokazują, że ich kora wzrokowa dobrze reaguje na język już w wieku 4 lat. Wydaje się prawdopodobne, że kora wzrokowa reaguje na dźwięk i dotyk nawet po urodzeniu i że w ciągu pierwszych kilku lat życia aktywne bodźce wzrokowe eliminują lub tłumią te niewzrokowe bodźce u dzieci widzących, podczas gdy u dzieci niewidomych są one utrzymywane.

Fot.: ncn.gov.pl

Zmiany w korze wzrokowej obserwowane u osób niewidomych od urodzenia kontrastują z tym, co dzieje się u osób niewidomych w wieku dorosłym. Te ostatnie nie wykazują odpowiedzi na język mówiony w korze „wzrokowej”, nawet po dziesięcioleciach ślepoty. Ponadto, gdy wzrok jest przywracany osobom niewidomym jako niemowlęta, nie widzą one tak dobrze, jak osoby, którym przywrócono wzrok po wystąpieniu ślepoty w wieku dorosłym, co sugeruje, że wrażliwy okres występuje we wczesnym okresie życia, kiedy kora wzrokowa staje się bardziej utrwalona dla innych. Jest używany u osób niewidomych, a tym samym staje się mniej zdolny do przetwarzania i przekazywania przydatnych informacji wizualnych. Wniosek, jaki można wyciągnąć z takich ustaleń, jest taki, że kora wzrokowa nie musi być „wizualna”; może przetwarzać inne przydatne informacje, które pojawiają się na jego drodze. Rzeczywiście, może to dotyczyć każdego obszaru kory. 

Ludzki mózg – charakterystyka

Najbardziej charakterystyczną dla człowieka cechą naszego mózgu jest powiększony rozmiar i grubość kory mózgowej, która stała się, przynajmniej anatomicznie, dominującą strukturą nerwową ludzkiego mózgu. Inną cechą ludzkiego mózgu jest niezwykła zmienność między osobami w lateralizacji korowej, wzorach fałdowania, wielkości obszarów i grubości istoty szarej w różnych obszarach kory. Część tej zmienności w mózgu – która koreluje z różnicami w osobowości, funkcjach poznawczych i podatności na różne zespoły neurologiczne i psychiatryczne – wynika z różnic genetycznych. W kształtowaniu mózgu biorą również udział inne czynniki, w tym warunki w macicy, wpływy losowe oraz wczesne wychowanie i doświadczenia z dzieciństwa.

Wreszcie, poza dzieciństwem, mózg nadal się zmienia i aktualizuje poprzez modyfikację synaps. Historia ewolucji ludzkiego mózgu jest zapisana w genomie, ale wyjątkowość każdego umysłu jest zapisana w jego unikalnych i ciągle zmieniających się obwodach synaptycznych. Wydaje się, że to, co czyni nas wszystkich ludźmi, jest również tym, co nas wszystkich różni. Ciało i mózg każdego z nas różnią się od ciała wszystkich innych od momentu narodzin, a różnice te narastają, gdy ostateczne kształtowanie naszych ciał i mózgów odbywa się poza macicą i uwzględnia nasze indywidualne doświadczenia w świecie. Jako ludzie możemy sprawować kontrolę nad środowiskiem, które zapewnia to doświadczenie, więc mogę zostawić was z otrzeźwiającą i być może pocieszającą myślą, że mamy jakąś sprawczość w kształtowaniu struktury i funkcji.

Zaadaptowane od zera do narodzin: Jak zbudowany jest ludzki mózg William A. Harris.

Bibliografia

1. Broca, P. Perte de la Parole: Ramollissement chronique et destroy partielle du lobe antérieur gauche du cerveau. Bulletin de la Société Anthropologique 2 , 235–38. (1861). Przetłumaczone w Berker, EA, Berker, AH, & Smith, A. Lokalizacja mowy w trzecim lewym zwoju czołowym”. Archives of Neurology 43 , 1065–72. (1986).

2. Broca, P. Nouvelle Observation d’Aphémie Produite par une Lésion de la Moitié Postérieure des Deuxième et Troisième Circonvolution Frontales Gauches. Bulletin de la Société Anthropologique 36 , 398-407. (1861).

3. C. Wernickego. Der Aphasische Symptomencomplex: Eine Psychologische Studie auf Anatomischer Basis Breslau: Max Cohn & Weigert (1874).

4. Li, J. Osher, DE, Hansen, HA i Saygin, ZM Wrodzone wzorce łączności napędzają rozwój obszaru wizualnej formy słów. Raporty naukowe 10 , 18039 (2020).

5. Lai, CS, Fisher, SE, Hurst, JA, Vargha-Khadem, F. i Monako, AP Gen domeny widełkowej jest zmutowany w ciężkim zaburzeniu mowy i języka. Natura 413 , 519–23. (2001).

6. Curtiss, S. Genie: Psycholingwistyczne studium współczesnego „dzikiego dziecka”. Perspektywy w neurolingwistyce i psycholingwistyce Academic Press, Cambridge, MA ( 1977).

7. Toro, R. i in. Genomowa architektura różnorodności neuroanatomicznej człowieka.” Psychiatria molekularna 20 , 1011-16. (2015).

8. Duan, D., i in. Indywidualna identyfikacja i indywidualna analiza zmienności na podstawie cech fałdowania kory u rozwijających się niemowląt pojedynczych i bliźniaczych. Mapowanie ludzkiego mózgu 41 , 1985-2003 (2020).

9. Castaldi, E., Lunghi, C. i Morrone, MC Neuroplastyczność w korze wzrokowej dorosłego człowieka. Neurosci Biobehav Rev 112 , 542–52 (2020).

10. Fine, I. & Park, JM Ślepota i plastyczność ludzkiego mózgu. Roczny przegląd Vision Science 4 , 337–56. (2018).