Реализация синтеза информации в мозге

Отличие разума живых существ от объектов и процессов неживой природы задано тем, что формирование абстракций есть первичная исходная особенность всех нервных систем. Поэтому термин - абстракция - констатирует тот факт, что разум формируется в нервной системе видов жизни и в её органе - мозге. Это утверждает однородность понятия о разуме для всех форм жизни.

Отличие разума человека от разума остальных форм жизни связано с понятием цели.

Для простейших форм жизни (как в примере пьявок в параграфе 3 этой главы) цель есть выживание выживающих. Нервная система пьявки с помощью отбора из случайностей, ограниченных условиями, сформирована так, чтобы удовлетворять этой цели.

В терминах энтропии-информации такая цель есть равновесие, то есть главная предельная “цель” и в неживой природе. Достижение её (если это возможно) задано движущей силой прогрессивной эволюции жизни [3], [12]. Её, в частности, реализует участие индуцированных переходов при любых формах систем, стремящихся к равновесию (см. главу IV). С участием нейромедиаторов эта цель руководит метаболизмом форм и видов жизни. В неё входят примеры возникновения конкретных частных целей для живого организма, исходя из общего для живой и неживой природы закона роста энтропии-информации (второго начала термодинамики). Нервная система работает всегда с абстракциями, но для организмов в целом они приводят к физико-химическим целям.

Человек в работе своего разума имеет такие же цели на уровне заимствованных у своих предшественников вегетативных отделов нервной системы и мозга. Но в отличие от животных, мозг человека способен формировать абстрактные цели, связь которых с выживанием далеко не прямая и не простая.

Отличия разума человека от разума природы в том, что

ѕ цель в работе разума сформулирована самим разумом;

ѕ прошлое восстановимо только в частных случаях;

ѕ запоминание эфемерно.

Синтез информации связан с возможностью возникновения тупиков равновесия. Природа преодолевает их пассивно в том смысле, что память условий существует независимо от синтеза информации.

Человеческий разум преодолевает тупики равновесия активно. Это означает, что в дополнение к внешним, не зависящим от него условиям, он вводит свои. Они существуют и запомнены эфемерно - только тогда, когда существуют особи, их сохраняющие. Это есть главное отличие разума природы от разума человека.

Условия при синтезе информации в неживой природе заданы предыдущими иерархическими ступенями её синтеза. Они запомнены как материальные объекты и процессы. Запоминание для форм жизни, не обладающих разумом человека, контролируется естественным отбором. Вымирание отбраковывает те условия в работе нервных систем и мозга, которые несовместимы с выживанием вида. Запоминание в иерархии синтеза информации при работе мозга человека - эфемерно. Запоминание с помощью разума условий не всегда защищает от многократного использования таких условий, которые отбор уже забраковал как наносящие ущерб выживанию человека. Собственно человеческий разум имеет предшественников у животных. Это их способность к игре - действиям избыточным по отношению к функциям выживания, в которых участвуют сложные абстракции переменных, определяющих выживание. Эти же зачатки демонстрирует, например, любопытство сорок к бесполезным им предметам или способность самцов птицы-шалашника строить “дом”, не используемый потом функционально.

Введенные в [2] - [11] и в этой книге принципы позволяют сформулировать и использовать понятие о разуме природы:

Разум природы есть физические процессы иерархического синтеза энтропии-информации как физической переменной, выраженной функцией комплексного переменного, включающие в свои критерии запоминания принцип максимума производства энтропии (максимума способности к превращениям).

Ещё раз подчеркну главное отличие разума природы и разума человека. Оно состоит в том, что для разума природы условия при синтезе информации заданы в виде физико-химических законов (семантической информации) независимо от существования разума. Их формируют предыдущие ступени синтеза информации.

Разум человека значительную часть условий при синтезе информации формирует сам. Семантическая информация для разума человека выражается использованием им законов и результатов логики. Долговременность и однозначность условий для разума природы противопоставлена эфемерности условий для разума человека.

Филогенетически разум здорового человека заимствует однозначные запреты взаимодействий, наносящих ущерб организму, характерные для разума животных. Их запоминание у животных контролировал метаболизм и его результаты. Выживание выживающих уничтожает особи, популяции, виды, которые нарушают эти запреты. Человек может использовать свой разум для того, чтобы нарушить запреты, гарантировавшие выживание животных.

Сознание само формирует свои законы (условия). Они конкурентоспособны с филогенетическим наследием. Разум человека определяет в абстрактной терминологии произвольно заданных аксиом самого разума, что необходимо для выживания выживающих. Эти аксиомы разные на разных уровнях исторического и социального развития как человечества в целом, так и его локальных сообществ.

По генетическому, образовательному, социальному уровню в технологически и социально продвинутом обществе диапазон индивидуальности одновременно сосуществующих особей перекрывает исторический интервал многих тысячелетий. В результате нет гарантий, что введенные разумом человека аксиомы будут соответствовать требованиям выживания выживающих для человечества в масштабах Земли.

Стремление к максимуму беспорядка, разрешённому условиями, есть основной закон природы. Самоуничтожительные для жизни аксиомы не противоречат этому закону. Но для тех видов жизни, которые не обладают развитым сознанием, участие естественного отбора ограничивает их существование. Контроль этого - выживание выживающих. В результате самоуничтожение видов есть элементарная систематическая реальность эволюции жизни. Более того, это доминирующая реальность, так как вымерло более 99,9% видов, когда-либо существовавших на Земле. Только кажется, что погибли они от внешних причин. Изменение внешних условий уничтожает вид тогда, когда в закреплённые реакции особей не входит противодействие им. Реакции особи есть выражение разума данного вида жизни.

Разум человека способен находить противодействие для вновь возникающих обстоятельств. В этом его преимущество. Но и в этом же его недостаток - память человеческого разума эфемерна. История человечества многократно подтверждает это. Разум человека произволен в запоминании исходных для него аксиом как итогов предыдущих уровней иерархии синтеза информации. Он не защищён от синтеза аксиом, уничтожительных для жизни в целом.

Вымрет человечество, как вымирали многие виды жизни на Земле, если не использует возможности своего разума для самосохранения, несмотря на эфемерность памяти своего разума.

Запреты войн и разрушительного оружия обсуждаются тысячелетия. Это только в той степени, которая отражена в религиях и их письменных документах. Добавлять что-либо в эти обсуждения не буду. Важно, что в прошлом войны и их оружие не могли привести к тотальному уничтожению человека как биологического вида (хотя это и видоизменяло генофонд и даже ликвидировало популяции). Но развитие человечества устранило это ограничение. При том даже в более сильной форме, чем до этого снизили барьер самоуничтожения нервно-паралитические газы и атомно-водородные бомбы. Повторю из предыдущего.

Жизнь могла эволюционировать в сторону иерархического усложнения только потому, что количества информации, отличающие друг от друга бактерии, намного больше чем количества информации, которые отличают виды на старших ступенях иерархии жизни - изменчивость и отбор из неё для старших ступеней иерархии жизни всегда происходят быстрее, чем для микробов. Поэтому болезни не приводят к тотальному уничтожению жизни в целом. Но плата за это имела характер глобального катаклизма в масштабах всей Земли. В главе III я писал, что за возникновение терпимости к болезням и иммунитета жизнь заплатила в конце Кембрийского периода вымиранием 99% процентов возникших в нём видов. Возбудители болезней, против которых биологические виды жизни не могли бороться, оказались уничтожены потому, что вместе с ними погибли сами эти виды. Слишком вирулентные бактерии вымирали потому, что вымирали экологические ниши их существования. Большие информационные барьеры на младших иерархических ступенях эволюции жизни ограничивали их возрождение на основе изменчивости.

Создавая бактериологическое оружие человек с помощью своего разума и возможностей технологий занят тем, что искусственно повышая вирулентность известных бактерий преодолевает барьеры, созданные вымиранием видов жизни. Но бесспорный результат селекционных и генетических манипуляций человека состоит в том, что созданные им новые виды и разновидности жизни генетически неустойчивы. Они видоизменяются. И очень быстро. И непредсказуемо.

Можно спорить о том, какова вероятность изменения искусственных вирусов и бактерий - оружия, приводящего их к такой свободной природной форме, которая тотально уничтожительна для человека как биологического вида. Но это цифры, которые могут иметь порядок величины 0,1% - 99%. Если человек снимает барьеры изменчивости бактерий и вирусов, созданные сотнями миллионов лет эволюции жизни, то дальше бактериологическое оружие даже не надо применять так, как для него запланировано. Рано или поздно какой-то бак с бактериями проржавеет, кто-то забудет закрыть какой-нибудь кран или крышку, найдётся безграмотный психически больной террорист на уровне индивидуума или правителя государства - и всё. Исправить это будет невозможно даже, если запретить все перемещения людей не только на самолётах, но и пешком. Кыштымская авария на Урале в мирное время привела к радиоактивному заражению на тысячелетия благодатных земель, площадь которых сопоставима с площадью иных европейских государств. Её причина - самая повседневная мелкая авария обыкновенного водопровода.

Разум человека a priori не содержит в себе гарантий выживания и процветания человечества. Для их создания он должен работать в этом направлении, преодолевать те особенности законов природы, которые поощряют самоуничтожение человечества как результат особенностей его разума. Их корни содержатся в причинах, которые направляли эволюцию в сторону роста мозга и возникновения человеческого разума.

Почему эволюция жизни привела к разуму человека?

Преимущества, которые создаёт разум человека, сложным косвенным образом влияют на его выживание как биологического вида. Они проявляются в результате длительного обучения на протяжении многих поколений. Поэтому их прямое участие в естественном отборе затруднено. Для направления эволюции в сторону роста мозга должна существовать прямая биологическая причина. Она впервые найдена в [2] и пояснена [86], [131]. Положительная корреляция действия мужских половых гормонов на рост мозга и на плодовитость есть первичная причина эволюции в направлении к разуму человека. Поясню.

В 1986 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена Р. Леви-Монтальчини совместно с С. Коэном за открытие и исследование фактора роста нервов. Существует белок, не являющийся гормоном, который стимулирует рост нервной ткани. Если этот белок локализован в пространстве, то рост происходит в направлении областей его выделения или существования. Особо наглядно и эффективно действие фактора роста нервов в эмбрионах. Найдены варианты таких белков, специфических по видам нервных клеток, ростом которых они управляют. Установлены антитела, разрушающие фактор роста нервов. То есть управление ростом нейронов, их дендритов и аксонов происходит с одновременным участием положительных и отрицательных обратных связей, позволяющим (как показано в параграфе 9 главы VII) избирательно усиливать конкретные эффекты. Синтезом фактора роста нервов управляют мужские половые гормоны (андрогены), действующие по принципу большей продукции фактора роста нервов при большей концентрации андрогенов. Естественно, что при этом в число условий конечного эффекта входят и вариации чувствительности рецепторов гормонов.

Описанное выше определяет особенность высших форм жизни, в частности, млекопитающих - размерами тела и ростом мозга управляют разные гормоны. Ростом тела - преимущественно соматотропин. Ростом мозга управляют мужские половые гормоны (андрогены).

Мужские половые гормоны непосредственно ответственны за активность и плодовитость самцов. Они присутствуют в организмах самок и определяют их темперамент. Возникают специфические условия для случайностей при оплодотворении, которые создают прямую положительную корреляцию плодовитости и роста мозга. Но случайности размножения и онтогенеза особей ограничены и другими условиями, а потому в этой корреляции возникают особенности. Основные из них определяются тем, что, как и любые другие гормоны, андрогены имеют в организмах множественные функции. Они анаболики, то есть стимулируют мышечную силу. Они участвуют в формировании агрессивности поведения. Это задаёт условия для случайностей, которые приводят с помощью отбора к разным ветвям эволюции приматов. Решающее в этом есть общее и различное в особенностях полового размножения млекопитающих и приматов. Большинство млекопитающих имеет сезонность размножения, которую реализует специфическая физиология самок. Её выражает сигнал самцам о готовности яйцеклетки к оплодотворению в виде течки.

Исходные условия для сроков размножения уходят очень глубоко в самые основы биохимии и физиологии жизни. Они связаны с сезонными изменениями температуры, пищевых ресурсов, активности антагонистов в экологической нише. Но в пределах этих условий сигнал течки и его сроки задаёт запомненный выбор из случайностей. Поэтому у разных видов млекопитающих диапазон реализации сроков течки очень широкий. Он начинается от её отсутствия у кроликов, для которых сам акт оплодотворения стимулирует готовность яйцеклетки. Результат - их огромная плодовитость. Мыши, у которых созревание яйцеклеток происходит очень быстро, имеют дискретные сигналы течки, но их частота высокая. Опять это даёт огромную плодовитость. Остальные млекопитающие имеют преимущественно сезонные по временам года пищевые ресурсы ограниченного объёма. Это приводит к формированию отбором строгой привязки периода размножения к временам года. Это стимулируется и тем, что слишком высокая плодовитость часто недостаток для выживания. Для сезонного размножения сигнал течки решающий. Для человека оплодотворение случайно, так как у женщин сигнал течки отсутствует. Размножение людей возможно только в том случае, если сексуальное поведение становится самоцелью.

Случайности есть именно и только случайности. Как видно из приведенного выше перечисления, условия формируют для запоминания с помощью выживания выживающих разные варианты во всём возможном диапазоне случайностей для сигнала течки - эструса.

Запоминание любых случайных реализаций размножения вводит в выживание выживающих новые условия. В частности, выраженная сезонная течка приводит к силовой конкуренции самцов за возможность оплодотворения. Поскольку андрогены одновременно влияют и на рост мозга, и на силу, течка приводит к отбору, при котором поддерживается и усиливается влияние андрогенов на мышечную силу.

В это вмешивается группа условий, связанных с выбором из случайностей, определяющих время созревания детёнышей. Важным для выживания вида является срок созревания детёныша до такого состояния, когда он может самостоятельно защищаться от опасностей, например, хотя бы убегать с достаточной скоростью. Это становится важным условием при отборе. Диапазон реализованных случайностей защиты детёнышей огромен. Например, у некоторых копытных в саванне, плотно населённой в том числе и хищниками, защитой от вымирания из-за беспомощности новорожденных становится одномоментность рождения детёнышей у всех самок на больших площадях. Как она синхронизируется пока неизвестно, но результат заключается в том, что хищники “не имеют холодильников” для запаса впрок, а в короткий срок съесть весь приплод не в состоянии. Способность детёнышей созреть для бега за время переваривания хищниками пищи сохраняет вид от вымирания.

Наиболее важное в защите детёнышей есть их рождение в состоянии, когда онтогенез в основном сформировал нервную систему и мозг. Для этого детёныши млекопитающих уже при рождении должны иметь относительно большую голову с твёрдым черепом. Передвижение на четырёх ногах приводит к тому, что скелет млекопитающих имеет форму арки, к которой подвешены внутренние органы. Большой и твёрдый череп не создаёт препятствий для рождения детёнышей.

Синтез информации есть основа одновременно и анатомии, и функционирования нервных систем и мозга животных. Сознание животного формируют внешние и внутренние воздействия - явное или неявное обучение. Его результат не только перераспределение нейромедиаторов и нейропептидов, но и рост новых анатомических связей нейронов.

Рис 9.9

Электрические заряды на мембранах нейронов стимулируют неустойчивость их роста, приводящую к дендритам, аксонам и их ветвлению (см. главу VII). Интенсивностью и направлениями роста связей между нейронами управляет фактор роста нервов. Синтез информации есть, в частности, обучение. В его процессе, происходящем для мозга и нервных систем в схемах типа рис. 9.1, важнейшим является установление экстремумов энтропии-информации и её производства, включающее в себя фактическое вырастание новых связей нейронов. В [14] я назвал такой процесс - “обучение прорастанием”. Оно значительно в начальный период роста организма после рождения. Ветвление нейронов в мозге ребёнка в возрасте 1 год и 3 месяца показано на рис. 9.9 (слева) и в возрасте 2 года (справа). Наглядно виден результат обучения прорастанием.

Твёрдый череп ограничивает рост мозга после рождения. Но ранняя самостоятельность детёныша очень важна для выживания выживающих, а потому такое ограничение не противоречит работе естественного отбора. Устанавливается равновесие объёма и структуры мозга, при котором его кора (как отражение высшей нервной деятельности) существует и работает в разных вариантах своего объёма по отношению к мозгу в целом. Примеры приведены на рис. 9.10.

Рис. 9.10

Филогенетически более древние отделы мозга в процессе иерархического роста его объёма мало изменяются в размерах. Возникновение и увеличение доли иерархически старших отделов мозга требует роста объёма черепа. Гипертрофия объёма коры головного мозга у человека возникает самопроизвольно на основе общего закона избыточности энергетики метаболизма. Ограничивает её величину при отборе конкуренция преимуществ твёрдого черепа для выживания детёнышей и больших возможностей разума взрослой особи. Доля коры в общем объёме мозга преимущественно отражает его абсолютное увеличение, так как объём младших ступеней иерархии мозга, как упоминалось, приближённо сохраняется. Увеличение объёма мозга у человека настолько велико, что его иерархически старший отдел (кора мозга) более, чем в восемь раз, превышает младшие.

Гипертрофия коры мозга выводит на первый план условия и случайности, связанные с выживанием ребёнка после рождения, но в специфической форме - новорожденный у человека обязательно беспомощен, так как его гипертрофированная кора мозга принципиально не может быть “обучена прорастанием” до рождения. Она в основном используется для обработки внешних сигналов и их связей с метаболизмом, а условий для этого в утробе нет. В это дополнительно вмешивается анатомия.

Одной из решающих для роста мозга запомненных случайностей становится способ передвижения приматов, который использует две ноги и вертикальное положение тела (а не четыре, как у животных и обезьян). Сами по себе преимущества прямохождения для выживания выживающих невелики. Виды, использующие прямохождение, не имеют особой ценности и незаменимости связанной с этим генетической информации (см. определение этих понятий в главе I). Однако в её состав входят изменения анатомии скелета и ягодичных мышц, без которых в силу законов механики прямохождение невозможно.

Многие млекопитающие (например, суслики или медведи) используют вертикальное положение тела с удержанием равновесия на двух ногах как временное состояние. Для обезьян характерны самые разные положения тела, в частности, вертикальное для них становится менее экзотическим. Однако их анатомия не позволяет ему стать доминирующим. Поясню механику этого как её описал О. Лавджой [160].

Для удержания тела вертикально необходимы мышечные “растяжки”, подобные тросам, удерживающим разнообразные стержневые мачты. Их нужно крепить к площадке, на которую опираются суставы ног. Её образуют тазовые кости. В результате арка скелета животных исчезает и рождение детёнышей происходит через отверстие в тазовой кости (рис. 9.11). Возникает условие, ограничивающее размер черепа. Прямоходящие приматы с твёрдым черепом получают ограничение размера мозга, которое сильнее, чем у четвероногих предшественников.

Рис. 9.11

Случайность в этом создала возможность компромисса - рождение недоношенного детёныша с мягким черепом. Эволюция и отбор в этом проявляются как сложный компромисс прочности костей, усилий для поддержания вертикального положения тела с помощью ягодичных мышц, площади их крепления к тазовым костям. Анатомический итог этого компромисса, потребовавший для выбора из случайностей и запоминания около пяти миллионов лет эволюции прямоходящей ветви приматов, выражают небольшие изменения отверстия в тазовых костях, показанные на рис. 9.11. Вверху этого рисунка схема тазовых костей скелета “Люси” - самки австралопитека, жившей около 3,5 - 3,8 миллионов лет назад, кости которой были найдены в Африке в 1974 г. Внизу рисунка тазовые кости современной женщины.

Ни “Люси”, ни современная женщина рожать детей с твёрдым черепом не могли. Прямохождение должно было стать одним из тупиков эволюции на уровне отдельных особей - тех самых “промежуточных форм”, следы которых и найти-то невозможно. Прямоходящие приматы были на грани вымирания и по многим силовым признакам. Они выжили потому, что группировались в стада (кстати, это же характерно для большинства обезьян). Несамостоятельность новорожденного перестала быть категорическим запретом на выживание вида. Мягкий череп детёнышей перестал быть условием для отбраковки.

С самого начала изменения тазовых костей прямоходящих самок приматов поставили их на грань выживания. Как подчеркивалось в параграфе 3 главы III, переходные формы и особи при видоообразовании палеонтологически обычно не сохраняются. В статистике проб и ошибок, которая привела от тазовых костей “Люси” к современной женщине, переходные особи умирали при родах. Но в результате возникли на этом пути мы сами (и не так давно). Поэтому, несмотря на предшествующий отбор, условия, налагаемые тазовыми костями, настолько критичны, что следы переходных особей наблюдаемы и сегодня - малые отклонения в размерах отверстия в тазовых костях или головы плода совсем недавно были не редкой причиной смерти матери и/или ребёнка при родах. Практически полный перенос родов в больницы и обыденность кесарева сечения как способа родов в большинстве случаев вывели эти вариации из числа летальных, но они существуют постоянно.

Решающая случайность для возникновения гипертрофированной коры головного мозга человека оказалась связанной с тем, что изменения женского организма, поставившие предков человека на грань вымирания, не исчерпывались только недоношенностью и мягкими черепными костями детёнышей. Выжившие прямоходящие предки человека испортили себе систему размножения, заимствованную у млекопитающих. У них где-то в прошлом (постоянно или с возвратами назад) оказался потерянным сигнал течки при размножении. Одна из причин этого опять-таки в беспомощности детёнышей. Она настолько велика, что сезонность рождения потеряла ведущую роль для выживания вида. Длительность выращивания детёнышей, перекрывающая годовые сезоны, вывела сигнал течки из под контроля естественного отбора.

Относительная беспомощность детёнышей в той или иной мере сопровождает все формы жизни с развитым мозгом. Она стимулирует семейную или стадную социальную организацию животных сообществ, позволяющую коллективно защищать детёнышей и обеспечивать их питанием при ослабленной зависимости от времён года. Поэтому мягкий череп окончательно заблокировал для прапредков людей направление эволюции, когда в сохранении потомства существенно участвует уровень развития детёнышей в короткие сроки после рождения. Жёсткая привязка сроков размножения к временам года потеряла значение фактора выживания. Вспомните приведенный пример одного из видов копытных в саванне - если потомство у них на всей территории обитания не родится в один день, то они вымрут. Даже у далёких предков человека о подобных сроках созревания детёнышей и речи быть не могло.

У прямоходящих предков человека возник исторический стресс выживания, связанный с необходимостью воспроизвести потомство в условиях, когда это невозможно предыдущими способами. В таких условиях вероятность случайной потери не контролируемого отбором сигнала эструса практически равна единице. Это характерно и для некоторых из существующих видов обезьян. Например, мелкие обезьяны - бонобо - отличаются человеческими формами секса со всеми мыслимыми и немыслимыми его нормальными и извращёнными формами.

И дальше беспомощность детёнышей продолжает вносить решающий вклад в эволюцию человеческого мозга. Громоздкое и малоподвижное из-за беспомощности детёнышей стадо (потом превратившееся в племя) должно максимально долго оставаться на месте или перемещаться в небольшом ареале, используя естественные прикрытия мест своего обитания. За счёт этого возникают экологические проблемы, так как исчерпываются пищевые ресурсы в ближней окрестности стада. Поэтому охота, собирательство требует всё большего времени отсутствия в стаде самых сильных его членов.

Как подчеркивалось выше, андрогены одновременно влияют как на рост мозга, так и на мышечную силу и общую выносливость организма. В этом, как и в любой гормональной регулировке организмов, есть широкий диапазон абсолютных и относительных отклонений от среднего (см., в частности, главу IV). Его альтернативы выражают мужские особи, у которых давление андрогенов на мышечную силу больше, чем на рост мозга, и обратные - которые более умные, чем сильные.

Обеспечение племени пищей выводит за его пределы на длительные сроки тех мужчин, у которых велико давление андрогенов на рост силы. Те особи, которые слабее, остаются в племени. Но сигнала течки и биологической сезонности оплодотворения нет. Поэтому, вопреки силовой иерархии племени, больше потомства дают те особи, у которых давление андрогенов генетически даёт потомство с большим мозгом.

В эволюции жизни случайности присутствуют всегда и везде. Поэтому реально в описанной выше схеме нет подчёркнутой однозначности. Соотношения в передаче потомству давления андрогенов на рост мозга и на рост силы в истории человечества были случайны. А потому и результаты были различны. Среди тупиковых ветвей эволюции человека были гигантопитеки и мегантропы, отличавшиеся большим ростом и большой мышечной силой. Они вымерли. Точные причины этого сегодня установить непросто. Однако следует обратить внимание, что существует не слишком частая болезнь, внешним признаком которой является гипертрофированная высота индивидуума - гигантизм. Её возникновение достоверно связано с генетической наследственностью (хотя есть и случаи её травматического и опухолевого происхождения, если повреждения возникают в определённых древних отделах мозга). Гормональное проявление гигантизма есть увеличение производства соматотропина в период интенсивного роста, начиная от 12 - 15 лет. Среди признаков гигантизма есть умственная отсталость, атрофические изменения половых желез, т. е. патологическое уменьшение продукции андрогенов. В какой мере и какие подсказки о причинах тупиковости силовой ветви эволюции человека даёт эта болезнь? Ответа пока нет.

Достоверным экспериментальным фактом является высокая концентрация андрогенов в организме матери и в плоде в конце утробного развития, а также примерно одинаковая и относительно высокая продукция андрогенов у мужских и женских особей в период интенсивного роста мозга после рождения (см., например [161], где приведены данные для мышей). Прямохождение приводит к рождению детёнышей с мягким черепом. Но оно становится источником эволюции на основе отбора в сторону роста мозга потому, что создаёт дополнительные возможности после рождения для давления андрогенов на рост мозга. Мягкий череп есть случайное условие, приводящее к новым возможностям действия случайностей, генетически возникших и запомненных ранее.

Закономерность, приводящая к мозгу человека, есть избыточность производства энергии для метаболизма, разрешающая рост зачатков любого органа до размеров, ограниченных другими, не энергетическими условиями.

Запомненная на предыдущих уровнях иерархии случайность в этом - андрогены, реализующие положительную корреляцию между размножением и ростом мозга. Она быстродействующая, прямая. Совместно с ней действуют случайности конкретно формирующие мозг человека. Они связаны с прямохождением, приводящим к гипертрофии ягодиц; с потерей течки и необходимостью для продолжения рода избыточного полового поведения, известного как секс.

Если проанализировать боковые ответвления эволюции человека, то будет видно, что каждая из этих ветвей есть проба одного из вариантов сочетания случайностей в гормональной системе размножения с прочими особенностями видов.

Со времён Дарвина до 70-х годов ХХ века считалось, что ветвление эволюции человека происходило преимущественно на уровне обезьян. Дальше эволюция принималась прямой с небольшими оговорками о тупиках вроде гигантопитеков. Но во второй половине семидесятых годов ископаемые находки и исследования их привели к картине совместно сосуществовавших разных видов, достаточно близких современному человеку. Они показаны на рис. 9.12 [162]. Стрелка на нём отсчитывает время в прошлое в миллионах лет. Возникновение первичного предка человека отодвинулось на 3,5 миллиона лет назад, а потом доползло до 5 миллионов лет. Вопросов о родственных связях на рисунке больше, чем ответов. Но дело не в них.

Ценность и незаменимость информации, когда эти понятия определены строго (см. параграф 12 главы I), по мере роста иерархических ступеней эволюции жизни уменьшается. Это значит, что запас и область устойчивости при запоминании падают. Нейроны мозга генетически отличны от соматических клеток. Точно неизвестно, когда и как возник этот симбиоз генетически разных клеток. Но он достоверно относится к начальным ступеням синтеза информации о нервных системах. Отличия гормонального управления ростом мозга и размерами тела животных гарантированно возникло до синтеза информации о млекопитающих. Поэтому глубина и область устойчивости при запоминании этой информации намного больше, чем для информации об отличиях мозга на протяжении эволюции обезьян и предков человека.

Иерархическая ступень синтеза информации, на которой прямохождение создало стимулы к филогенетическому росту мозга (как отмечено выше), более старшая - прямохождение есть первичный признак видов. Ценность и незаменимость информации на ней меньше. Это значит, что изменчивость больше. В частности, рис. 9.12 отражает именно это, хотя авторы [162] с этими понятиями незнакомы. Они приводят интересный материал о реконструкции пищевой базы и орудий труда предков человека, об особенностях поведения для представителей, изображённых на рис. 9.12. Это - вторично.

Растительная или мясная пищевая база создаёт отличия челюстей, а потому и формы лица предков человека. Но по мере эволюции наиболее сильно у них отличаются форма и размеры той части черепа, которая ответственна за кору мозга. Современный человек и неандерталец по величине черепа близки. Сегодня достоверно, что сосуществовали они в тесном территориальном контакте минимум десятки тысячелетий, что пользовались они одинаковыми орудиями труда и охоты. Человека отличает совсем небольшое увеличение его мозга по сравнению с неандертальцами.

Обычно считается главным для возникновения человека разумного освобождение при прямохождении рук для трудовой деятельности и использование орудий труда. Однако реально для генетического возникновения мозга человека это второстепенно. Работать сидя человеку часто удобнее, чем стоя. “Четвероногие” обезьяны имеют руки, неотличимые от рук современного пианиста. Наблюдения достоверно установили, что использование при необходимости орудий труда у высших животных не есть редкость.

Ценность и незаменимость информации, запоминаемой с помощью выживания за счёт создания и использования орудий труда и охоты, существует, но такая информация действует на протяжении многих поколений. Первичны для эволюционного роста мозга те случайности, которые увеличивают кору мозга “бесцельно” - как результат биохимических причин в виде корреляции роста мозга и концентрации андрогенов.

В круглогодично тёплой, богатой растительной пищей саванне далеко не ясно, что важнее палка и топор в руках или мощные челюсти (в ущерб мозгу) для пережёвывания растений. Прав этолог В.Р. Дольник [163], который утверждает, что трупоедство за хищниками за счёт богатой незаменимыми аминокислотами пищи стимулировало ветвь эволюции, увеличивающую мозг. В терминах этой работы трупоедство изменило условия для случайностей - те из них, которые из-за бедности вегетарианской пищевой базы отбраковывались отбором в зачатке, получили возможность развития.

Гипертрофия ягодиц и секс (случайность оплодотворения) вместо течки - одно из решающих условий, которые создали на основе случайностей мозг человека. Человек не есть цель эволюции.

Корреляция роста мозга и размножения содержит в себе ещё одну взаимосвязь - андрогены влияют на агрессивность поведения! Вспомните ещё раз об очень важных опытах Д.К. Беляева [87]. Искусственный отбор лис по доброжелательности к людям приводил к нарушениям сезонности размножения. Несомненно, что в возникновении человека разумного должна была играть решающую роль не взаимная агрессивность, а доброжелательность в стаде, взаимная поддержка. Выжившие боковые ветви эволюции на уровне обезьян показывают, что человеку случайности подарили наследственность, возможно, не лучшую.

Обезьяны бонобо разрешают конфликты в стаде, переходя к сексу (у них в человеческих формах). Шимпанзе, от которых человека отличает всего 1,1% генов, разрешают конфликты агрессивно, дракой. Цели эволюции нет. Человек (на уровне продолжения в прошлое самого древнего вопросительного знака внизу на рис. 9.12) произошёл от той же ветви синтеза информации, что и шимпанзе. Он сохранил в себе адиабатические инварианты синтеза информации, которые общие с шимпанзе в части одновременного влияния андрогенов на рост мозга и на рост агрессивности. В чём именно это заключается в деталях надо конкретно исследовать, но факт есть факт сам по себе.

Было ли это необходимым для последующего увеличения мозга человека или представляет собой только терпимое уродство - ответа нет. Ясно, что при начальной малой плотности расселения собственно человека разумного и огромного напряжения в добывании пищи для стада, в защите его от агрессивности хищников, от погодных воздействий, негативные последствия взаимной агрессивности людей отходили на второй план. Не ясно в какой мере последующий отбор увеличивал самое главное отличие человека от животных - взаимную агрессивность в форме преднамеренного убийства собратьев ради убийства как такового.

Только размеров мозга и его коры недостаточно для эффективности его работы. Мало, чтобы кора возникла и выросла в черепе человека. Её надо обучить. В этом надо использовать резервы обучения прорастанием - воспитание детей. Надо обеспечить преемственность поколений в передаче опыта обучения.

Изложенное выше, хорошо подтверждают известные результаты исследований [164]. Митохондрии-симбионты в эукариотической клетке генетически отличны от самой клетки (см. главу II). Это справедливо и для половых клеток (гамет). Процесс оплодотворения (см. [165]) происходит так, что митохондрии сперматозоидов в яйцеклетку практически не попадают. Поэтому митохондриальная ДНК наследуется только по женской линии. Исследования митохондриальной ДНК современных людей (отражённые в [164] и последующих публикациях на эту тему) показали, что все люди имеют общую женщину-прародителя. То есть, как было рассказано выше, именно изменения репродуктивной системы у женщин и участие в этом андрогенов привело к разумному человеку.

Случайности, ограниченные условиями - основа жизни. Они участвуют в оплодотворении, в редких случаях разрешая передачу новому организму митохондрий мужских особей. Поэтому следы мужской митохондиальной ДНК в генетике человека встречаются, но достоверности праженщины и роли андрогенов это не опровергает.

Статья [162], на основе которой сделан рис. 9.12, вынесена в журнале на обложку словами - “Мы не были одиноки. Наш вид имел по крайней мере 15 близких родственников. Только мы остались. Почему?”. Дам ответ ниже.

Тупики равновесия в эволюции жизни являются правилом. Вымирание видов становится их итогом тогда, когда виды высоко приспособлены, а условия изменяются. Парадоксальным образом человек разумный был наименее приспособленным из всех своих родственников на рис. 9.12. Челюсти, сила, скорость бега, защита от холода у него были минимальны по отношению к предкам и сородичам. Он зависел от мясной пищи, которую трудно добывать даже при трупоедстве. Но он впервые в истории эволюции жизни имел возможности дальнейших превращений, не требующие изменений его метаболизма и физиологии - одежда, огонь - вот то запомненное, что выделило человека разумного среди всех животных и своих собратьев. Человек разумный есть реализация такого варианта способности к дальнейшим превращениям, которого нет у его предков. В этом главное и решающее отличие человека разумного от всех его прямых или боковых ветвей эволюции.

Энтропия-информация должна расти, несмотря на тупики равновесия. Породило человека преодоление тупика равновесия приматов, стремление к росту беспорядка, создавшее новую ступень иерархии энтропии-информации. После этого ему пригодились предыдущие ступени иерархии - пятипалость и отставленный большой палец, которые возникли где-то на этапе еще первичного выхода рыб на сушу; орудия труда, которыми умеют пользоваться чуть-ли не сороки; абстракции искусства, которые демонстрируют самцы птицы-шалашника, строя для привлечения самки “художественные дома”, не используемые потом в качестве гнезда или даже запаса сырья для него; актёрское искусство дельфинов; пение китов и подобное.

Дальше вмешались глобальные катаклизмы - оледенение и столкновение Земли с каким-то малым астероидом. Когда? Как конкретно? Достоверных подробностей пока известно мало. Судя по следам “горлышка бутылки” в генетике человека, тогда не осталось не только эволюционных родственников, но и его самого. Случайность в виде выжившей после этого пары людей или малочисленного племени дала современные 6 миллиардов жителей Земли. Вот почему остался только один родственник из дерева эволюции человека: он обладал преимуществом, главным для природы - реализовал переход на следующий уровень максимума способности к превращениям.

Немало известных исследователей эволюции жизни и человека пишут, что человек разумный является непредсказуемой, ничтожно вероятной счастливой случайностью, которая никогда больше не повторится. Если говорить об эволюции жизни на Земле после того, как человек уничтожит сам себя, то это действительно так - эволюция жизни назад не возвращается, так как иерархический синтез информации на старших ступенях необратимо изменяет условия для младших ступеней. Но для возникновения и эволюции жизни на планетах других звёзд утверждение, практически, о невозможности повторения человека разумного - ошибка. Существует предзаданное физико-химическими законами направление эволюции жизни в сторону роста нервных систем, а потом и мозга. Существует цепочка иерархических экстремумов энтропии, разрешающая систез такой информации. Конечно, это не “закон скатывания шарика на дно лунки” (как пытаются описать жизнь с помощью свободной энергии). Человек разумный есть запомненный результат случайностей, ограниченных условиями. Но вероятность возникновения подобия человека во Вселенной вне Земли - далеко не мала.

Условия физико-химических законов во всей Вселенной тождественны. Это сегодня не оспаривается. Они сопоставимо ограничивают случайности при синтезе информации в процессе возникновения и эволюции жизни для планет земного типа у любых звёзд. Энергетическая избыточность, физико-химическое давление в сторону роста мозга существуют как объективная реальность, не зависящая от планет, если их звёздный статус и геофизическая история сопоставимы. Посмотрите на “дерево” эволюции человека рис. 9.12, “выросшее” за ничтожный срок в пять миллионов лет. Ведь на нём число запомненных ответвлений ничтожно. На нём намного больше нежизнеспособных (незапомненных) переходных форм. Можно обоснованно спорить о том, измеряется ли вероятность возникновения человека разумного числами порядка тысячных или стотысячных. Но даже одна стотысячная в этом случае - это очень высокая вероятность. Говорить, что человек разумный произошёл от обезьяны некорректно. Человек разумный возник как запомненный выбор из той же группы случайностей, на основе которых возникли и существуют обезьяны. Он стал доминирующим видом жизни на Земле потому, что, в отличие от обезьян и более близких сородичей, реализовал собой новую ступень иерархии способности к превращениям (максимума производства энтропии-информации).

Выводы

Нервные системы и мозг существуют и воспроизводятся в поколениях в силу ведущей роли случайностей, ограниченных условиями, как в их анатомическом образовании, так и в принципах работы.

Итог работы нервных систем и мозга состоит в формировании с участием нейромедиаторов и нейропептидов экстремумов энтропии-информации для состояний и связей нейронов.

Эндогенное изменение концентрации и распределения нейромедиаторов и нейропептидов может вызывать реакции нервной системы и организма, эквивалентные понятию о мысли (как в простейшем виде реакций метаболизма, так и в смысле абстракций в человеческом мозге).

Электромагнитное излучение дискретных частот может воздействовать на нервные системы и мозг аналогично нейромедиаторам и нейропептидам.

Память нервных систем и мозга повторяет принципы памяти о клеточной структуре и связях в ней для любых органов, но запоминаемыми являются преимущественно состояния синаптических связей.

Языки (как способ передачи команд для поведения) возникают и работают, начиная от реализаций двойной сигнальной системы на уровне нервных систем, содержащих всего сотни нейронов.

Непосредственно электрические импульсы в проводящей среде (например, у рыб) могут служить символами ощущений и языка.

Разум человека есть иерархический синтез энтропии-информации как функции комплексного переменного, описывающей состояния нейронов и их связей, включающий в свои критерии запоминания принцип максимума производства энтропии.

Разум человека отличается от разума животных числом уровней иерархии при синтезе энтропии-информации, в частности, уровнем, на котором происходит произвольное формирование абстрактных целей работы мозга и существования человека.

Анатомия и физиология мозга человека разрешают существование у него разума, но разум возникает только в итоге обучения после рождения индивидуумов. Количество ступеней иерархии разума генетически тождественных людей в зависимости от сроков и качества обучения может быть несопоставимо различным.

Разум человека отличает от разума природы произвольность условий и эфемерность памяти прошлого при синтезе информации.

Направление эволюции жизни в сторону увеличения мозга и возникновения разума человека задано положительной корреляцией действия андрогенов на рост мозга и плодовитость.

Прямохождение стало решающим для возникновения разума человека потому, что вызвало недоношенность нового организма и этим завершение роста мозга при участии обучающих воздействий извне.

Человек разумный выжил единственным из ветвей эволюции предшественников потому, что своим существованием реализовал максимум способности к превращениям - перешёл на следующий уровень иерархии роста энтропии-информации. Для него стало решающим запоминание на основе случайностей и условий, которые связаны не с признаками анатомии, метаболизма и физиологии, а возникают в результате работы мозга.