Mózg, najdoskonalszy wynalazek ewolucji. To dzięki niemu opanowaliśmy wszystkie ekosfery na ziemi. Jakie jest jego pochodzenie ?
Najważniejszy przedmiot medycyny - mózg, najdoskonalszy wynalazek ewolucji. To dzięki niemu opanowaliśmy wszystkie ekosfery na ziemi, pomimo że nasze ciało nie jest wyposażone w żadne śmiercionośne wynalazki mięsożerców.
Mózg, a w zasadzie jego komórki - neurony mieszczą się w 2 mm korze mózgu na powierzchni około 2500 cm kw, a jego moc obliczeniowa liczona w skali bitowej wynosi 10 Petaflopów. Wynika to z prostego rachunku - 10¹4 połączeń zmienia swój stan 100 razy na sekundę, co daje 1016 operacji/sek = 10 Petaflopów.
Mózg kontra komputer, kto lepszy ?
Jeden z najszybszych komputerów IBM Blue Gene (zdj. obok) w 2007 roku oferował "porównywalną" moc obliczeniowa używając 294 912 rdzeni procesora IBM PowerPC 450, z których każdy jest taktowany zegarem o częstotliwości 850 MHz. Cztery rdzenie tworzą jeden procesor. Superkomputer ten osiąga prędkość 1 petaflopsa (tysiąc bilionów operacji na sekundę) - jest sto tysięcy razy szybszy niż przeciętny komputer biurowy [1], ale mniej niż poczciwy mózg.
Spójrzcie na rozmiary superkomputera, a znając powyższe rozmiary kory mózgowej, teraz wiemy, że jesteśmy posiadaczami najcieńszego laptopa, który dodatkowo potrafi się sam programować i sam uczyć. Musimy pamiętać, że zaledwie nieznaczny odsetek promila informacji jest przesyłany do naszej świadomości, reszta informacji o naszych układach wewnętrznych jest rozwiązywana poza naszą świadomością
Najszybszym superkomputerem w Polsce jest Galera z Centrum Informatycznego TASK w Politechnice Gdańskiej. Maszyna zarządzana przez system GNU/Linux (dystrybucja Debian), której teoretyczna moc obliczeniowa sięga 50 TFLOPS jest wykorzystywana do obliczeń naukowych. Galera zużywa 500 razy więcej energii elektrycznej niż przeciętne gospodarstwo domowe - nie licząc energii zużywanej do chłodzenia i wentylację pomieszczenia ( nawiasem mówiąc, za chłodzenie maszyny odpowiada 2 tysiące wentylatorów ). Więcej o Galerze Wikipedia
Komputer pamięta, komputer liczy, ale komputer nie myśli. Jedna z marsjańskich bezzałogowych misji eksploracyjnych zakończyła się fiaskiem. ponieważ technik obsługujący komputer pokładowy, przed wystrzeleniem rakiety z kosmodromu zapomniał... postawić kropki na końcu programu komputerowego. To wystarczyło, aby program nie zadziałał.
Nawet z najbardziej zaawansowanego superkomputera najnowszej generacji można zrobić elektronicznego idiotę, każąc mu np. takiej pary liczb parzystych, których suma będzie nieparzysta. będzie się biedził bez końca, żmudnie wykonując miliardy operacji. Człowiek dysponujący bodaj podstawami arytmetyki uzna, że jest niewykonalne. Nasz poczciwy zdrowy rozsądek możliwością oceny przebije w tym przypadku każdy komputer. Z drugiej niedoskonała pamięć, czy nasze ślamazarne tempo obliczeń nie mogą się równać z osiągnięciami współczesnej elektroniki.
Neurony przetwarzają do 500 impulsów/min (średnio30-100 imp./min), czyli fachowo mówiąc, zaledwie do... 8 herców. Współczesne łącza telekomunikacyjne sięgają po szybkości świetlne.
Pas przenoszenia współczesnych światłowodów sięga 100 gigaherców, a przepustowość w jednym włóknie światłowodowym sięga 10 Gb/s, czyli umożliwi przeprowadzenie 6 milionów równoczesnych rozmów telefonicznych!
Natomiast szybkość przewodzenia w najszybszych grubych zmielinizowanych włóknach twoich nerwów ruchowych wynosi 120 m/sek, co daje szybkość tylko 435 km/godz. Pracujące neurony widocznie nie potrzebują świetlnych szybkości, ponieważ w cienkich, niezmielinizowanych włóknach aksonów, przewodzenie odbywa się z prędkością zaledwie l metra na sekundę, czyli 3,5 km/godz. (Martin, 1998). Proces transmisji synaptycznej trwa kilka milisekund, a niektóre transmisje są wręcz spowalniane. Tu porównanie działa a na korzyść komputerów. Mózg przetwarza miliony informacji , których nie jesteśmy świadomi Jednak jeden sygnał z analizatorów zewnętrznych układu nerwowego docierając do mózgu, sygnał ulega „dekompresji", aktywując szereg odległych i strukturalnie niepowiązanych rejonów mózgowych. Według badań Amirama Grinvalda z Instytutu Weizmanna w Izraelu, jeden prosty błysk świetlny odebrany przez oko pobudza w mózgu do współpracy około 10 milionów neuronów, które w czasie krótszym od 1/4 sekundy grupują się w zespół roboczy. Niemniej neurochemiczna „obróbka" bodźca świetlnego którego jesteśmy świadomi to zaledwie drobny fragment wytężonej, bezustannej pracy mózgu, zajętego głównie koordynacją procesów życiowych całego organizmu. Ilość wszystkich informacji, na wszystkich receptorach zmysłowych, jest większa przypuszczalnie o dziesięć rzędów wielkości od tej ilości informacji, którą przetwarza nasza świadomość. Tak czy inaczej, połowa świadomie odbieranych bitów zmysłowych przypada na wzrok, co tłuma-czy na przykład przemożną moc telewizji
Mózg przetwarza ponad czterysta miliardów bitów informacji na sekundę, ale my jesteśmy świadomi zaledwie około dwóch tysięcy. Innymi słowy, na każdy bit informacji, którego jesteś świadom, przypada około dwustu milionów bitów, które mózg przetwarza pod osłoną Twojej świadomości.
Co jednak określa, które bity możemy „zobaczyć”, a które mamy opuścić? Ta najważniejsza, kształtująca życie decyzja dokonuje się z chwili na chwilę, przez cały czas, dniem i nocą, na jawie i we śnie, przez część mózgu zwaną siatkowym układem aktywującym (RAS).
RAS jest terminem naukowym, określającym sieć ścieżek nerwowych u podstawy mózgu, łączącą rdzeń kręgowy, móżdżek i kresomózgowie i działa jako filtr dla wszystkich informacji, jakie mózg otrzymuje ze świata zewnętrznego.Całość układu siatkowego odpowiada za pobudzenie lub hamowanie kory mózgu i rdzenia kręgowego, przyczynia się do utrzymania świadomości i stanu czuwania, kontroluje czynność narządów czucia i napięcie mięśni szkieletowych, zwiększa wrażliwość receptorów, reguluje metabolizm oraz kieruje do ośrodków tylko ważne informacje.
Ten twór siatkowaty filtruje kaskadę nadpływających informacji i szukając tych określonych bitów, które najlepiej pasują do informacji już ustalonej w Twoim mózgu. Wybiera m.in wszystkie informacje sensoryczne ze środowiska i, jeśli są dla Ciebie istotne, przesyła sygnał dokorowej mózgu.
Kiedy z jakiegoś powodu u dziecka nie działa precyzyjnie przypuszcza się, że jest odpowiedzialny za powstanie zespołu objawów nazywanego jako - autyzm.
Czy nasz mózg jest idealny ?
Nasz mózg jest wyjątkowy: ma świadomość, jest zdolny do kreacji, do rozwoju wyższych uczuć. Jednak nauka nie jest w stanie wskazać, co powoduje wyjątkowość ludzkiego mózgu, który niewątpliwie osiągnął szczyt ewolucyjnej piramidy inteligencji. Nie potrafimy udowodnić naszej wyjątkowości np. w sekwencji genów, czy w strukturalnych różnicach produktów genów szympansa i człowieka. Neurofizjologa, neurochemia i genetyka są bezradne: jak do tej pory, jedynym spostrzeżeniem, które może wskazywać na wyjątkowość ludzkiego mózgu, jest niedawno odkryta „zakazana" migracja neuronów embrionalnych z kresomózgowia do międzymózgowia w rozwoju płodowym mózgu, niespotykana u innych gatunków (Helmuth, 2001).
Nie ma pojęcia idealny mózg . Wiele znanych osobistości, wielkich ludzi, którzy przeszli do historii, nie brak cierpiących na zaburzenia neurologiczne. Rosyjski pisarz, Fiodor Dostojewski, o którym mówi się, że sięgnął do najgłębszych zakamarków mrocznych zakamarków człowieka, cierpiał na padaczkę skroniową.
Friedrich Nietsche tworzył swoją filozofię nadczłowieka, cierpiąc na zaburzenia psychiczne w zaawansowanej fazie syfilisu. Chociaż według niektórych źródeł historycznych wymienia się jedynie depresję, choroba brytyjskiego premiera Winstona Churchilla, który obronną ręką wyciągnął Anglię z koszmaru II wojny światowej, składała się z epizodów maniakalno-depresyjnych. Jerzy Fryderyk Haendel skomponował swojego „Mesjasza" w jednym z okresów maniakalnych. Do znanych „jąkałów" należała Marylin Monroe, król Anglii, Edward VI i wspomniany premier Winston Churchill. Na spotkanie ze Stalinem pojechał do Jałty na wpół sparaliżowany Franklin Delano Rooswelt, prezydent Stanów Zjednoczonych. Samotność żyjącego w naszych czasach profesora Stephena Hawkinga, fizyka teoretycznego i astronoma, polega na oddzieleniu umysłu zamkniętego w sparaliżowanym ciele od świata zewnętrznego, z którym komunikacja odbywa się wyłącznie przez komputer
Krótko o ewolucji mózgu
Glista Ascaris pasożytująca w przewodzie pokarmowym ma dokładnie 162 komórki w swym mózgu, plus 92 komórki w obrębie ogona i układu trzewnego. Układ nerwowy pszczoły składa się z około 7 tys. neuronów. Mózgi kręgowców obejmują trzy odrębne struktury, reprezentujących trzy okresy ewolucyjne. Najstarsza, najgłębsze i najmniejszej powierzchni jest czasem nazywana "gadzim" mózgiem to - pień i rdzeń przedłużony. Tak jak u gadów kontroluje serca, płuc i innych organów życiowych. Odpowiedzialny jest za agresje, kojarzenia i reakcji na bezpośrednie zagrożenie.
Ssaki ewoluowały w układzie limbicznym. To on otacza pień mózgu. Jego część nazwana podwzgórzem zajmuje się m.in termostałością i utrzymuje nasze organizmy w stałej temperaturze. Gady są zmiennocieplne. czyli bardziej uzaleznione od aury pogodowej.
Układ limbiczny jest odpowiedzialny za powstawanie emocji ( afektów). Emocje z punktu widzenia gatunku służą w relacjach rodzinnych - wychowania potomstwa, czy społecznych tworzenia zorganizowanej lokalnej społeczności.To gwarantuje wychowanie dzieci nawet przy braku rodziców. Takich zachowań nie obserwowano na porzednim szczeblu drabiny ewolucyjnej, czyli gadów. Daje to dużą przewagę w środowisku.
Kory mózgu (lub neocortex) jest najnowszą, najbardziej leżąca zewnętrznie częścią mózgu. Najstarsze ssaki, np. oposy,czy dziobaki, mają jedynie cienką warstwą kory mózgowej. Niewiele więcej mają jej inne zwierzęta, chociaż jest reguła, że drapieżcy mają więcej. Najwięcej mają małpy - naczele ( szympans, goryl ,orangutan). Ludzi mają średnio 3 razy więcej kory niż małpy naczelne.
U przodków ludzi stwierdzono szybką ewolucję kory mózgowej, podczas gdy starsze obszarach mózgu nie ulegały zmianie.
Możliwości ludzkiej kory mózgowej wykraczają poza funkcją zdobywania żywności , czy zdobywania nowych umiejętności przetrwania, jak dzieje się to u innych ssaków. Nasze mózgi mogą myśleć w abstrakcyjnie o tym świadczy m.in komunikacja za pomocą symboli (np. język) . Kora pozwala nam korzystać z własnych doświadczeń i innych, przewidywać przyszłość, ale przede wszystkim potrafi się uczyć, czemu też służy jej następna funkcja pamięć.
Co zawdzięczamy neadertalczykowi ?
Nasi przodkowie pierwsze kamienne narzędzia używali ok . 100000 pokoleń temu. Milion lat temu, mózgi ówczesnych homnidów mózgi zwiększyły się 2-krotnie.
500000 lat temu, mózgi naszych przodków były prawie tak duże jak obecne. Jest to okres rozpowszechnienia się użycia ognia. Z taką umiejętnością można był już migrować na inne chłodniejsze tereny. Ekspansja po nowe tereny ruszyła w kierunku Europy i Azji z Afryki. Na tych terenach doszło do kontaktów z człowiekiem neandertalskim, (Homo neanderthalensis) To – wymarły gatunek hominida z rodzaju Homo, przez niektórych klasyfikowany jako podgatunek Homo sapiens. Żył od ok. 400 000 do ok. 24 500 lat temu Amerykańscy genetycy stwierdzają, że w ciągu ostatnich kilkudziesięciu tysięcy lat przedstawiciele gatunku Homo sapiens prawdopodobnie wielokrotnie krzyżowali się z tymi przedstawicielami rodzaju Homo - pisze "New Scientist". W efekcie krzyżówek europejscy Neandertalczycy mogli przekazać nam gen, dzięki któremu staliśmy się mądrzejsi!?!. Amerykański genetyk Bruce Lahn z University of Chicago twierdzi, że zidentyfikował kawałek DNA, który przejęliśmy od neandertalczyków. W trakcie badań uczony skupił się na genie odpowiedzialnym za produkcję mikrocefaliny, białka odpowiedzialnego rozwój mózgu. Mutacje tego genu powodują chorobę zwaną mikrocefalią, charakteryzującą się poważnym niedorozwojem mózgu. Lahn odkrył, że jeden z wariantów tego genu pojawił się w naszym DNA prawie 40 tysięcy lat temu. Oczywiście mógł pojawić się na skutek mutacji. Jednak badania haplotypów wykazały, iż mutacja musiałaby zajść przynajmniej milion lat temu. Co to oznacza? Nowa wersja genu odpowiedzialnego za powstawanie microcefaliny wyewoluowała w gatunku, który dał początek neandertalczykom, a ci niespełna 40 tysięcy lat temu przekazali go nam.
Jednak nie znaczy to jednak, że inteligencję zawdzięczamy komuś kto nie umiał mówić i nie znał narzędzi, bo tak sądził Darwin?
Darwin się mylił, w świetle dzisiejszych odkryć Neandertalczyk wytwarzał narzędzia kamienne i drewniane, praktykował pochówek rytualny swych zmarłych, zajmował się myślistwem i zbieractwem, potrafił rozniecać ogień. We Francji, w jaskini La Chapelle-aux-Saints, odkryto płytki grób ze szkieletem w pozycji embrionalnej, pokrytym czerwoną ochrą. Obok ciała pozostawiono: narzędzia, kwiaty, jajka i mięso. Świadczy to o czci oddawanej zmarłym, wierze w życie pozagrobowe i istnieniu praktyk religijno-magicznych (Wikipedia).
Porównanie materiału genetycznego obu gatunków wykazuje różnice w zaledwie ułamku procenta. Jednocześnie stwierdzono istotne różnice genetyczne pomiędzy samymi neandertalczykami. Odkrycia w Portugalii (Lagar Velho), Rumunii (Pestera cu Oase) i na Morawach (Mladeč) sugerują, że mogło dochodzić do krzyżowania się H. neanderthalensis i H. sapiens. Na tej podstawie wysunięto hipotezę o możliwości wchłonięcia neandertalczyków do populacji współczesnego człowieka.
To że ewolucja trwa w naszym gatunku to fakty. Opublikowane niedawno badania genetyków z University of Chicago. Wykryli w naszym genomie blisko 700 miejsc, które zmieniły się naprawdę niedawno – w ciągu ostatnich 15 tysięcy lat (w skali ewolucji to jakby przed godziną). Zmiany te zostały wywołane przez przekształcenia środowisk które zajmujemyi dotyczą rożnych elementów naszych organizmów.
Przekonany o tym, że nasza ewolucja wciąż trwa, jest także wspomniany wyżej Bruce Lahn z University of Chicago. W zeszłym roku opublikował pracę, z której wynika, że istnieją dwa geny zaangażowane w rozwój mózgu, które pojawiły się bardzo niedawno w historii człowieka. Jeden powstał w okresie między 14 a 60 tysiącami lat temu i dziś ma go 70 procent ludzi. Rzadko występuje w subsaharyjskiej Afryce. Drugi jest sprzed około 14 tysięcy lat i dziś ma go jedna czwarta populacji, przy czym częściej obserwuje się go u mieszkańców Europy i Środkowego Wschodu. Obie mutacje musiały powstać po wyemigrowaniu ludzi z Afryki.wiecej w artykułach
Zadbaj o mózg, a będziesz żył dłużej
Bardzo dbamy o swoja urodę, jak bardzo wystarczy spojrzeć na ilość kosmetyków w łazience. Dbamy o stan swojego serca, o odporność organizmu, o nerki o gardło, ale czy ktoś słyszał aby ktoś mówił „ muszę zadbać o swój mózg”. A przecież to jest najważniejsze i najbardziej skomplikowany narząd organizmu. Jego śmierć to również śmierć organizmu. W sytuacji permanentnego głodu, organizm do ostatniej chwili oszczędza mózg kosztem innych organów. Sekcje Żydów wykonywane w getcie warszawskim wykazywał zanik wielu narządów, ale nigdy nie mózgu.
Zostało wykazane że takie czynniki jak „ trening” mózgu i odpowiednia dieta przyczyniają się od lepszej jakości życia równocześnie z wydłużeniem okresu jego trwania. Są to główne czynniki, które zależą li tylko od naszej samodyscypliny, ale o tym o następnych artykułach.