Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Наука и техника наших дней


Открытие нервного центра интеллекта, наступление аргентинских муравьев, а также последние научные новости - вот основные темы передачи.

Лилия Шукаева:

Было время, когда о назначении того или иного отдела мозга судили по тому, какая функция нарушалась, если травма или болезнь выводили его из строя. Именно так узнали, что центры речи расположены в височных долях коры, центры зрения в затылочных и так далее. Затем выяснилась роль лобных долей, как регулятора сложных форм поведения, помогающего нам организовывать свои мысли и действия для достижения намеченных целей, сличать эти действия с первоначальными намерениями, находить ошибки и исправлять их. Повреждение лобных долей отдавало человека во власть стереотипов и случайных импульсов. Менялась его личность, снижались умственные способности.

Одно удивляло исследователей - иногда это снижение было несоизмеримо с размерами травмы. В 70-х годах нейропсихологи объясняли это тем, что людям в повседневной жизни не слишком часто случается напрягать свой ум: жизнь течет по руслу привычных навыков и устоявшихся стереотипов. Недаром от повреждения лобных долей сильнее всего страдают дети, которые больше не могут учиться, и творческие личности, которыми ничего нового не создать.

"Это была наивная концепция, хотя отчасти и верная, - говорит Джон Дункан - нейропсихолог из Отделения наук о мозге в Кембридже, в Англии. - Дело в том, что лобные доли в функциональном отношении неоднородны. Решением интеллектуальных задач заняты лишь их боковые участки, примыкающие к кончикам бровей, а точнее - к тому месту, на которое опирается ваша ладонь, когда вы сидите, чуть опустив на нее голову, и о чем-нибудь мечтаете. У тех, чей интеллект был в относительной сохранности, эти участки мозга могли при травмах остаться целы".

Джон Дункан вместе со своими коллегами и открыл эти центры интеллекта, находящиеся в обоих полушариях мозга, в области боковой лобной коры. Открыл благодаря тому, что искал их не по старинке, анализируя патологию, а методом позитронно-эмиссионной томографии, о котором первооткрыватели лобных функций и не мечтали.

О том, что боковые участки лобных долей должны активизироваться при решении интеллектуальных задач Дункан догадывался и раньше. Эксперимент лишь подтвердил его догадку. В опытах других нейропсихологов, исследовавших память, эти участки активизировались, когда испытуемые пытались удержать перед мысленным взором несколько разнородных предметов сразу. В тысячный раз эти опыты показали, что пределом такого удержания является число семь - "магическая семерка". Таков средний объем оперативной памяти. Но напрячь эту память - одно, а решить задачу, пусть и не очень сложную, и пусть даже с участием той же оперативной памяти - другое.

Для проверки своей гипотезы Дункан выбрал две задачи типа тех, что можно найти в тестах на коэффициент интеллектуальности. Первая была пространственная: из четырех фигур следовало выделить одну, отличавшуюся принципом своего построения от остальных. Вторая - словесная, точнее - буквенная: по тому же признаку выделить из четырех буквенных сочетаний одно. 60 испытуемых в возрасте от 29 до 50 лет решали эти задачи. И у всех шестидесяти томографы показал активизацию боковых участков лобных долей, что было прекрасно видно на экране.

"Похоже на то, что эти участки - главный штаб всей интеллектуальной работы мозга - говорит Дункан. - Туда стекаются донесения из других мозговых зон, там идет обработка получаемой информации, анализируются задачи и отыскивается их решение". "Нервная основа общего интеллекта", - так озаглавили исследователи свою статью, опубликованную в журнале "Science". - "Наука".

Никто из нейропсихологов или неврологов не оспаривает ни результатов дункановского исследования, ни его методики, то, что он обнаружил, является закономерным, логическим продолжением предшествующих этапов в изучении лобных долей и мозга в целом. Но не все ученые соглашаются с Дунканом в том, что он нашел нервную основу интеллекта вообще. Одних, как например Марию Баниш, нейропсихолога из Колорадского университета в Боулдере, воскликнувшую: "Вот где прячется гениальность"! - он убедил. Других, как например, Роберта Стернберга - психолога из Йельского университета - нет.

В своем эссе "Перспективы", сопровождающем в журнале "Science" сообщение Дункана и его сотрудников. Стернберг пишет, что пока мы имеем дело с довольно узким взглядом на сущность интеллекта. Многие исследователи прямо одержимы тестами на коэффициент интеллектуальности, но это глубочайшая ошибка. В этих тестах воплощен определенный тип культуры и определенный тип сообразительности, близкий к тому, которым обладают победители всевозможных викторин. Могут ли подобные тесты служить показателями основательного знания философии или космологии? Могут ли они свидетельствовать о том, что человека, который с успехом прошел их, ожидает вообще успех в жизни? Стернберг напоминает, что оба кандидата в президенты США - Ал Гор и Джордж Буш, будучи студентами, могли похвалиться весьма средними показателями в подобных тестах, но любой американец скажет, что независимо от того, кто из них одержит верх на выборах, оба они добились в жизни исключительного успеха.

Дункан и его сотрудники утверждает, что по характеру активности боковой лобной коры они могут судить о том, легко ли человек будут решать задачи из тестов на коэффициент интеллектуальности, склонен он к подобным задачам или нет. Быть может, он склонен к решению задач иного рода, или вообще не склонен ни к каким задачам и ни к каким решениям, что скорее говорит о его темпераменте , чем об умственных способностях.

Дункан считает, что ему удалось решить старинный спор между двумя соперничающими гипотезами о природе интеллекта, выдвинутых английскими психологами. Одну из них почти сто лет назад сформулировал Чарльз Спирмен. Он предположил, что существует некий общий фактор, который позволяет нам без труда выполнять познавательные тесты самого разного типа. Несколько позже его оппонент Годфри Томсон предположил, что для решения достаточно трудной познавательной задачи мозгу требуется не один какой-то фактор, а множество механизмов для обработки информации, так сказать, информационных процессоров.

По словам Дункана, его опыты убедительно показывают правоту Спирмена: боковая лобная кора это и есть именно тот фактор, который имел в виду психолог. "Я это предвидел, - говорит он, - и поэтому не удивился своим результатам". "Но имел ли в виду Спирмен тесты на коэффициент интеллектуальности, о которых в свое время и не слыхивали"? - иронизирует скептики. Если имел, то Дункан прав, если нет, то вопрос о нервной основе всего интеллекта, остается открытым.

Открытыми, а проще сказать - нерешенными, остаются еще много вопросов, и Дункан собирается заняться ими в ближайшее время. Он признает, например, что позитронно-эмиссионная томография - метод уже устаревший, и по сравнению с магнитно-резонасным сканированием менее информативный. Но он начинал свои эксперименты, когда томография применялась широко, а магнитный резонанс только входил в употребление, и менять метод на полдороге было глупо. Новые же исследования, и прежде всего - сравнение активности лобной коры у людей с высоким и низким коэффициентом интеллектуальности он, разумеется, проведет на магнитно-резонансной аппаратуре.

Всякий человек рождается с лобными долями, но сложная их структура у всех, видимо, различна, и это не может не отражаться на особенностях интеллекта. Обыкновенный человек, как говорил Уильям Джемс, видит одну стороны проблемы, гений же охватывает все ее стороны сразу. Когда Дункан опубликовал результаты своих экспериментов, нейропсихологи задались вопросом: насколько развита боковая кора у ребенка? Иначе говоря, сколько в активности этой коры врожденного и сколько приобретенного в процессе взросления? Будет ли она развиваться и тренироваться по мере развития и тренировки функции?

Когда испытуемые решали у Дункана пространственные задачи, у них боковая лобная кора активизировалась в обеих полушариях, а когда буквенные - только в левом. Если бы пространственные задачи возбуждали одно правое полушарие, что и ожидалось, загадки бы не было. Известно, что правое занято ориентацией в пространстве, а левое - словами и знаковыми системами. Что же происходило здесь? То ли в пространственных образах угадывались и знаки, требовавшие участия левого полушария, то ли как предположил сам Дункан, буквенные и вообще вербальные задачи могут решаться в полсилы, так сказать, "одной левой", а на пространственные требуется полная отдача энергии? В пользу этого неожиданного объяснения свидетельствует тот факт, что при решении пространственных задач кроме лобной коры активизировались и некоторые другие участки мозга.

"Все эти вопросы разрешимы", - говорит Эрл Миллер, профессор неврологии в Массачусетском технологическом институте. Миллер уверен, что на некоторые из них ответит сам Дункан, на некоторые - другие ученые. "Роль боковой лобной коры, в которой нельзя не видеть центра, интегрирующего важную информацию, приходящую как извне так и изнутри, будет окончательно выяснена - говорит он. - Дункана критикуют за то, что он чересчур смело и поспешно назвал этот участок основой всего интеллекта. Но ведь никто еще не доказал, что это не так".

Александр Сиротин:

Аргентинские муравьи, преодолев огромное расстояние, вторглись в штат Калифорния и ассимилировали местных. Так в результате необъяснимых пока причуд эволюции и генетики образовалась крупнейшая в мире муравьиная колония, занявшая пространство в 600 миль - от Сан-Диего до Сан-Франциско.

Аргентинские муравьи (Iridomyrmex humilis) настолько схожи генетически с калифорнийскими, что последние не оказали интервентам никакого сопротивления. Видимо, думали, что это свои. Пришельцы воспользовались такой ситуацией и беспрепятственно оккупировали огромную территорию.

В Аргентине этих муравьев называют "сахарными", а за пределами Аргентины - "аргентинскими", хотя они являются выходцами из Бразилии и Боливии. После захвата Аргентины, сахарные муравьи, ставшие аргентинскими, были занесены торговыми и пассажирскими судами в различные части мира, включая в Европу, Африку и США, И повсюду они атаковали колонии местных муравьев, захватывая их территорию, местные муравьи исчезали, а количество аргентинских фантастически росло. В жарких странах и в южных штатах США, таких, как Калифорния, эти муравьи не покушаются на человеческое жилье. Но если они попадают в районы умеренного климата, где лето сменяется осенними непогодой и зимними холодами, то они становится для людей настоящим бедствием. Ими кишит весь дом, они и в запасах продуктов питания, и в одежде, и в мебели.

Аргентинские муравьи отличаются особой воинственностью и агрессивностью. Они постоянно воюют за расширение жизненного пространства своего муравейника и ревностно охраняют свои границы. Забредшего на их территорию чужака из соседней колонии, которого распознают по специфическому запаху, рабочие муравьи разрывают на части. Но в Калифорнии ученые провели интересный эксперимент. Они взяли аргентинского муравья из района Сан-Диего и перенесли его в колонию муравьев Сан-Франциско. Местные муравьи встретили пришельца как долгожданного кузена. Используя ДНК, ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего исследовали генетические отличия аргентинских и калифорнийских муравьев, и обнаружили, что между аргентинскими муравьями соперничающих колоний в два раза больше разницы в генетике, чем между муравьями аргентинскими и калифорнийскими.

По данным различных научных и исторических докладов аргентинские муравьи были завезены в США в 90-х годах XIX века торговыми судами, доставлявшими из Южной Америки кофе и сахар. Из-за генетического сходства защитные механизмы калифорнийских муравьев не сработали, и небольшая группа аргентинских муравьев без всяких помех частично уничтожила, частично изгнала местных, которых было в 20 раз больше. Это явление отразилось на всей экосистеме - некоторые растения, например, мак, во многом зависят от местных муравьев, распространяющих маковое семя. Калифорнийские муравьи составляют один из главных видов питания береговой рогатой ящерицы, который иногда называют "рогатой жабой". И уменьшение популяции калифорнийских муравьев привело к уменьшению популярности рогатых ящериц. К такому выводу пришел Тэд Кейс, биолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Он создал и возглавил научную группу по изучению аргентинских муравьев.

Уже пять лет ушло на исследование генетики и поведения этих существ размером в полсантиметра. Параллельно ученые пытаются выяснить, почему у калифорнийских муравьев не сработал инстинкт защиты? Может быть, произошел некий сбой, некий разрыв в генетической цепи? И как отразилось это на эволюции?

Но пока ученые ломают голову над этими загадками, жители Южной Калифорнии названивают специалистам по уничтожению насекомых. Темно-коричневые и черные аргентинские муравьи стали для владельцев домов и ферм чуть ли не главными врагами после землетрясений.

В то же время, в самой Аргентине исследователям понадобилось больше недели, чтобы отыскать в своей стране среди других муравьев, именно этих - аргентинских. Настолько они здесь неприметны и ничем не примечательны. "Даже в районах, где они встречаются чаще, они не доминируют, - говорит профессор Кейс. - Они никого не беспокоят, никому не наносят вреда, то есть, ведут себя совершенно иначе. Почему?"

Ученым в Калифорнии найти аргентинских муравьев не составило труда. Они - прямо под ногами, и на обрывистых берегах Тихого океана, и на лужайках университета в Сан-Диего, и даже в университетских коридорах, ведущих в лабораторию по изучению этих муравьев. "Уж не сами ли участники исследования способствует распространению аргентинских муравьев"? - шутят в университете. "Никак нет", - отвечают Кейс и его коллегию. Муравьев держат в лаборатории под строжайшим контролем: в пластиковых пробирках, покрытых изнутри очень скользкой вроде тефлона субстанцией, по которой муравьи не способны выползти наверх.

Аргентинские муравьи благодаря своей способности создавать сверхколонии откладывают в три раза больше яиц, чем муравьи других типов и выводят рабочих муравьев в два раза больше. Опыты показали, что аргентинские сверх-муравьи проворнее и в добывании пищи, и в защите своих территорий с помощью химического оружия, которым они опрыскивают противника.

"Аргентинские муравьи выигрывают битву за несколько дней", - говорит Эндрю Суарес - аспирант университета, родом из Аргентины.

Он считает, что в результате экспериментов удалось найти объяснение: почему в Калифорнии из 20 видов муравьев осталось всего два: аргентинские и те местные, активность которых приходится на зимние месяцы, когда аргентинские теряют энергию. Некоторые не видят опасности в замене одних муравьев другими. Суарес возражает на это, что с исчезновением муравьев других видов прекратилась их деятельность по распространению семян, опылению растений, некоторые животные потеряли пищу.

Владельцы домов часто спрашивают, что они должны сделать, чтобы избавиться от аргентинских муравьев. Ученые ссылаясь на результаты экспериментов отвечают, что эти муравьи любят влагу. Недостаток влаги - единственное, что останавливают распространение этих муравьев. Поэтому, как советуют ученые, не надо устраивать у себя цветущие зеленые лужайки, требующие обильной поливки. Лучше вернуться к естественному для Южной Калифорнии пустынному ландшафту. "Аргентинские муравьи уйдут от вас, - говорят специалисты, - если перед домом будут расти более привычные для этого климата кактусы".

Выдвинуто еще одно совершенно парадоксальное предложение по борьбе с аргентинскими интервентами: завести в Калифорнию больше этих муравьев, чтобы увеличить их генетическое разнообразие, а это должно повлечь за собой их борьбу друг с другом, и, соответственно, регулирование роста популяции. Но эта идея не нашла широкой поддержки. Есть вполне обоснованные опасения, что генетически близкие муравьи будут ассимилированы аргентинскими и войдут в состав суперколонии.

Сейчас лаборатория профессора Кейса начала сотрудничать с компанией бытовой химии "Хлорокс". Идет совместный поиск такого химического препарата, который мог бы обмануть муравьев. По его запаху муравьи должны определять, кто "свой", а кто враг. Если такой препарат удастся создать, то им можно будет опрыскать одну половину муравьиной колонии и этим натравить на нее другую половину - пусть воюют до смерти.. Есть и другая идея борьбы с нашествием, не уступающая первой по своей жестокости.. У аргентинских муравьев, оказывается, есть мощный соперник - огненно-рыжие муравьи, их еще называют красными, которые водятся в юго-восточных штатах, таких, как Флорида или Джорджия. Вот, кто может остановить аргентинцев. Они тоже очень агрессивны. Но в отличие от аргентинских муравьев, распространяющихся медленно - им потребовалось 100 лет, чтобы оккупировать береговую часть Калифорнии, рыжие муравьи-королевы и крылатые самцы совершают брачные перелеты, и создают новые колонии на далеком расстоянии. Они уже появились в калифорнии несколько лет назад. И по воинственности ничем не уступают аргентинцам.

Но не окажутся ли красные ничем не лучше коричневых? Энтомологам придется немало проделать экспериментов, прежде чем удастся разгадать, что именно превращает одни муравьиные виды в оккупантов, а у других парализует инстинкт самосохранения.

Евгений Муслин:

Научные новости.

Нобелевская премия этого года по физике присуждена трем ученым, заложившим основы информационной технологии и компьютеростроения. Это - российский ученый Жорес Алферов из петербургского Физико-технического института имени Иоффе, Герберт Кремер из Калифорнийского университета в Санта Барбаре и Джек Килби, работающий в американской электронной компании "Техас инструмент". Алфероов и Кремер разработали полупроводники, нашедшие применение почти во всех современных электронных приборах, а Джек Килби изобрел интегральные схемы, или так называемые компьютерные "чипы".

Лауреатами Нобелевской премии этого года по медицине стали трое ученых, проливших новый свет на работу мозга и нервной системы. Их работы открывают пути для разработки способов лечения таких тяжелых и распространенных неврологических заболеваний, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Первый лауреат - профессор Пол Грингард, работает в Нью-Йорке, в университете Рокфеллера, второй - профессор Арвид Карлссон - в Гетеборгском университете в Швеции, и третий - профессор Эрик Кандель, является сотрудником Нейробиологического центра Колумбийского университета в Нью-Йорке.

XS
SM
MD
LG