Кроме того, нейронам нужно много места. Каждый нейрон должен сообщаться с другими нейронами, и делают они это с помощью отростков, называемых дендритами и аксонами. Эти выросты, напоминающие щупальца, служат проводами, передающими информацию в форме электрических импульсов от одной клетки к другой. Эти провода выполняют специализированные функции. Дендриты нейронов принимают входные сигналы, а более длинные аксоны отправляют сигналы от нейронов дендритам других клеток. Можно сказать, что дендриты уши нейрона, а аксон его голос.
Увеличение количества нейронов в мозге повышает его способность думать, воспринимать и действовать, но лишь в том случае, если нейроны соединены друг с другом для передачи информации. Эту функцию поддерживает, главным образом, аксон, похожий на провод. Аксоны могут передавать сообщения либо между соседними нейронами, либо переносить импульсы через весь мозг. Чувствительные рецепторные клетки, такие как тактильные рецепторы нашей кожи, тоже представляют собой вид нейронов и имеют собственные аксоны, с помощью которых передают сигналы в мозг. Некоторые аксоны протянуты даже на длину всего тела; они передают тактильную информацию от пальцев ног до мозга, позволяя нам испытывать удовольствие от массажа стоп или боль от ушибленного пальца.
Аксоны играют важнейшую роль в осуществлении мозгом его многочисленных функций. Но они занимают уйму места. На самом деле, когда эволюция стала добавлять в мозг нейроны, новые связи, по сути, заняли больше места, чем сами новые нейроны[11]. Длинные провода занимают больший объем, чем короткие, и для их поддержания требуется больше усилий. Несколько десятилетий назад инженеры из Лаборатории Белла столкнулись с этой же проблемой: добавление к устройству новых элементов требует добавления многочисленных громоздких и дорогих проводов. То, что инженеры называли тиранией чисел, мы можем назвать тиранией нейронов. И если вам это не кажется серьезной проблемой, думайте дальше.
Нейроны бывают самых разных видов и имеют разные свойства, но каждый конкретный нейрон для выполнения своей функции должен быть напрямую связан с сотнями других нейронов мозга. Без разумного решения этой инженерной задачи дорогостоящие провода займут в мозге место и отнимут энергию, так что существо будет с трудом удерживать непомерно большую голову и удовлетворять потребности в калориях, и, следовательно, будет голодать. В человеческом мозге около 86 миллиардов нейронов. Если бы каждый из них соединялся со всеми остальными случайным образом, такой орган имел бы протяженность более 20 километров[12]
Примечания
1
Mishima S. The History of Ophthalmology in Japan. Belgium: J. P. Wayenborgh, 2004; Glickstein M., Whitteridge D. Tatsuji Inouye and the Mapping of the Visual Fields on the Human Cerebral Cortex. Trends in Neurosciences. 10 (1987): 35053; Kauffmann Jokl D.H., Hiyama F. Tatsuji Inouye Topographer of the Visual Cortex, Exemplar of the Germany-Japan Ophthalmic Legacy of the Meiji Era. Neuro-Ophthalmology. 31 (2007): 3343; Gross C.G. Brain, Vision, Memory: Tales in the History of Neuroscience. Cambridge, MA: MIT Press, 1998; Tatsuji I. Die Sehstörungen bei Schussverletzungen der kortikalen Sehsphäre: Nach Beobachtungen an Verwundeten der letzten japanischen Kriege. Leipzig, Germany: W. Engelmann, 1909.
2
Henschen S. On the Visual Path and Centre. Brain. 16 (1893): 170180.
3
Washington and his spies / Nagy J.A. George Washingtons Secret Spy War: The Making of Americas First Spymaster. New York: St. Martins Press, 2016.
4
Tootell R. et al. Functional Anatomy of Macaque Striate Cortex: II. Retinotopic Organization. Journal of Neuroscience. 8 (1988): 15368.
5
Gertner J. The Idea Factory: Bell Labs and the Great Age of American Innovation. New York: Penguin, 2012; Thackaray A., Brock D.C., Jones R. Moores Law: The Life of Gordon Moore, Silicon Valleys Quiet Revolutionary. New York: Basic Books, 2015; Malone M.S. The Intel Trinity: How Robert Noyce, Gordon Moore, and Andy Grove Built the Worlds Most Important Company. New York: HarperCollins, 2014.
6
Filatova O. et al. Cultural Evolution of Killer Whale Calls: Background, Mechanisms, and Consequences. Behaviour. 152 (2015): 200138.
7
Pearce J.M. Animal Learning and Cognition: An Introduction, 3rd ed. East Sussex, UK: Psychology Press, 2008.
8
The brains of these animals / Roth G., Dicke U. Evolution of the Brain and Intelligence. Trends in Cognitive Sciences. 9 (2005): 25057.
9
Herculano-Houzel S. The Remarkable, Yet Not Extraordinary, Human Brain as a Scaled-up Primate Brain and Its Associated Cost. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (2012): 1066168.
10
Kuzawa C. et al. Metabolic Costs and Evolutionary Implications of Human Brain Development. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (2014): 13010 15.
11
Zhang K., Sejnowski T. A Universal Scaling Law Between Gray Matter and White Matter of Cerebral Cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (2000): 562126.
12
Nelson M., Bower J. Brain Maps and Parallel Computers. Trends in Neurosciences. 13 (1990): 4038.