О новых результатах исследования Луны в рамках проекта GRAIL


Луна

Луна сама по себе уже уникальна тем, что это единственный сферический спутник на орбите Земли. Считается, что причиной такой формы является то, что ее масса достаточно велика для равномерного притяжения материи по направлению к центру спутника.

Размер Луны составляет чуть более одной четвертой диаметра Земли (3475 км) и это тоже уникальное явление. Пока еще астрономам не удалось обнаружить у какой-либо планеты спутника с большими или хотя бы такими же размерами относительно размеров планеты.

Однако, не смотря на столь значительные для спутника размеры, масса Луны сравнительно невелика. Это же указывает и на низкую плотность спутника. Объяснение этого явления заключается в причине формирования Луны. У ученых есть версия, что в период зарождения Земли с нашей планетой столкнулось какое-то огромное космическое тело размером с Марс. В результате такого столкновения на орбиту Земли было выброшено большое количество внешней мантии и коры. Постепенно объединяясь под действием гравитационных сил, материал сформировал спутник, который мы сегодня знаем как Луну. Учитывая, что внешняя мантия Земли намного менее плотная, чем внутренние слои, такая концепция позволяет в какой-то мере объяснить низкую плотность Луны.

Смотрите также: Суперлуние и “кровавая” Луна: самые популярные вопросы

Наблюдения с Земли позволяют рассмотреть многочисленные кратеры на поверхности Луны. Причина существования такого рельефа достаточно проста. В отличие от Земли, Луна не является геологически активным телом, у нее нет атмосферы, и не наблюдается вулканической активности. Именно поэтому поверхность Луны столетиями остается неизменной.

Коктейль из нескольких ингредиентов

1. Мозг у одних людей работает эффективнее, чем у других. Их владельцы обладают большими интеллектуальными способностями. Но какова общая нейробиологическая основа, пока еще не ясно.

2. Ученые находят все новые и новые гены, способствующие развитию высокого интеллекта. Многие из них располагаются в пирамидных клетках коры головного мозга.

3. Чем длиннее и более разветвлены клеточные волокна в височных долях мозга, тем человек в принципе умнее. В других участках мозга благоприятное влияние на интеллект оказывает малая плотность нейронов.

Как выяснилось позже, этот его тезис был верен — как минимум отчасти. Американские психологи Томас Бушар (Thomas Bouchard) и Мюттью Макги (Matthew McGue) проанализировали более 100 опубликованных исследований схожести интеллектов среди членов одной семьи. В некоторых работах были описаны однояйцовые близнецы, разделенные сразу после рождения. Несмотря на это, при тестах интеллекта они показывали практически аналогичные результаты. Близнецы же, выросшие вместе, в отношении умственных способностей были схожи в еще большей степени. Вероятно, окружающая среда также оказывала на них немаловажное влияние.

Сегодня ученые считают, что интеллект на 50-60% передается по наследству. Иными словами, разница в IQ между двумя людьми на добрую половину объясняется строением их ДНК, полученной от родителей.

Миф 1. В космосе нет гравитации

Глядя на космонавтов, можно предположить, что на международной космической станции они находятся в абсолютной невесомости. Отчасти это является правдой, но не стоит забывать, что и в космосе на них действует гравитационная сила Земли, которая удерживает искусственные и естественные спутники. Да, сила гравитации Земли столь сильна, что даже в космосе тянет к себе.

Единственным различием между отдельно взятым космонавтом и спутником является разница в их массе. Сила притяжения прямо пропорциональна этой величине, поэтому астронавты не падают на поверхность Земли и фактически не зависят от этого притяжения.

В поисках генов интеллекта

Однако поиски конкретно отвечающих за это наследственных материалов до сих пор мало к чему приводили. Правда, иногда находили некоторые элементы, которые на первый взгляд имели отношение к интеллекту. Но при ближайшем рассмотрении эта взаимосвязь оказывалась ложной. Возникла парадоксальная ситуация: с одной стороны, бесчисленные исследования доказывали высокую наследственную составляющую интеллекта. С другой стороны, никто не мог сказать, какие гены конкретно отвечают за это.

В последнее время картина несколько изменилась, в первую очередь благодаря технологическому прогрессу. План строительства каждого отдельного человека заключен в его ДНК — своеобразной гигантской энциклопедии, состоящей из приблизительно 3 миллиардов букв. К сожалению, она написана на языке, который мы почти не знаем. Хотя мы и можем читать буквы, но смысл текстов этой энциклопедии остается от нас скрыт. Даже если ученым удается секвенировать всю ДНК какого-либо человека, они не знают, какие ее участки отвечают за его умственные способности.

Интеллект и IQ

Слово интеллект происходит от латинского существительного intellectus, которое можно перевести как «восприятие», «разумение», «понимание», «рассудок» или «ум». Психологи понимают под интеллектом общую ментальную способность, охватывающую различные компетенции: например, способность решать проблемы, понимать комплексные идеи, абстрактно мыслить и учиться на опыте.

Интеллект, как правило, не ограничивается одним предметом, например, математикой. Тот, кто хорош в одной области, часто выделяется и в других. Четко ограниченные одним предметом дарования встречаются редко. Поэтому многие ученые исходят из того, что существует общий фактор интеллекта, так называемый фактор G.

Тот, кто собирается изучать интеллект, нуждается в методе для его объективного измерения. Первый тест интеллекта разработали французские психологи Альфред Бине (Alfred Binet) и Теодор Симон (Théodore Simon). Они применили его впервые в 1904 году, чтобы оценить интеллектуальные способности школьников. На основании задач, разработанных для этой цели, они создали так называемую «шкалу умственного развития Бине — Симона». С ее помощью они определяли возраст интеллектуального развития ребенка. Он соответствовал номеру в шкале задач, которые ребенок мог полностью решить.

В 1912 году немецкий психолог Вильям Штерн (William Stern) предложил новый метод, при котором возраст интеллектуального развития делился на хронологический возраст, а получаемая при этом величина называлась коэффициентом интеллекта (IQ). И хотя название сохранилось до сих пор, сегодня IQ больше не описывает возрастные коэффициенты. Вместо этого IQ дает представление о том, как соотносится уровень интеллекта того или иного индивида с уровнем интеллекта среднестатистического человека.

Люди различаются между собой, и соответственно различаются их наборы ДНК. Однако у индивидов с высоким IQ должны совпадать как минимум те части ДНК, которые связаны с интеллектом. Сегодня ученые исходят из этого основополагающего тезиса. Сравнивая ДНК сотен тысяч испытуемых в миллионах ее частей, ученые могут определить наследственные регионы, способствующие формированию более высоких интеллектуальных способностей.

В последние годы был опубликован целый ряд подобных исследований. Благодаря этим анализам картина становится все более ясной: особые умственные способности зависят не только от наследственных данных, но от тысяч различных генов. И каждый из них вносит лишь свой крошечный вклад в феномен интеллекта, иногда всего лишь несколько сотых процента. «Сейчас считается, что две трети всех вариабельных генов человека напрямую или опосредованно связаны с развитием мозга и тем образом потенциально с интеллектом», — подчеркивает Ларс Пенке (Lars Penke), профессор биологической личностной психологии из Университета имени Георга Августа в Гёттингене.

Миф 2. Парад планет уменьшит гравитацию нашей планеты

Парадом планет принято называть космическое явление, при котором все планеты Солнечной системы выстраиваются в ровный ряд, а их силы притяжения складываются. Даже если игнорировать тот факт, что подобная ситуация невозможна, так как противоречит законам физики, обратим внимание на те небесные тела, которые могут оказывать влияние на земное притяжение. Такими планетами являются Венера и Юпитер. Первая — из-за своего близкого расположения, хотя масса и объем Венеры невелики.

Второе небесное тело оказывает влияние на притяжение Земли именно за счет своей огромной массы и объема, хотя и расположено достаточно далеко от нашей планеты. Путем нехитрых математических вычислений можно прийти к таким цифрам: гравитация Венеры влияет на Землю в 50 миллионов раз меньше, а притяжение Юпитера в 30 миллионов раз меньше. Учитывая тот факт, что обе планеты располагаются по разные стороны от нашей, то во время парада планет они будут компенсировать силы притяжения друг друга, а значит земное притяжение не изменится.

Тайна за семью печатями

Но остается еще одна большая проблема: сегодня известны 2 тысячи мест (локусов) в структуре ДНК, которые ассоциируются с интеллектом. Но во многих случаях еще не понятно, за что конкретно отвечают эти локусы. Чтобы решить эту загадку, исследователи интеллекта наблюдают, какие клетки чаще, чем другие, реагируют на поступающую новую информацию. Это может означать, что именно эти клетки каким-то образом связаны с мыслительными способностями.

При этом ученые постоянно сталкиваются с определенной группой нейронов — так называемыми пирамидными клетками. Они растут в коре головного мозга, то есть в той внешней оболочке головного мозга и мозжечка, которую специалисты называют кортексом. Он содержит преимущественно нервные клетки, придающие ему характерный серый цвет, — поэтому его и зовут «серым веществом».

Возможно, пирамидные клетки играют ключевую роль в формировании интеллекта. На это указывают во всяком случае результаты исследований, проведенных нейробиологом Натальей Горюновой, профессором Свободного университета Амстердама.

Недавно Горюнова опубликовала результаты исследования, привлекшего всеобщее внимание: она сравнила пирамидные клетки у испытуемых с различными интеллектуальными способностями. Образцы тканей были взяты в основном из материала, полученного при операциях у больных эпилепсией. В тяжелых случаях нейрохирурги пытаются удалить очаг возникновения опасных судорожных приступов. При этом они всегда удаляют и части здорового мозгового материала. Именно этот материал и исследовала Горюнова.

Она сначала проверила, как реагируют содержащиеся в нем пирамидные клетки на электрические импульсы. Затем она разрезала каждый образец на тончайшие ломтики, фотографировала их под микроскопом и собирала их вновь на компьютере в трехмерное изображение. Таким образом она, например, установила длину дендритов — разветвленных отростков клеток, с помощью которых те улавливают электрические сигналы. «При этом мы установили связь с IQ пациентов, — поясняет Горюнова. — Чем длиннее и ветвистее были дендриты, тем умнее был соответствующий индивид».

Исследовательница объяснила это очень просто: длинные, разветвленные дендриты могут установить больше контактов с другими клетками, то есть они получают больше информации, которую могут обрабатывать. К этому добавляется еще один фактор: «Благодаря сильной разветвленности они могут в разных ветвях одновременно обрабатывать разную информацию», — подчеркивает Горюнова. Благодаря подобной параллельной обработке клетки обладают большим вычислительным потенциалом. «Они работаю быстрее и продуктивнее», — делает вывод Горюнова.

Только часть правды

Каким бы убедительным ни казался этот тезис, полностью доказанным его считать нельзя, как откровенно признается сама исследовательница. Дело в том, что исследованные ею образцы тканей были взяты в основном из одной очень ограниченной области в височных долях. Там возникает большинство эпилептических припадков, и поэтому, как правило, хирургическое вмешательство по поводу эпилепсии производится именно в этой области. «Как обстоят дела в других участках мозга, мы еще сказать не можем, — признается Горюнова. — Но новые, еще не опубликованные результаты исследований нашей группы показывают, например, что связь между длиной дендритов и интеллектом в левой половине мозга выражена сильнее, чем в правой».

Сделать какие-то общие выводы из результатов исследований амстердамских ученых пока еще нельзя. Тем более что есть данные, говорящие о прямо противоположном. Они получены биопсихологом из Бохума Эрханом Генчем (Erhan Genç). В 2020 году он вместе с коллегами также исследовал, насколько различается строение серого вещества у очень умных и менее умных людей. При этом он пришел к выводу, что сильная разветвленность дендритов скорее вредит, чем способствует мыслительной способности.

Правда, Генч не исследовал отдельные пирамидные клетки, а помещал своих испытуемых в сканер мозга. В принципе, магнитно-резонансные томографы не годятся для исследования тончайших структур волокон — разрешение снимков, как правило, оказывается недостаточным. Но бохумские ученые использовали особый метод, позволяющий увидеть направление диффузии тканевой жидкости.

Дендриты становятся барьерами на пути жидкости. Анализируя диффузию, можно определить, в каком направлении располагаются дендриты, насколько они разветвлены и насколько близко друг от друга расположены. Результат: у более умных людей дендриты отдельных нервных клеток не так густы и не склонны распадаться на тонкие «провода». Это наблюдение диаметрально противоположно выводам, сделанным нейробиологом Натальей Горюновой.

Но разве пирамидные клетки не нуждаются в разнообразной поступающей извне информации, чтобы выполнять свои задачи в мозге? Как это согласуется с выявленной низкой степенью разветвленности? Генч также считает связь между клетками важной, но, по его мнению, эта связь должна иметь цель. «Если вы хотите, чтобы дерево давало больше плодов, срежьте лишние ветки, — поясняет он. — Так же обстоит дело и с синаптическими связями между нейронами: когда мы появляемся на свет, у нас их много. Но в течение жизни мы их прореживаем и оставляем только те, которые для нас важны».

Предположительно, именно благодаря этому мы можем перерабатывать информацию более эффективно.

Так же поступает и «живой калькулятор» Венцель Грюс, который при решении задачи выключает для себя все вокруг. Обрабатывание фоновых раздражителей было бы для него в этот момент контрпродуктивным.

Действительно, люди с богатым интеллектом проявляют более сфокусированную мозговую активность, чем менее одаренные, когда им приходится решать сложную задачу. Кроме того, их мыслительному органу нужно меньше энергии. Эти два наблюдения привели к так называемой нейронной гипотезе эффективности интеллекта, согласно которой решающее значение имеет не напряженность работы мозга, а эффективность.

У семи нянек дитя без глазу

Генч считает, что полученные им результаты подкрепляют эту теорию: «Если вы имеете дело с огромным количеством связей, где каждая может вносить свой вклад в решение какой-то задачи, то это скорее усложняет дело, чем помогает ему» — говорит он. По его словам, это все равно, что перед покупкой телевизора спрашивать совета даже у тех друзей, которые в телевизорах не разбираются. Поэтому имеет смысл подавлять мешающие факторы — так считает нейробиолог из Бохума. Вероятно, умным людям это удается лучше, чем прочим.

Но как это соотносится с результатами амстердамской группы под руководством Натальи Горюновой? Эрхан Генч указывает, что дело может быть в различных методиках измерений. В отличие от нидерландской исследовательницы, он не рассматривал отдельные клетки под микроскопом, а измерял движение водяных молекул в тканях. Он указывает и на то, что степень разветвленности пирамидных клеток в разных секторах мозга может быть разной. «Мы имеем дело с мозаикой, в которой пока еще отсутствуют многие части».

Более схожи результаты исследований в другом пункте: толщина слоя серого вещества имеет решающее значение для интеллектуальных способностей — предположительно, потому, что в объемистой коре головного мозга содержится больше нейронов, то есть она обладает большим «вычислительным потенциалом». На сегодняшний день эта связь считается доказанной, и Наталья Горюнова лишний раз подтвердила ее в своей работе. «Размер имеет значение», — это установил еще 180 лет назад немецкий анатом Фридрих Тидеман (Friedrich Tiedemann). «Между размером мозга и энергией интеллектуальных способностей бесспорно существует связь», — записал он в 1837 году. Для измерения объема мозга он заполнял черепа умерших людей сухим просом, но эту связь подтверждают и современные методы измерения с помощью сканеров мозга. По разным оценкам, от 6 до 9% различий в IQ связывают с разницей в величине мозга. И при этом толщина коры головного мозга, судя по всему, имеет решающее значение.

Однако и тут есть много загадочного. Это в равной степени относится и к мужчинам, и к женщинам, потому что у обоих полов маленькому мозгу соответствуют и меньшие умственные способности. С другой стороны, мозг у женщин в среднем на 150 г меньше, чем у мужчин, однако в тестах IQ они показывают те же результаты, что и мужчины.

«В то же самое время структуры мозга у мужчин и женщин различаются, — объясняет Ларс Пенке из Университета Гёттингена. — У мужчин больше серого вещества, то есть кора их головного мозга толще, а у женщин больше белого вещества». А ведь и оно исключительно важно для нашей способности решать проблемы. При этом на первый взгляд оно играет не такую заметную роль, как серое вещество. Белое вещество в основном состоит из длинных нервных волокон. Они могут передавать электрические импульсы на большие расстояния, иногда на десять сантиметров и более. Это возможно потому, что они великолепно изолированы от своего окружения слоем насыщенной жиром субстанции — миелина. Миелиновая оболочка и придает волокнам белый цвет. Она предотвращает потерю напряжения в результате коротких замыканий и, кроме того, ускоряет передачу информации.

Интересные факты о Луне

• У Луны нет темной стороны. Обе стороны Луны получают одно и то же количество солнечного света, но с учетом того, что Луна связана с Землей приливными силами, земляне всегда могут наблюдать только одну ее сторону. Эта сторона отражает солнечный свет и люди могут рассматривать ее даже невооруженным взглядом, тогда информация о так называемой «темной стороне» была получена при помощи космических аппаратов.

• Отливы и приливы на Земле осуществляются именно при помощи Луны. Они возникают как результат ее гравитационного притяжения. Приливы происходят на той стороне Земли, которая в данный момент обращена к Луне, тогда как на другой стороне происходят отливы.

• Каждый год Луна медленно удаляется от Земли, примерно на 3,8 сантиметров. По расчетам ученых данный процесс будет продолжаться еще 50 миллиардов лет.

• Если бы вы находились на Луне, то весили бы намного меньше. Лунная гравитация гораздо слабее, чем гравитация Земли. Это связано с тем, что ее масса значительно меньше. То есть ваш вес на Луне составил бы всего лишь одну шестую (около 16,5%) от вашего земного веса.

• В 50-е годы США планировало взорвать атомную бомбу на Луне. Секретный проект был разработан в разгар холодной войны и носил название «Проект A119». Основной целью такого неординарного плана было продемонстрировать СССР военное и космическое превосходство. К счастью, затея так и не была осуществлена.

• У Луны нет атмосферы. Поверхность спутника Земли абсолютно не защищена от космических лучей, метеоритов, астероидов, комет и солнечных ветров. Вот почему на Луне наблюдают такие огромные колебания температуры, а вся ее поверхность покрыта кратерами. Отсутствие атмосферы также означает, на Луне невозможно услышать ни единого звука, а небо всегда черное.

• На Луне происходят толчки. Гравитационное притяжение Земли приводит к небольшим лунотрясениям, которые происходят в нескольких километров под поверхностью и образуют небольшие разрывы и трещины. Считается, что Луна имеет расплавленное ядро как у Земли.

• Луна является пятым по величине естественным спутником в Солнечной системе. Она намного меньше, чем главные спутники Сатурна и Юпитера, но при этом она является самым большим спутником относительно планеты, вокруг которой она вращается. Одна из самых популярных теорий утверждает, что Луна была когда-то частью Земли и сформировалась при столкновении с огромным объектом.

• Так называемый «Человек на Луне» — известная оптическая иллюзия, которая видна при взгляде на поверхность Луны с Земли. Это результат контраста между светлыми и темными лунными равнинами.

Иллюзия «Человек на Луне»

• На поверхности Луны более полумиллиона кратеров.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: