Почему мозг имеет развитую поверхность?

[sergey zhukov]

Говорят, что мозг приобрел складчатую форму для того, чтобы можно было увеличить его поверхность без увеличения объема головы. Как будто мозг - это теплообменник какой-то. Т.е. нервным клеткам ведь нет необходимости быть именно на поверхности? Что там на поверхности с ними особенного происходит? Почему бы мозгу просто не увеличить толщину серого слоя, вместо того, чтобы хитро складывать его?

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1682214 писал(а):

Т.е. нервным клеткам ведь нет необходимости быть именно на поверхности? Что там на поверхности с ними особенного происходит? Почему бы мозгу просто не увеличить толщину серого слоя, вместо того, чтобы хитро складывать его?

Белое вещество под поверхностью - это коммуникации, соединяющие локальные участки мозга с отдалёнными.

Да и кора мозга - слоистая структура, состоит из обычно 6 слоёв клеток, у слоёв свои функции. То есть кора по сути двумерна, и её нужно комкать, чтобы увеличить площадь.

[Anton_Peplov]

Головной мозг прирастал изнутри наружу. Кора делится на древнюю, старую и новую (неокортекс), и эти названия не случайны. Древняя появилась еще у рыб, новая - только у млекопитающих. Больше всего коры у человека: 80% объема мозга, причем именно за счет разросшегося неокортекса. Само собой, к моменту развития новой коры внутренние области мозга уже были заняты более древними структурами, которые просто так было не подвинуть.

Любопытно, что кора весьма неоптимальна по упаковке нейронов. Из 86 млрд нейронов человеческого мозга 79 приходится на мозжечок, но по массе он занимает всего 10% мозга. А. Марков на презентации одной из своих книг предположил (оговорившись, что он не специалист), что это результат взрывной эволюции коры головного мозга человека. Мозжечок эволюционировал сотни миллионов лет, а человеческий неокортекс разросся за какие-то миллионы. Запрос на поумнение был настолько велик, что эволюция не считалась с затратами. Что возвращает нас к гипотезе макиавеллевского интеллекта или другим гипотезам, дающим положительную обратную связь между уровнем интеллекта предков человека и их эволюционным успехом.

[sergey zhukov]

realeugene
Ну а почему бы в два или в три параллельных слоя не уложить кору? Я к тому, что максимизация поверхности мозга - вовсе не самоцель (в отличии, например, от максимизации поверхности легких). Если бы, например, нейроны как-то общались друг с другом через поверхность, тогда было бы понятно стремление "раскатать" их на поверхности мозга и увеличить его поверхность. Но это же не так. Скажем, если взять современный человечаский мозг и заполнить все извилины нейронами, то их количество можно еще увеличить, хотя он и станет "гладким".

Похоже, что если малый участок слоистой структуры коры создан, то проще копировать его в горизонтальном направлении, чем в вертикальном. Такое копирование приводит к разрастанию площади структуры "в один этаж", создавая складки.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1682247 писал(а):

Ну а почему бы в два или в три параллельных слоя не уложить кору?

А как? У коры есть внешняя и внутренняя сторона, от внутренней стороны уходят на большое расстояние миелинизированные нервные волокна, составляющие белое вещество. Эффективная коммутационная матрица не менее важна, чем процессорные ядра.

[sergey zhukov]

realeugene
Не видно, чем развитая поверхность помогает соединять нервные клетки. Если "склеить" все извилины дополнительными нервными волокнами, соединений станет только больше.

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1682214 писал(а):

Как будто мозг - это теплообменник какой-то.

Здесь, в разделе "Филогенез и онтогенез коры", написано так -

Цитата:

В связи с неравномерностью роста отдельных структур новой коры её поверхность становится складчатой, покрываясь бороздами и извилинами.

Издержки эволюции и развития.

-- 15.04.2025, 15:05 --

А собственно, почему и не теплообменник? Мозг потребляет немало энергии, плавает в жидкости, которая и может быть охлаждающим агентом, отводящим тепло к черепу.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1682265 писал(а):

Если "склеить" все извилины дополнительными нервными волокнами, соединений станет только больше.

Внутри полостей извилин другая сторона коры, он неё нервные волокна в сторону не отходят. И там же не всякие соединения нужны, а только соответствующие струтуре мозга.

[sergey zhukov]

chislo_avogadro в сообщении #1682270 писал(а):

А собственно, почему и не теплообменник?

Да ну, ерунда это. Терморегулирование за счет крови происходит, конечно.

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1682277 писал(а):

Да ну, ерунда это. Терморегулирование за счет крови происходит, конечно.

Для регулирования это, конечно, не подходит - просто некий пассивный канал отвода тепла. Но и в этом качестве не нагугливается.

[epros]

Нас в школе когда-то учили, что складчатая структура поверхности головного мозга обеспечивает её (поверхности) увеличение, а нужно это потому что тела нейронов располагаются в основном в районе поверхности, так что когда нейронов становится слишком много, то увеличивать в первую очередь приходится поверхность, а не объём.

Или это нынче уже устарело?

[sergey zhukov]

epros
Ну, вопрос стало быть в том, почему нейроны находятся именно на поверхности. Чем их именно поверхность так привлекает?

[epros]

sergey zhukov, ну так это рациональное размещение. Отростки (аксоны и дендриты), короче, линии передачи сигналов - можно провести через объём, а тела нейронов удобнее выдвинуть к поверхности. Разве не так?

[realeugene]

epros в сообщении #1682395 писал(а):

а тела нейронов удобнее выдвинуть к поверхности

Там всё-таки сложнее. Кора мозга принципиально двумерна и подобна в разных частях, при этом слои клеток коры (третье измерение) отвечают за разные функции локальной обработки информации. И слой дальних соединений с одной стороны.

[sergey zhukov]

epros
Это похоже на оправдание уже существующего решения. Совсем не очевидно, что размещение по поверхности лучше, чем размещение в объеме.