На протяжении десятилетий ученые пытались понять биологические основы гениальности, изучая физические характеристики мозга Альберта Эйнштейна. Различные исследования показывают, что, хотя его мозг весил нормальное количество вещества, он обладал особыми анатомическими особенностями и улучшенной связностью, которые, возможно, способствовали его выдающимся когнитивным способностям. Эти данные позволяют заглянуть в потенциальные нейронные субстраты его математических и визуально-пространственных способностей.
Альберт Эйнштейн широко признан одним из самых влиятельных физиков в истории. В 1905 году, который часто называют его «чудесным годом», он опубликовал четыре новаторские работы, коренным образом изменившие научное понимание Вселенной. В этих работах рассматривались фотоэлектрический эффект, броуновское движение, специальная теория относительности и эквивалентность массы и энергии. Позже он разработал общую теорию относительности, укрепив свою репутацию научного революционера.
Из-за его огромных интеллектуальных достижений источник его гения вызывал значительный интерес. Исследователи и широкая публика задавались вопросом, обусловлены ли его способности окружающей средой и образованием, или же он обладал уникальным биологическим преимуществом. Эта дискуссия о влиянии наследственности и воспитания породила желание проанализировать его физическое строение мозга в поисках подсказок.
Эйнштейн умер 18 апреля 1955 года в Принстонской больнице от разрыва аневризмы брюшной аорты. Во время вскрытия патологоанатом Томас Харви извлек мозг Эйнштейна для научного исследования. Харви взвесил орган, сфотографировал его с разных ракурсов и сохранил с помощью формалина. Впоследствии он разрезал мозг примерно на 240 блоков и подготовил гистологические препараты — микроскопические срезы ткани, используемые для изучения клеточной структуры.
Обзор исследований
Несмотря на раннюю сохранность тканей, научный анализ появлялся медленно. В обзорной статье, опубликованной в журнале Neurosciences and History в 2015 году Полом Каррильо-Морой и его коллегами, представлен хронологический обзор основных исследований, проведенных с этими образцами. Авторы отмечают, что между смертью Эйнштейна и первой публикацией данных о морфологии его мозга прошло тридцать лет.
В обзоре подчеркивается, что исследователи выявили многочисленные микроскопические и макроскопические различия между мозгом Эйнштейна и контрольными образцами. Однако Каррильо-Мора и его команда отмечают, что функциональное значение этих аномалий остается предметом дискуссий. Они предполагают, что, хотя структурные особенности существуют, определение их прямой связи с гениальностью требует тщательной интерпретации.
Клеточный состав
Одно из первых крупных исследований было опубликовано в журнале Experimental Neurology в 1985 году. Мариан К. Даймонд и ее коллеги из Калифорнийского университета в Беркли изучили соотношение нейронов и глиальных клеток в определенных областях мозга. Нейроны — это основные клетки, ответственные за передачу информации, в то время как глиальные клетки обеспечивают нейронам поддержку, питательные вещества и изоляцию.
Исследователи проанализировали образцы префронтальной коры и нижних теменных долей. Префронтальная кора отвечает за планирование и абстрактное мышление, а теменные доли — за интеграцию сенсорной информации. Даймонд сравнил ткани Эйнштейна с образцами одиннадцати мужчин из контрольной группы.
Исследование показало, что в левой задней теменной доле мозга Эйнштейна наблюдалось значительно меньшее соотношение нейронов и глиальных клеток. Это указывает на большее количество глиальных клеток на каждый нейрон. Даймонд предположил, что это повышенное присутствие вспомогательных клеток может отражать более высокую метаболическую потребность. Нейроны в этой области мозга Эйнштейна, возможно, потребляли больше энергии, что требовало большего количества глиальных клеток для поддержания их интенсивной активности.
Анатомическое строение и теменные доли
В 1999 году Сандра Вительсон и ее команда из Университета Макмастера опубликовали в журнале The Lancet исследование, посвященное общей анатомии, или видимой структуре, головного мозга. Они использовали фотографии, сделанные Харви в 1955 году, и измерения, проведенные непосредственно на органе. Полученные данные были сопоставлены с контрольной группой из 35 мужских и 56 женских образцов мозга.
Вительсон обнаружил, что вес мозга Эйнштейна не был исключительным. Однако теменные доли демонстрировали поразительные различия. Исследование показало, что его теменные доли были примерно на 15 процентов шире, чем у контрольной группы.
Кроме того, исследователи выявили уникальный рисунок в сильвиевой борозде. Эта борозда представляет собой глубокую складку, отделяющую височную долю от лобной и теменной долей. В типичном мозге эта борозда изгибается вверх и разделяет область, называемую надкраевой извилиной.
В мозге Эйнштейна сильвиева борозда имела необычную траекторию, оставляя надкраевую извилину неразделенной. Вительсон предположил, что это отсутствие разделения позволило установить более эффективные связи между нейронами в этой области. Этот регион отвечает за зрительно-пространственное мышление и математическое мышление. Исследование предполагает, что эта уникальная анатомия могла способствовать тому типу визуального мышления, который Эйнштейн использовал для разработки своих теорий.
Характеристики поверхности и моторика
В 2009 году антрополог Дин Фальк опубликовал в журнале Frontiers in Evolutionary Neuroscience исследование, в котором применил методы палеоантропологии для анализа фотографий мозга Эйнштейна. Эта область обычно фокусируется на эволюции человеческой анатомии, но Фальк использовал эти навыки для выявления ранее незамеченных деталей на поверхности мозга.
Фальк обнаружил необычную «шиповидную» структуру в правой моторной коре головного мозга. Моторная кора — это область мозга, которая контролирует произвольные движения мышц. Эта конкретная «шиповидная» структура соответствует области, которая контролирует левую руку.
Фальк отметил, что эта особенность часто встречается у музыкантов с многолетним стажем. Эйнштейн, как известно, играл на скрипке с детства. Исследование предполагает, что эта анатомическая особенность развилась в результате интенсивных, повторяющихся движений, необходимых для перебирания струн левой рукой. Это открытие подтверждает пластичность — способность мозга физически изменяться в ответ на повторяющуюся деятельность.
Фальк также обнаружил необычные бороздчатые структуры в теменных долях. Эти структуры подтвердили более ранние выводы относительно расширения ассоциативных корковых областей, которые отвечают за интеграцию информации от разных органов чувств.
Межполушарная связь
Исследование, опубликованное в журнале Brain в 2013 году, позволило глубже понять, как взаимодействовали две половины мозга Эйнштейна. Вэйвэй Мэнь, Дин Фальк и их коллеги проанализировали мозолистое тело. Эта структура представляет собой толстый пучок нервных волокон, который служит мостом, соединяющим левое и правое полушария головного мозга.
Исследователи использовали фотографии высокого разрешения для измерения толщины мозолистого тела в различных точках. Они сравнили эти измерения с данными МРТ двух контрольных групп: пятнадцати пожилых мужчин и пятидесяти двух молодых мужчин.
Анализ показал, что мозолистое тело Эйнштейна было толще, чем у контрольной группы, в большинстве подзон. Более толстое мозолистое тело подразумевает большее количество нервных волокон. Это говорит о том, что у Эйнштейна была улучшенная связь между двумя полушариями головного мозга.
Усиленная взаимосвязь нейронных сетей позволяет быстрее и эффективнее обрабатывать информацию. Авторы предположили, что это способствовало взаимодействию аналитических функций, часто ассоциируемых с левым полушарием, и пространственных или творческих функций правого полушария. Эта нейронная интеграция, возможно, способствовала его способности визуализировать сложные физические задачи.
Заново открывая утраченную историю
Значительная часть недавних знаний о мозге Эйнштейна получена благодаря обнаружению материалов, которые считались утерянными. В своей книге « В поисках мозга Эйнштейна» Фредерик Лепор подробно описывает историю этих биологических образцов. Лепор, невролог из Медицинской школы имени Роберта Вуд Джонсона, сотрудничал с деканом Фальком в анализе фотографий, которые десятилетиями хранились в семье Томаса Харви.
После смерти Харви в 2007 году его семья передала материалы Национальному музею здравоохранения и медицины. Эта коллекция включала десятки фотографий и сотни гистологических препаратов. Лепор объясняет, что эти материалы позволяли увидеть мозг до его вскрытия, что давало возможность провести более всесторонний анализ его поверхностной анатомии.
В книге и связанных с ней исследованиях была выявлена существенная аномалия в лобной доле. Лобная доля — это часть мозга, расположенная непосредственно за лбом. Она отвечает за исполнительные функции, такие как планирование, рабочая память и принятие решений.
В типичном человеческом мозге лобная доля содержит три гребня, известные как извилины. Лепор и Фальк обнаружили, что правая лобная доля Эйнштейна имела четвертую извилину. Этот дополнительный гребень указывает на увеличение площади поверхности префронтальной коры.
Этот регион тесно связан с когнитивными процессами высокого порядка. Наличие дополнительной площади корковой поверхности подразумевает большую способность к сложным мысленным симуляциям, которые использовал Эйнштейн. Он, как известно, использовал «мысленные эксперименты», такие как представление погони за лучом света, для концептуализации своих теорий.
Теменная доля: переосмысление
Работа Лепор также подтверждает значимость асимметрии теменной доли. В книге подробно описывается, как нижняя и верхняя теменные доли были в значительной степени асимметричны. Это противоречит более ранним предположениям о сферической форме мозга Эйнштейна.
В тексте поясняется, что теменные доли играют важную роль в обработке сенсорной информации и пространственной ориентации. Необычное расширение этих областей согласуется с сообщениями о предпочтении Эйнштейна мыслить образами, а не словами. Он часто описывал свой мыслительный процесс как комбинированную игру образов и знаков.
Скептицизм и контекст
Важно отметить, что некоторые представители научного сообщества по-прежнему скептически относятся к этим выводам. Критики утверждают, что приписывание гения Эйнштейна конкретным анатомическим особенностям или выступам напоминает френологию, дискредитированную псевдонауку. Они заявляют, что естественная изменчивость человеческого организма огромна.
В своих работах Лепор затрагивает этот вопрос, подчеркивая, что исследование представляет собой скорее набор данных, чем окончательные объяснения. Он утверждает, что, хотя полностью преодолеть разрыв в объяснении связи между структурой мозга и разумом невозможно, анатомические отклонения слишком значительны, чтобы их игнорировать. Он предполагает, что уникальная структура обеспечивает «аппаратную часть», которая сделала возможным его когнитивное программное обеспечение.
Заключение
Изучение мозга Альберта Эйнштейна представляет собой захватывающее пересечение истории, нейробиологии и биографии. Исследования показывают, что его гениальность, вероятно, была результатом не одной аномалии, а скорее сочетания нескольких особенностей. К ним относятся более высокое соотношение глиальных клеток, расширенные теменные доли, уникальный гребень в лобной коре и усиленная связь между полушариями.
Эти биологические особенности, по-видимому, коррелируют со специфическими когнитивными способностями, которые демонстрировал Эйнштейн, в частности, с его математическим мышлением и визуальным восприятием. Хотя загадку гения нельзя разгадать одной лишь анатомией, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что мозг Эйнштейна был физически адаптирован к уникальным интеллектуальным задачам, которые он выполнял. Сохранившиеся фотографии и слайды продолжают служить ресурсом для ученых, стремящихся понять нейронный механизм блестящего ума.
