Включите свою рабочую память на полную мощь

Представьте себе такую картину: эксперт-криминалист прибывает на место преступления и по свежим следам может с большой точностью определить вес и рост преступника, а также в каком направлении он ушел и многое другое. Но что, если специалист оказался на месте преступления только на следующий день или через месяц? К этому времени все улики могут быть смыты дождем, а следы преступника затоптаны. Теперь будет трудно найти веские доказательства, и преступление может долго оставаться нераскрытым.

Палеоневрологи и палеогенетики вынуждены работать в еще более сложных условиях, ведь им приходится восстанавливать события, происшедшие очень-очень давно. Эти специалисты стремятся разгадать тайну человеческой эволюции и возникновения рабочей памяти. Одни ученые считают, что в качестве монолита могли выступать структурные изменения в мозге, другие уверены, что ответ кроется в наших генах. Предлагаем вашему вниманию основные предположения.

Предположение № 1. Структурные изменения в мозге

Палеоневролог Эмилиано Брунер на протяжении многих лет отслеживает структурные изменения головного мозга ископаемых позвоночных. Разумеется, изучить непосредственно серое вещество наших далеких предков не получится, так как оно давно разрушилось, поэтому Брунер может только делать предположения относительно формы и размера головного мозга. Полученные им результаты позволяют утверждать, что именно увеличение определенных частей мозга в ходе эволюции позволило людям более эффективно использовать рабочую память.

В 2010 году Эмилиано Брунер вместе с командой исследователей провел ряд экспериментов по сравнению соотношения объема головного мозга к величине тела неандертальцев и современных людей. У современных людей наблюдалось значительное увеличение размеров теменной доли – области головного мозга, которая тесно связана с обработкой информации в рабочей памяти. Брунер выдвигает предположение, что увеличение размеров теменной доли обеспечивает пространство для концептуального мышления. Может быть, структурные изменения в головном мозге и являются тем самым монолитом, который привел к разблокированию возможностей рабочей памяти?

Предположение № 2. Ген FOXP2

Одним из основных претендентов на роль монолита является ген Forkhead box Р2 (FOXP2), так называемый ген языка, тесно связанный с языковыми навыками, развитие которых невозможно без рабочей памяти.

Энтони Монако, ученый из Оксфордского университета, провел ряд исследований для изучения роли гена FOXP2. В рамках эксперимента он наблюдал семью, члены которой страдали серьезными речевыми расстройствами, в том числе имели склонность к дислексии, испытывали трудности с пониманием предложений, делали грубые орфографические и грамматические ошибки. Все перечисленные трудности свидетельствуют о снижении функции рабочей памяти. Интересно, что причиной ее ослабления в трех поколениях этой семьи была не комбинация генов, а только один дефектный ген – FOXP2. Этот случай позволил предположить, что ген FOXP2 имеет решающее значение для развития языковых навыков.

В 2002 году палеогенетик Сванте Паабо, известный попытками клонировать ДНК египетской мумии, предположил, что ген FOXP2 является недостающим звеном, которое позволило современным людям получить преимущество над неандертальцами. В статье, опубликованной в журнале Nature, Паабо сообщил, что этот ген представляет собой «концентрированную» последовательность ДНК. Наличие гена FOXP2 у современных людей говорит о его важной функции, ведь если бы он не был нужен, то быстро исчез бы.

Занимаясь изучением гена FOXP2, Сванте Паабо вместе с группой коллег искал свидетельства феномена, который в палеогенетике называется избирательной разверткой. Избирательная развертка является полезной мутацией, наделяющей ее обладателя преимуществом перед остальными. Иными словами, Паабо хотел выяснить, имела ли место полезная мутация этого гена у наших далеких предков и могла ли она стать причиной решающего преимущества. В ходе исследования было выдвинуто предположение о том, что ген FOXP2 имел двойное действие:

• способствовал возникновению речи в ее современном виде;

• заложил основы развития межличностных связей и человеческого общества в том виде, в каком они нам известны.

Результаты, полученные Сванте Паабо, нашли подтверждение в работах Ричарда Кляйна, ученого-исследователя из Стэнфордского университета. Он также предположил, что позднее появление гена FOXP2 послужило основой для развития сложных речевых навыков и стало толчком для переселения современных людей в Азию и Европу. Казалось бы, все признаки указывают на то, что в роли монолита выступал ген FOXP2.

Но всего несколько лет спустя Паабо опроверг выдвинутую им же теорию о решающей роли гена FOXP2 в когнитивном развитии современных людей. Анализируя данные, полученные при исследовании костей из пещеры на севере Испании, он обнаружил, что неандертальцы обладали версией гена FOXP2, очень похожей на ген современных людей. Это открытие переворачивает все предыдущие представления ученых об неандертальцах.

Если они обладали по крайней мере одним ключевым генетическим компонентом, необходимым для формирования речевых навыков, означает ли это, что они могли разговаривать, как современные люди? Необязательно. Некоторые ученые, к примеру Соня Вернс из Института психолингвистики общества Макса Планка, считают, что ген FOXP2, по всей вероятности, является активатором для других генов, связанных с речевыми навыками. Иными словами, у неандертальцев был выключатель, но не было лампочки, следовательно, они не могли зажечь свет. Возможно, в роли монолита действительно выступал ген FOXP2, но давайте рассмотрим все возможные варианты.

Предположение № 3. Гены ASPM и микроцефалин

Брюс Лан, ученый-генетик из Чикагского университета, приобрел широкую известность благодаря проведенным им исследованиям мутации двух генов – гена микроцефалина (MCPH1) и абнормального веретенообразного, связанного с микроцефалией гена (ASPM) – и их значения для когнитивной эволюции. Брюс Лан выдвинул предположение, что изменения в двух вышеупомянутых генах регулируют размер мозга. Это предположение заставляет задуматься над тем, какую роль они сыграли в развитии и совершенствовании головного мозга.

Казалось бы, сроки этих генетических мутаций совпадают с ключевыми событиями в начале человеческой культуры. По данным Брюса Лана, разновидность гена MCPH1 возникла примерно тридцать семь тысяч лет назад, и именно этим временем датируются символические наскальные рисунки, найденные в пещерах Европы. Разновидность гена ASPM появилась примерно пять тысяч восемьсот лет назад. Некоторые исследователи предполагают, что именно в это время начали появляться первые города и возникла письменность. Волнение в среде ученых-палеогенетиков и палеоневрологов достигло предела: они надеялись, что новые мутации ASPM и MCPH1 помогут раскрыть тайну монолита.

Но, как оказалось, радость была преждевременной. Тимоти Бейтс, ученый из Эдинбургского университета, решил тщательно исследовать связь новых мутаций с интеллектом. Участники эксперимента прошли генетическое тестирование, а также тесты на определение IQ и уровня рабочей памяти. Полученные результаты показали, что новые разновидности генов ASPM и MCPH1 никак не связаны с уровнем умственного развития и рабочей памяти. Иными словами, гены ASPM и MCPH1 не наделяют своих обладателей высокоразвитым интеллектом. Таким образом, поиски монолита снова зашли в тупик.

Предположение № 4. Белок SNAP-25

Еще один претендент на роль монолита был открыт шведскими учеными-палеогенетиками и палеоневрологами. В ходе исследования, проведенного в 2010 году, было выдвинуто предположение, что белок SNAP-25 (синаптосомально связанный белок 25) может влиять на рабочую память. Все участники эксперимента получили тесты на проверку рабочей памяти из сборника стандартизированных тестов «Оценка рабочей памяти по методике Трейси Эллоуэй». Во время выполнения заданий все испытуемые были подключены к томографу. В ходе эксперимента установили, что белок SNAP-25 в значительной степени влияет не только на результаты тестов, но и на структурное развитие серого вещества головного мозга.