вес мозга у собаки
Породы собак оказались разными по структуре мозга
Erin Hecht et al. / JNeurosci, 2019
Американские ученые изучили МРТ-сканы головного мозга собак 33 различных пород и обнаружили существенные различия его структуры среди представителей вида. Разница наблюдалась не только в размерах органа (он соответствовал размерам каждого вида), но и в отдельных структурах, которые регулируют определенные паттерны поведения и навыки, характерные для породы. Это означает, что, как и внешний вид, анатомические и функциональные особенности мозга собак — результат долгой селекции, проводимой человеком, пишут ученые в The Journal of Neuroscience.
Собаки стали нашими питомцами в результате многих тысяч лет одомашнивания. Во время этого процесса они, например, получили надбровные мышцы, которые помогают им коммуницировать с людьми, а также сложную систему генетической предрасположенности и восприимчивости к окситоцину — это делает отдельные породы более дружелюбными, чем другие.
По сути, различия как в навыках, так и в размерах тела представителей различных пород собак должны быть отражены и в анатомических различиях их головного мозга — даже несмотря на принадлежность к одному и тому же виду. Проверить это решили ученые под руководством Эрин Хект (Erin Hecht) из Гарвардского университета, которые изучили сканы 62 собак 33 разных пород: как самок, так и самцов разных возрастов.
Исследователи рассчитали нейроцефалический (отношение ширины мозга к его длине), цефалический (отношение ширины черепа к его длине) анатомические показатели, а также объем серого вещества в нескольких наиболее важных для поведения собак участках: зрительной, аудиторной и обонятельной коре, соматосенсорном, моторном и премоторном отделах, префронтальной коре и зоне, отвечающей за работу вестибулярного аппарата.
Ученые заметили, что размеры головного мозга у собак разных пород различаются: общий объем головного мозга коррелировал с массой тела собаки, а нейроцефалический индекс — с цефалическим. Например, мозг йоркширского терьера был больше похож на мозг терьера Джека Расселла, чем на мозг золотистого ретривера.
Зависимость между (A) объемом мозга и массов тела и (B) нейроцефалическим и цефалическим показателями
У собак (и енотов) наибольшее число нейронов среди хищных
Любителям кошек это, конечно, не понравится: недавнее исследование показало, что у кошек в коре головного мозга нет и половины того количества нейронов, какое есть у собак. Поскольку речь идёт о части мозга, делающей познание интегральным и гибким, выходит, что собачьи познавательные способности лучше кошачьих. Эти данные получены группой исследователей под руководством Сюзаны Геркулано-Хаузел (Suzana Herculano-Houzel).
Многие дрессировщики и владельцы животных согласны с тем, что у собак более сложное поведение и более высокая способность решать проблемы, чем у кошек. Однако подкрепить данное наблюдение систематическим и точным доказательством весьма затруднительно. Дело в том, что подсчитать, сколько в мозге нейронов (путём превращения их в «суп» по методу, разработанному Геркулано-Хаузел) гораздо проще, чем выразить числами поведение и познание, чтобы затем, используя эти числа, провести сравнение животных различных видов.
Тем не менее, количество нейронов в коре головного мозга даёт для такого сравнения немало ценной информации. По этому показателю у человека безусловное лидерство, хотя по объёму кортекса он далеко не чемпион: например, у африканского слона кортекс вдвое больше, чем у человека, но содержит лишь треть человеческого количества нейронов (5,6 миллиарда против 16 миллиардов). Второе место по количеству нейронов в коре головного мозга сейчас присуждают гориллам и орангутангам (8—9 миллиардов нейронов), а третье место занимают шимпанзе (6—7 миллиардов нейронов).
Несовпадение кортекса, содержащего наибольшее количество нейронов, и кортекса, имеющего наибольший объём, связано, насколько нам известно, с появлением в классе млекопитающих отряда приматов (включая нас самих). В то время как у ранних млекопитающих эволюционное увеличение количества кортикальных нейронов, по-видимому, неуклонно вело к увеличению объёма кортекса, приматы принесли с собой ряд новшеств — таких, как ногти вместо когтей, бинокулярное зрение и рост количества кортикальных нейронов без увеличения объёма кортекса. В результате, приобретая в ходе эволюции дополнительные кортикальные нейроны, головной мозг неприматов стал увеличиваться в размерах намного быстрее, чем мозг приматов.
Группа Геркулано-Хаузел в своей последней работе, опубликованной в журнале Frontiers in Neuroanatomy, добавила в растущий список животных, головной мозг которых для подсчёта нейронов был превращён в «суп», восемь видов хищных. Простейший прогноз был такой: добавленные виды — хорёк, полосатый мангуст, кошка, енот, собака, гиена, лев и бурый медведь — имеют мозги, которые можно измерять, используя обычную для неприматов шкалу. С другой стороны, для крупных хищных, таких как львы, характерна охота на крупных копытных, и она способна сформировать у хищника мощную когнитивную потребность быть хитрее потенциальной жертвы, чтобы той не удалось скрыться от него на своих более длинных ногах. В свою очередь, у кошек и собак, одомашненных тысячи лет назад, пропорция головной мозг — тело нередко менялась в сторону уменьшения величины мозга для данной величины тела (или укрупнения тела для данной величины мозга). Отразилось ли всё это на количестве кортикальных нейронов?
Работа, проведённая под руководством Деборы Жардим-Месседер (Débora Jardim-Messeder) в рамках её магистерской диссертации, показала, что по числу нейронов, содержащихся в данной массе головного мозга, большинство исследованных хищных, включая одомашненных кошек и собак, сопоставимо с другими видами неприматов. Как и ожидалось, не только объём головного мозга, но и количество содержащихся в нём нейронов у кошек меньше, чем у собак: в кошачьем кортексе авторы исследования обнаружили около 250 миллионов нейронов — весьма скудное количество по сравнению с 430 миллионами нейронов маленькой собачки и более чем 620 миллионами нейронов золотистого ретривера. Поскольку как у маленьких, так и у больших собак сохраняется соотношение между объёмом кортекса и количеством нейронов, свойственное всем млекопитающим-неприматам, похоже, что к головному мозгу огромного множества разнокалиберных собак, которое появилось вследствие приручения и искусственного отбора, следует применять ту же мерку, что и к любым другим видам неприматов.
Однако это совершенно не годится для енота, ставшего одним из двух исключений, зафиксированных в ходе исследования. Несмотря на головной мозг кошачьего размера, у двух диких енотов оказалось собачье количество кортикальных нейронов: около 400 миллионов. Такое количество нейронов в таком маленьком кортексе вынуждает ставить енотов на один уровень с приматами. Было время, когда расчётливых и хитрых животных в характерных масках, пока не причислили их к хищным, и впрямь классифицировали как обезьян. Енотов для исследования кортекса предоставила профессор Келли Ламберт (Kelly Lambert), поведенческий нейробиолог из Университета Ричмонда (University of Richmond), штат Вирджиния. Её давно поражает поведение этих животных, и ей было приятно узнать, что у них так много кортикальных нейронов. Однако в своей лаборатории Ламберт изучает не енотов, а крыс. Её спросили: почему? Ведь еноты, как ни крути, такие умные! «Потому что мою лабораторию пришлось бы сделать максимально безопасной, чтобы удерживать этих пройдох взаперти!» — ответила Ламберт.
Для бурого медведя исходную гипотезу скорректировали в противоположном направлении, ибо в его головном мозге нейронов оказалось гораздо меньше, чем ожидалось. Хотя масса медвежьего мозга 315 граммов, что почти в 10 раз больше, чем у кошки или енота, этот самый крупный среди исследованных мозгов представителей отряда Хищные содержит всего лишь около 250 миллионов кортикальных нейронов, то есть столько же, сколько у кошки, и почти вдвое меньше, чем у енота. Весьма сомнительно, что исследованный медвежий мозг был аномальным, ибо в нём (как, между прочим, и в случае с енотом) отсутствовали следы какого-либо заболевания и имелось ровно столько клеток-ненейронов, сколько и рассчитывали найти в мозге млекопитающего такой величины.
Исследователи предполагают, что огромное тело бурого медведя несовместимо с большим количеством кортикальных нейронов. Поскольку это всеядный зверь, в 1 грамме его пищи содержится меньше калорий, чем в пище других крупных, но питающихся только мясом животных. К тому же медведь массивней других хищных: тот, которого исследовали, имел массу 350 кг, тогда как исследованная львица — 180 кг. Поскольку диета бурого медведя недостаточна для того, чтобы постоянно поддерживать активность мозга и всего тела, это животное в течение примерно шести месяцев в году пребывает в спячке, что позволяет резко сократить расход энергии в зимнее время. Авторы выдвинули гипотезу, согласно которой кортекс бурого медведя достигает максимального размера, а затем теряет значительную часть кортикальных нейронов ввиду недостатка энергии для поддержания их активности.
Лев, второй по величине представитель хищных из тех, что подверглись исследованию, демонстрирует сходную тенденцию. Исследованная львица была в 9 раз массивней золотистого ретривера и имела мозг, размеры которого вдвое превосходили размеры мозга этой собаки, однако в её кортексе оказалось лишь около 500 миллионов нейронов — меньше, чем у золотистого ретривера (и чуть больше, чем у одного из енотов). Согласно гипотезе ведущего исследователя профессора Геркулано-Хаузел, скудное количество нейронов в львином кортексе при его внушительном объёме объясняется той же проблемой, с какой приходится иметь дело и другим крупным плотоядным, питающимся только мясом: при беге они расходуют столько энергии, что их мозг считает достойной внимания лишь такую охоту, которая сулит большую добычу, однако при этом потенциальные жертвы, имея длинные ноги, стремительно убегают, делая охоту дорогостоящим и рискованным предприятием. «Их чествуют как царей и цариц джунглей, но всё это величество, похоже, зиждется на чрезвычайно высоких затратах энергии. Нужно сосать лапу, чтобы быть крупным плотоядным», — говорит Геркулано-Хаузел.
В настоящее время она и её группа разрабатывают новый подход к оценке потребления энергии головным мозгом животных разных видов — такой, который не требует привлекать живых животных к лабораторным исследованиям.
Хочу все знать / Размер мозга у собак. Тесты с зеркалом.
Процентов на 95 я состою из невежества. Еще сегодня утром я был склонен думать, что внутри разных собак мозг должен быть примерно одинакового размера. Ну типа бегает такой сенбернар огромный, а внутри черепа у него болтается мозг-слива размером с мозг той-терьера (который сам размером с яблоко).
Доказательство одинаковости размеров мозга сенбернара и той-терьера было таким: они же умеют все команды одинаково выполнять и одинаково разумны. Значит, и мозг примерно одинаковый иметь должны.
Головной мозг у собак разных пород сильно отличается по форме и массе (45 — 140 г), но, в общем, довольно округлый и короткий с небольшим числом четко выраженных извилин. Обонятельные луковицы и грушевидные доли относительно велики. Сосцевидное тело промежуточного мозга состоит из двух бугорков. В четверохолмии слуховые холмы крупнее зрительных. Пирамиды продолговатого мозга выпуклые и широкие.
(Из книги «Кинология. Учебное пособие для вузов» / Г. И. Блохин, М. Ю. Гладких, А. А. Иванов, Б. Р. Овсищер, М. В. Сидорова. Почитать, например, тут.)
Оказывается, вот что, дорогой Михайлович:
Когда собака видит свое отражение в зеркале, она думает, что это другая собака. Но так как запаха никакого не чувствует, то быстро теряет интерес к отражению.
В дальнейшем возник вопрос, а есть ли самосознание у дельфинов.
Возник вопрос: могут ли они воспринимать себя в зеркале. В 2001 году сделали такой эксперимент: в аквариуме стояло зеркало и на дельфинов нанесли несколько меток, около десятка. Были метки невидимые, то есть они ощущали, что что-то прикреплено, но в отражении эти метки не были видны, и метки видимые. И те и другие дельфины могли видеть только в отражении зеркала. Когда дельфины подплывали к зеркалу, они начинали тут же вертеться, подставляя к зеркалу участки с метками. Потом проанализировали видеозапись, оказалось, что действительно они себя узнают, то есть они поворачиваются именно теми местами, где метки. Стало понятно, что кроме шимпанзе, орангутангов и горилл появился еще один вид животных – это дельфины, которые себя узнают в зеркале. Отсюда делается вывод, что они имеют какое-то самосознание. И буквально совсем недавно появилась статья, что себя в зеркале могут узнавать слоны.
Были эксперименты, которые вроде бы говорят о том, что слоны себя в зеркале не узнают. Когда стали анализировать эти эксперименты со слонами, оказалось, что раньше либо им ставили цветные метки, но слоны цветов не различают. Либо зеркало слонам давали маленькое, потому что боялись, что вдруг они разобьют его, поранятся, либо ставили так далеко, что они до него не могли дотянуться. В этот раз в зоопарке поставили большое пластиковое зеркало прямо в клетке со слонами. Стали наблюдать за ними.
Слоны тут же подошли к зеркалу, стали смотреть, что это такое интересное появилось у них в клетке, стали заглядывать за зеркало, вставали на задние лапы, пытались заглянуть за забор, на котором висело зеркало. Потом стали ходить вокруг зеркала, крутиться, вертеться, пытаясь заглянуть неожиданно, посмотреть, есть там что или нет, когда они туда не смотрят. Потом стали рассматривать свое тело, поворачиваться местами, которые они обычно не видят. И, в конце концов, после того, как слоны привыкли к зеркалу, был проведен контрольный эксперимент. Слонихе сделали несколько меток, одна была реально видимая. Потом слониха какое-то время ходила, ничего не ощущала, до этого крестика не дотрагивалась. Потом она подошла к зеркалу и тут же начала пытаться хоботом достать до крестика, пытаясь понять, что у нее на лице, пытаясь стереть. Тем самым было доказано, что слоны себя в зеркале узнают.
Размеры головного мозга живых существ
Головной мозг — часть центральной нервной системы большинства хордовых, который состоит из большого числа связанных между собой нейронов. Именно нейроны формируют сложные электрические импульсы, которые контролируют деятельность всего организма.
Сергей Савельев. О человеческом мозге
Методы исследования мозга
Мозг любого живого существа — пожалуй, самый загадочный и малоизученный орган. Функционирование отдельных видов клеток и отделов мозга четко выяснено и описано, но объяснить, каким образом мозг функционирует как единое целое науке пока не удалось. Хотя, достоверности ради, надо сказать, что в последние годы прогресс в подобных исследованиях все-таки наблюдается.
НаучФильм. Головной мозг
Размер головного мозга 20-ти разных живых существ, индекс энцефализации
Проводя исследования, ученые выяснили, что величина головного мозга дифференциируется у разных животных, причем наблюдается разное соотношение величины мозга и массы тела живого существа. Чем больше масса мозга относительно массы тела, тем больше мозговой ткани используется для решения познавательных задач. Поэтому было введено такое понятие, как коэффициент энцефализаии – относительное соотношение массы тела и величины мозга млекопитающего. Он высчитывается по формуле:
где m – масса мозга, г; M – масса тела, г.
Индекс энцефализации дает возможность изучить потенциальные возможности различных видов.
Размер мозга не влияет на интеллект
Следует детальнее рассмотреть эту аксиому на примерах животных разных классов и видов.
Классификация начинается самой большой цифрой (самым умным из животных) и продолжается в порядке спадания.
Итак, самым похожим на человека по величине коэффициента энцефализации является дельфин.
Как видим, стереотип о невысоких умственных способностях, например, осла, жирафа и овцы не имеет под собой основания.
Интересный факт: у насекомых мозга нет, роль центральной нервной системы у них выполняют нервные узлы — ганглии. Теоретически, если таракан останется без головы, он умрет от того, что не сможет есть.
Доведено также, что мыслительные способности организма зависят не только от величины мозга, а в немалой степени – от числа связей между нейронами.
Предупреждение усыхания мозга у людей
Следует детальнее рассмотреть мозг человека, так как именно этот орган при более детальном изучении может дать ответы на вечные вопросы, касающиеся нашего развития и жизнедеятельности.
Мозг новорожденного весит 365 г, ребенка 2 лет – 930 г, ребенка 6 лет – 1211 г, взрослого человека – 1400 г. Коэффициент энцеффализации мозга человека возрастом более 18 лет равен 6,74.
Интересно, что существует различие между мозгом мужчины и женщины. Первые зарегистрированные исследования половых различий мозга провел Френсис Гаттон еще в 1882 году. Позднее ученые из авторитетных, всемирно известных исследовательских институтов доказали, что мозг мужчины в среднем на 125 гр. больше, чем мозг женщины. Кроме того, существуют так же расовые и национальные различия. К примеру, обладателями самого легкого мозга являются австралийцы – 1185 г, самого тяжелого – европейцы – 1375 г.. При том у англичан мозг весит в среднем – 1346 г, у французов – 1280 г, у корейцев – 1376 г, у японцев – 1313 г. Лидеры – немцы, их мозг весит 1425 г. Мозг у россиян меньше немецкого на 26 граммов. У афроамериканцев мозг в среднем весит 1223 г, это на 100 г меньше, чем у белокожего населения США.
Функциональная характеристика отдельных участков коры мозга
В каждом полушарии мозга есть четыре доли
Физиология вегетативной нервной системы
В течении жизни мозг может менять свой вес в сторону усыхания. В основном, гиппокамп уменьшается у людей, страдающих от депрессии и шизофреников. В настоящее время ученым известно, одни участки мозга стареют быстрее, чем другие. Вследствие возрастных изменений, потеря в объеме может доходить до 10%. Как установили ученые из медицинского центра университета Раш, к потере памяти и усыханию мозга в старшем воздасте приводит дефицит витамина В12, а так же такое заболевание, как сахарный диабет.
Вегетативная нервная система
Как избежать этого и предупредить высыхание серого вещества?
Ответ прост: нужно почаще употреблять в пищу продукты, содержащие этот самый витамин В12. В самых больших количествах он содержится в молоке, яйцах, мясе, птице, рыбе.
Очень полезны в этом плане бобы, фасоль, бананы, зерновой хлеб – именно в этих продуктах содержатся глюциды (медленные углероды), которые замедляют процессы старения мозга. Следует заниматься спортом: даже незначительные нагрузки стимулируют насыщение крови кислородом, соответственно в мозг поступает значительно больше питательных веществ. Очень важно установить для себя правильное питание, основными правилами котрого является ограниченое количество сладкого, а так же разнообразие в пище: мозг не любит диеты, где в течении нескольких недель нужно питаться однообразно.
Только правильный подход к собственному образу жизни позволит сохранить молодость мозга и увеличить уровень IQ.
Ученые занялись исследованием собачьего ума и обнаружили немало интересного
Пес и сложный вопрос
Моя твоя отлично понимайт
Любой собачник с уверенностью скажет, что собаки прекрасно осознают смысл человеческой речи, способны улавливать даже малейшие ее нюансы и интонации, характеризующие настроение хозяина. Но все это оставалось в области умозрительных заключений, пока ученые не решили заняться данным вопросом всерьез. В 2014 году специалисты из Будапештского университета имени Лоранда Этвеша провели ряд исследований, результатом которых стала объемная и очень интересная статья в журнале Current Biology. Владельцы четвероногих питомцев оказались правы на все сто процентов, причем в процессе работы выяснились и другие любопытные подробности.
Умнее обезьян
Кстати, сходные исследования выявили и другие сюрпризы. Оказывается, собаки могут запоминать значение слов, вполне логично ассоциируя их с конкретными предметами. Например, американский бордер-колли по кличке Чейзер, который официально считается собакой с самым большим словарным запасом (как бы дико это ни звучало), знает 1022 понятия и обучается дальше. Происходит это так: хозяин кладет на коврик игрушки, которые Чейзер уже знает, и добавляет новую. Называет ее (предположим, слоник) и говорит: “Принеси”. Собака думает и приходит к выводу, что незнакомое слово — это новая игрушка. Причем в обычной ситуации Чейзер тоже безошибочно определяет, когда хозяин просит его принести куклу, когда машинку и так далее. И все тесты ученых пес проходил без единой ошибки. Что ни говори, а это самые настоящие чудеса.
Если сравнивать собаку и обезьяну, то в плане обучаемости псы “макакам”, конечно, проигрывают (шимпанзе может идентифицировать до 3 тысяч слов). А вот в коммуникативном плане собаки гораздо сообразительнее. Например, ни одна обезьяна не понимает смысла указующего жеста. Если собака правильно трактует его как сигнал посмотреть в ту сторону, куда указывает палец, и выполнит команду относительно того предмета, на который показал тренер, то шимпанзе смотрит лишь на саму руку, не понимая, чего от него хотят. Правда, многие ученые склонны считать такие проявления ума собак скорее адаптивными рефлексами. Ведь они существовали рядом с людьми тысячелетиями.
Осознание несовершенства
Отелло отдыхает
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего адаптировали к собакам эксперимент, который был разработан для детей человека. Известно, что к шести месяцам они уже могут ревновать своих матерей к другим. По этому поводу проводили интересный эксперимент, когда матери нежничали с куклами, похожими на настоящих младенцев. Так вот, нечто подобное устроили в исполнении собак, игрушечных песиков и хозяев. Проявления были как под копирку: живые собаки, видя “измену” хозяина, начинали всячески привлекать его внимание, затем впадали в печаль, потом обижались и, в конце концов, пытались покусать или вообще порвать игрушку-разлучницу. Кстати, как тут не вспомнить, что по уровню интеллекта собак ставят на одну ступень с трехлетними детьми.
Физиологи из шведского Уппсальского университета опубликовали в журнале Scientific Reports любопытные результаты исследований, касающиеся некоторых аспектов взаимодействия между людьми и собаками. Оказывается, владельцы собак живут дольше и реже страдают от сердечно-сосудистых заболеваний, чем кошатники, люди, содержащие других животных, и те, у кого домашних питомцев нет вообще.
За 12 лет были проанализированы медицинские данные 3,4 миллиона человек в возрасте от 40 до 80 лет. Особенно сильно оздоровительный эффект был выражен среди одиноких собачников: у них вероятность смерти от проблем с сердцем и сосудами оказалась на 33% меньше, чем у остальных. Ученые считают, что тут играет роль сразу несколько факторов. Во-первых, владелец собаки, которую нужно выгуливать как минимум два раза в день, причем независимо от погодных условий, волей-неволей ведет более здоровый образ жизни, чем хозяин того же кота-домоседа. Во-вторых, даже одинокие люди во время таких прогулок обязательно налаживают общение с “коллегами”, что хорошо влияет на их настроение и способности к коммуникации.