Обьем мозга и интеллект - как они связаны?

[shuric]

Никто не  обьяснит следующий непонятный мне факт - хотя интеллект животных явно связан с обьемом мозга (пример чему эволюция человека) большие животные вроде как не имеют особых преимуществ перед мелкими (кошка не глупее льва). Между тем большим животным нарастить "дополнительные", по отношению к уже имевшимся, отделы мозга  гораздо легче (для кошки лишнии 200 грам мозга - смерти подобны, для льва - вполне допустимы). Скажем синий кит может без труда "вырастить" мозг на 100 или 200 кг, из которых большую часть можно бросить на интеллектуальную деятельность. Конечно кит это не медведь и не макака, но умному киту легче найти планктон, уклонится от касаток и мегалодонов, оплодотворить самку и т.п.. Т.е. даже при низком КПД мозга кита, увеличение его обьемов должно быть рентабельно. Но между тем никаких попыток сверхбольших животных обзавестись свербольшим мозгом неизвестно. Чем эти странности обьясняются?

[Юрич]

Скажем синий кит может без труда "вырастить" мозг на 100 или 200 кг, из которых большую часть можно бросить на интеллектуальную деятельность. Конечно кит это не медведь и не макака, но умному киту легче найти планктон, уклонится от касаток и мегалодонов, оплодотворить самку и т.п.. Т.е. даже при низком КПД мозга кита, увеличение его обьемов должно быть рентабельно.

Я думаю, это неверное утверждение. Увеличение мозга само по себе нуждается в серьезном "дополнительном обслуживании", что вовсе не обязательно "оправдано" для животного. Скажем, в случае китов, допустим действительно бОльший мозг позволит ему лучше добывать планктон (что само по себе очень сомнительно), но с другой стороны и требоваться планктона будет больше, т.е. возрастут "затраты", скорее всего превысив "премию за интеллект". То есть попросту говоря, "овчинка выделки не стоит".

Неслучайно увеличение массы мозга у человека часто связывают с переходом наших предков на мясную диету ("вегетарианцы" бы это не потянули).

[shuric]

C нашими предками все понятно - размер их мозга находится буквально на пределе возможностей.
Но вот всякие киты - мне кажется увеличение мозга, до определенного момента, будет означать настолько ничтожное увеличение энергозатрат, что на выживаемости кита это не скажется. Допустим кит 100 тонн имеет мозг 100 кг, килограмм мозга в 10 раз более энергоемок, чем килограмм иных тканей. Значит кит будет тратить на мозг 1% общих   энергозатрат - совсем не много. И ведь чтоб поумнеть не обязательно иметь 100 килограмовый мозг - человек имеет 2ух килограмовый, а умнее любого кита.
Кроме того наземные животные - существует корреляция между размерами тела и интеллектом (у родственных видов)? Лев и тигр умнее кошки? Насколько я понимаю ткани мозга у льва и у кошки примерно одинаковы, поэтому "лишние" 50 гр. мозга, "освобожденные" от иных забот, и  выделенные для "интелектуальной деятельности"  у льва и у кошки будут работать одинаково эффективно. Но выделить эти лишние 50 гр. льву неизмеримо легче чем кошке. Ну а уж льву (активному наземному хищнику) дополнительный интеллект точно не помешает.
Быть может дело в том, что мозг нельзя строить по "блоковому" принципу (просто увеличивая количество уже существующих элементов ), и быстрое в эволюционном отношении наращивание мозговых тканей само по себе ничего не дает? Тогда совершенно не понятно как наращивали мозг предки человека - он ведь у них принципиально устроен также, как у других млекопитающих.

[Nestor notabilis]

я как-то услышал предположение, с которым, в целом, согласен - существует некое оптимальное соотношение между преимуществами, которые дает развитый мозг для выживания в данной конкретной нише, занимаемой видом, и затратами на содержание такого мозга - после превышения которого, дальнейшее наращивание "мощности процессора" не сказывается существенно положительным образом на успешности особи/вида, но существенно повышает стоимость его содержания. Т.е. по достижению некоего оптимума дальнешее развитие интеллекта не окупается.
Можно еще предположить, что в целом развитие биоты идет в сторону постепенного повышения сложности поведения и развитости интеллекта ее составляющих, что с течением миллионов лет делает среду обитания все более жесткой в плане поведенческой конкуренции - и, соответственно, постепенно повышает некую среднюю планку энцефализации, оптимальную для занятия той или иной ниши - и следовательно идет развитие мозга и усложнение поведения и рост проблесков сознания в самых разных группах животных - от попугаев и врановых птиц до волков, лошадей и дельфинов. Но пока биота стабильна в этом смысле - избыточное развитие мозга в общем не оправдывается.
По этой дороге идут практически все живые существа - за исключением рода Homo. Что сделало гоминид настолько уникальными - не понятно, но они выбились из общей закономерности. Другие животные - нет.

Тому же киту, кстати, мозги как раз и не требуется. Собиратель планктона - это в сущности просто плавающая фабрика, которая обеспечивает только две функции - переработка биомассы, которая сама заплывает в раскрытую пасть, и размножение. Ту же самую нишу с успехом занимают одни из самых примитивных рыб - китовые акулы.
С косаткой - ситуация загаточная - ей, как верховному морскому хищнику мозги безусловно нужны, но при этом - не настолько мощные, как у нее фактически есть. По оценкам "специалистов" (ненавижу эту фразу, но источников не помню. Какие-то морские биологи из штатов и центров по изучению морских млекопитающих) - потенциальная мощность интеллекта касатки даже и близко не используется ею в нормальных условиях дикой жизни и частично проявляется только в лабораториях (то же - с шимпанзе, кстати). - В чем причины гипер-развития мозга - неясно. Прям как у Хомо сапиенса 50 тысяч лет назад и ранее.  :lol:

[Питер]

Быть может дело в том, что мозг нельзя строить по "блоковому" принципу (просто увеличивая количество уже существующих элементов ), и быстрое в эволюционном отношении наращивание мозговых тканей само по себе ничего не дает? Тогда совершенно не понятно как наращивали мозг предки человека - он ведь у них принципиально устроен также, как у других млекопитающих.

Видимо,  кроме  массы  мозга есть  и  другие  параметры  -  например,  число  синаптических  контактов  на  один  нейрон.  Который  определяет    сложность  сети  нейронов  и  тем  самым  -  возможности  переработки    информации.

[shuric]

Цитата: Можно еще предположить, что в целом развитие биоты идет в сторону постепенного повышения сложности поведения и развитости интеллекта ее составляющих, что с течением миллионов лет делает среду обитания все более жесткой в плане поведенческой конкуренции - и, соответственно, постепенно повышает некую среднюю планку энцефализации, оптимальную для занятия той или иной ниши - и следовательно идет развитие мозга и усложнение поведения и рост проблесков сознания в самых разных группах животных - от попугаев и врановых птиц до волков, лошадей и дельфинов. Но пока биота стабильна в этом смысле - избыточное развитие мозга в общем не оправдывается.

Т.е. если львов или медведей забросить в биоту юрского периода мозги у них начнут уменьшатся, поскольку в подобной биоте (кругом тупые рептилии) станут  излишни? Но тогда почему не уменьшаются мозги у морских млекопитающих - ведь спуск под воду равносилен переходу в значительно более примитивную биоту?

А у касаток, если мозги у них в самом деле избыточные, интеллект видимо являлся результатом внутренней конкуренции между касатками  - ну вот как хвост у павлина. Мне правда непонятно как определили, что касаткам в природе мозги ни к чему - например во время китобойной резни осмысленное поведение касаток помогло им избежать холокоста (были планы добычи касаток, но по причинам трудности такой охоты - в том числе из за того, что касатки вели себя "обдумано" эти планы реализованы не были). Напротив крупным китам недостаток интеллекта в "борьбе за выживание" с китобоями обощелся очень дорого. Конечно китобои это явление недавнее, но ведь на китов охотятся умные касатки, а раньше охотились мегалодоны и хищные "древние" киты.

[Nestor notabilis]

Если львов и медведей забросить в биоту юрского периода - они сдохнут от голода - кругом тупые рептилии. Бронированные. А ни лев, ни медведь не способны даже черепаху разгрызть.  :lol:

В целом - по идее, должно быть так: если общий уровень интеллекта жертв резко станет ниже относительно интеллекта хищника - то либо вся биота просто рухнет из-за внезапного фактора "опережающей эволюции хищника" с выживанием ограниченного числа видов, обладающих достаточными для спасения адаптациями - как было в плиоценовой Южной Америке, когда туда попали большие кошки и медведи, и в Австралии - с проникновением динго и людей. - и в итоге выжившие виды жертв будут служить достаточным стимулом для сохранения уровня ителлекта хищника.
С другой стороны, можно предположить и дегенерацию в условиях сниженной конкуренции... - возможно, что-то похожее наблюдается у островных видов птиц, которые принципиально не способны адаптироваться к усложняющимся условиям и с появлением орды людей, крыс, коз и свиней на островах - просто вымирают. Как додо или бакланы и тп.
А с третьей стороны - фактор внутривидовой конкуренции по идее будет достаточным хотя бы для сохранения достигнутого уровня интеллекта стабильным. - Сами о косатках рассказывали только что.

[Юрич]

C нашими предками все понятно - размер их мозга находится буквально на пределе возможностей.
Но вот всякие киты - мне кажется увеличение мозга, до определенного момента, будет означать настолько ничтожное увеличение энергозатрат, что на выживаемости кита это не скажется. Допустим кит 100 тонн имеет мозг 100 кг, килограмм мозга в 10 раз более энергоемок, чем килограмм иных тканей. Значит кит будет тратить на мозг 1% общих   энергозатрат - совсем не много.

Shuric, думаю не все так просто. Вряд ли имеет смысл говорить об этом так "отвлеченно". Мозг синего кита ~ 7 кг, т.е. всего 0,005% массы тела (~150 тонн). То есть действительно, казалось бы чего стоит добавить еще 2 кг, чтоб сделаться умнее?.. Но мозг - штука непростая, со всем оранизмом напрямую связанная, и на самом деле такое увеличение вероятно повлекло бы за собой необходимость других изменений в организме, т.е. нарушился бы устоявшийся оптимум, потребовались бы дополнительные ресурсы. Насколько это было бы оправдано?.. Чтоб фильтровать воду, вообще много ума не надо. Китовая акула значительно глупее китов, тем не менее, как уже отметил Нестор, нормально справляется с этой задачей. Интеллект китам нужен вероятно прежде всего для обеспечения взаимодействий между собой, т.е. коммуникаций, - и того, что есть, видимо вполне хватает. Лично я с трудом могу себе представить, какую явную выгоду может получить кит от повышения интеллекта (спасение от людей здесь можно не рассматривать, т.к. этот фактор слишком "внезапный" для эволюции).

Конечно, интеллект зависит не только от массы, но и от самой структуры мозга и нейронов, в частности "синаптических контактов на один нейрон", как очень уместно отметил Питер (см. картинку во вложении). Но я думаю, ваш вопрос можно понимать и в более общем виде: почему мозг китов не совершенствуется. Опять-таки, на мой взгляд, это скорее всего "по цепочке" потребовало бы других достаточно серьезных физиологических изменений.

[Марков Александр]

Насчет косаток.
Недавно была статья про них в National geographic. У них очень сложные общественные отношения. Тихоокеанские косатки делятся по крайней мере на 3 большие расы (прибрежные, питающиеся рыбой; прибрежные, питающиеся млекопитающими; живущие в открытом океане). У этих рас - совершенно разные системы звуковой коммуникации (языки), почти нет общих "слов". Каждая раса делится на "народы" - большие стада со своими диалектами; эти стада состоят из отдельных матриархальных кланов. Косатки "с полуслова" отличают своих от чужих; браки заключаются всегда с представителями своего "народа", но с максимально неродственным кланом.
Вы говорите, для чего нужен большой мозг?
Я всегда считал, что на 90% (если не больше) потребность в интеллекте обусловлена общественными отношениями: внутри стада (семьи, клана...) и с другими, соседними стадами. Рыбу пастью хватать - особого ума не надо. Тем более не надо ума, чтобы сидеть на ветке и бананы кушать. Для этого достаточно быть насекомым, амебой, плесневым грибком...
Это не только мое мнение. М.Л.Бутовская (крупный антрополог) сказала мне, что у нее нет ни тени сомнения, что развитие разума у гоминид было обусловлено исключительно общественными отношениями. Я так понял из ее слов, что это сейчас общепринятая точка зрения у антропологов.
Поэтому уникальность эволюционного пути гоминид (неуклонное поумнение), видимо, связана, с какой-то особенностью общественного устройства, которая у них сложилась когда-то. Оно могло сложиться в связи с житейской необходимостью, с переходом в другую нишу, или вообще случайно, а уже потом структура этого общества стала диктовать развитие интеллекта.

Чтобы добиться репродуктивного успеха в более-менее сложно организованном коллективе, чрезвычайно выгодно уметь предвидеть реакцию соплеменников на различные стимулы, в том числе - на свои собственные поступки. А как этого добиться? Очень эффективный способ - мысленно поставить себя на его место. Только для этого нужно сначала немного разобраться в себе, понять свои собственные мотивации. Развивается рефлексия, возникает идеальный образ "я".
Самое главное, что в какой-то момент в эволюционирующей популяции возникает положительная обратная связь, она рождается из этого стремления каждого "перехитрить" другого. Если все стали чуть-чуть умнее (хитрее), то мне уже нельзя оставаться таким же: нужно стать еще хитрее, иначе я никого не перехитрю...  Если в эволюции произошло что-то значительное, и ты хочешь найти причину, первым делом ищи положительную обратную связь, цепную реакцию! Без нее биосистемы редко переходят на новый качественный уровень - гомеостаз они умеют поддерживать.
В классической модели "организм" - "среда", я уверен, разум возникнуть в принципе не может. Только в модели "организм" - "социум" - "среда".

[Nestor notabilis]

Но я думаю, ваш вопрос можно понимать и в более общем виде: почему мозг китов не совершенствуется. Опять-таки, на мой взгляд, это скорее всего "по цепочке" потребовало бы других достаточно серьезных физиологических изменений.

Стабильная среда. И достигнут оптимум. - Более не нужно.

Фактор человека, как совершенно верно сказал Юрич, а) внезапный и очень недавний (а с учетом темпов смены поколений у китов - буквально вчерашний), и б) человек не является эволюционным факторм фактически, поскольку эволюция культуры (как совокупности стратегий поведения и материальных объектов = экстрасоматических органов человека) идет с такой скоростью, что адаптироваться к ней за счет собственной физической эволюции не может ни один вид на земле, за исключением простейших и, возможно, ряда насекомых.
Прессинг человека пока еще выдерживают только те из позвоночных, у кого в преадаптациях была заложенна "избыточная" интеллектуальность и гибкость поведения, спасающая вид теперь. - Как касатки.

[Nestor notabilis]

Александр!

Браво!

[Комбинатор]

В классической модели "организм" - "среда", я уверен, разум возникнуть в принципе не может. Только в модели "организм" - "социум" - "среда".

Судя по всему, уровень интеллекта связан не столько с общей массой мозга, сколько с его структурными особенностями. В принципе, достаточно интеллектуальными могут быть и не особенно социально ориентированные животные. Например, врановые по тестам на интеллект стоят в одном ряду с низшими обезьянами, даже не смотря на то, что серьёзно уступают им по объёму мозга. С другой стороны, лошадям, живущим табунами, это обстоятельство не помогло стать особенно умными животными.

[Nestor notabilis]

эт смотря по каким тестам. Кажется по математическим способностям и абстрагированию вороны мартышковых обезьян заметно обгоняют. По первому признаку уж скорее на одной ступени с антропоидами врановые стоят...

Мне интересно другое. - Вранове в целом - твари очень социальные в новых условиях стали. НО - не вОрон. А его интеллект вороньему или галочьему не уступает. И ум бурого медведя, вроде, посильнее, чем у волка будет.

Но это так - ремарки. В целом - восхищен заметкой Александра.

[Комбинатор]

Я бы сказал так, что социальность существенно стимулирует развитие языка, причём, даже у насекомых с их микроскопическим мозгом (на сколько я помню, десятки, максимум, сотни тысяч нейронов). Но, по всей видимости, язык может быть лишь катализатором развития интеллекта, но не его первопричиной. Кстати, у птиц вообще, и у врановых в частности, все области мозга, надстроенные над мозгом пресмыкающихся, не имеют практически ничего общего с корой больших полушарий млекопитающих. Тем не менее, внешние проявления интеллектуальности весьма похожи. Это обстоятельство позволяет предпологать возможность разработки общей теории интеллекта, не привязанной к его конкретному материальному носителю, ибо, похоже на то, что одни и те же функции могут быть структурно реализованы совершенно различными способами (примерно таким же образом, как один и тот же алгоритм может быть написан на разных языках программирования). Кстати, данный вопрос приобретает особенный интерес в контесте обсуждения возможности создания теории ИИ. :wink:

[Сергей]

... внешние проявления интеллектуальности весьма похожи. Это обстоятельство позволяет предпологать возможность разработки общей теории интеллекта, не привязанной к его конкретному материальному носителю, ибо, похоже на то, что одни и те же функции могут быть структурно реализованы совершенно различными способами (примерно таким же образом, как один и тот же алгоритм может быть написан на разных языках программирования). Кстати, данный вопрос приобретает особенный интерес в контесте обсуждения возможности создания теории ИИ. :wink:

Думаю общий принцип тут достаточно прост: у низших генетически запрограммировано число клеток мозга и жёстко детерминированы связи между ними, как, например, у нематоды C. elegans с её 302 нейронами. Никакие внешние условия повлиять на  это не могут: чтобы поведение нематоды изменилось, нужны мутации, изменяющие в процессе эмбрионального развития числа нейронов или связей между ними.

Потом в процессе эволюции появился другой механизм: детёныш рождается с не полностью сформированным мозгом  или с избыточным числом нейронов, которые или делятся, или гибнут в зависимости от их активности, определяемой внешней средой.

Было бы очень интересно проверить не наблюдается ли что-нибудь подобного у общественных насекомых: может быть они тоже рождаются недоразвитыми?