Грегори Бернс - Что значит быть собакой. И другие открытия в области нейробиологии животных

У ранних бесчелюстных позвоночных уже имелось то, что можно расценивать как первый выраженный мозг. Выпуклость на головном конце спинного мозга содержала все базовые области, имеющиеся в мозге каждого позвоночного: обонятельную луковицу, примитивную кору для принятия решений, область обработки сенсорной информации и область координации и управления системами жизнеобеспечения.

У этих первых позвоночных и тело, и мозг были приспособлены для контроля над действиями в немыслимой для беспозвоночных степени. Однако такое разнообразие населяющих океан животных неизбежно подогревало конкуренцию. Одними рефлексами тут было не обойтись. Выжить в древнем океане могло животное, превосходившее соперников в гибкости принятия решений. Способность варьировать поведение давала виду существенное преимущество перед теми, кого ограничивала намертво вшитая моторная программа. Потребность в гибкости поведения выводит нас на третий принцип функционирования мозга:

Мозг нужен животному, чтобы учиться .

В действительности учиться способны даже животные с простой нервной системой, но степень обучаемости при этом будет соответствующая. Связь стимул – реакция – это тоже форма научения, для которой достаточно нескольких нейронов. Научение, осуществляемое полноценно развитым мозгом, гораздо глубже. Разумное существо может и должно осознавать, что окружающая среда таит в себе как блага, так и опасности – в основном второе. Вероятность выжить и дать потомство зависит во многом от умения выстроить длинную цепочку правильных решений и избежать неправильных, чреватых гибелью. Вторую попытку никто не даст. Как же тогда животное учится на собственном опыте, не расставаясь с жизнью?

Дело в том, что в ходе эволюции мозг достиг большего, чем просто способности воспринимать информацию и соответственно действовать. Высокоразвитый мозг постоянно прокручивает модели возможных действий и их последствий, как мы просчитываем ходы при игре в шахматы. По мере расширения поведенческого репертуара у позвоночных вынужден был усложняться и мозг. Частично это усовершенствование было направлено на то, чтобы угнаться за усложнением действий, но в основном увеличение размеров мозга отражало растущую потребность обыграть соперников в дарвиновской борьбе за выживание. И хотя научение строится на прошлом опыте, необходимость смотреть вперед и прогнозировать вероятные сценарии ведет к четвертому принципу функционирования мозга:

Мозг моделирует возможные действия и будущие последствия, чтобы принять оптимальное решение в конкретной ситуации .

Спустя еще восемьдесят миллионов лет эволюционного развития появились рыбы. Это были хрящевые – класс, в который входят в том числе акулы и скаты. В ходе дарвиновской борьбы за выживание они становились всё крупнее и сильнее, что, в свою очередь, требовало укрепления скелета. Около четырехсот миллионов лет назад среди обитателей океана уже наблюдалось огромное разнообразие как хрящевых, так и костных рыб. Эволюция костяка привела к возникновению более сложных форм тела [24] N. Shubin, Your Inner Fish: A Journey into the 3.5-Billion-Year History of the Human Body (New York: Pantheon, 2008). . Увеличивалось количество плавников в разных местах, благодаря чему возрастали скорость и маневренность. И наконец, около трехсот девяноста миллионов лет назад произошел, пожалуй, самый важный скачок в эволюции позвоночных: часть плавников окрепла настолько, чтобы выдерживать вес тела на суше. Так произошли четвероногие.

Сначала они были похожи на тритонов и жили в основном в воде, лишь изредка отваживаясь выползать на берег. А тот, несомненно, изобиловал растительностью, и, когда все это изобилие оказалось в единоличном распоряжении земноводных, неудивительно, что они получили в борьбе за выживание огромное преимущество перед соперниками, не способными покинуть водную среду.

Икру земноводные откладывали в воде, поскольку на суше без защитной оболочки она бы погибла. В итоге образовалась еще одна эволюционная ниша – преимущество для тех четвероногих, которые будут откладывать яйца, способные уцелеть на суше, подальше от океанских любителей ими полакомиться. Такие яйца, с достаточной твердой оболочкой в виде скорлупы, появились около трехсот двадцати миллионов лет назад, и от животных, которые их откладывали (завропсид), произошли впоследствии пресмыкающиеся и птицы. Вскоре завропсиды стали царями планеты. Состав у этого класса был достаточно пестрым и отличался большим видовым разнообразием. Но примерно двести пятьдесят миллионов лет назад их сладкая жизнь внезапно оборвалась – в результате массового вымирания, так называемой пермской катастрофы. Причина ее неизвестна, гипотезы выдвигаются многочисленные – от метеоритных ливней до извержения вулканов и безудержного парникового эффекта. После этой катастрофы жизнь на планете восстанавливалась около десяти миллионов лет.