Věda a technika v pozadí
Modely mozků
Teorie
Mozková tkáň je tuková a bílkovinná hmota ve tvaru přilby, která váží asi 1,4 kg (objem asi 1450 cm3), je zvrásněná jako houba na mytí a hustotou připomíná sražené mléko. Jak v této hmotě vznikají myšlenky, pocity a ukládají se vzpomínky? Základní funkční jednotkou mozku je neuron čili nervová buňka, kterých je asi 100 miliard a jsou soustředěny převážně v šedé kůře. Na těle neuronu dochází k příjmu signálů z okolních nervových buněk, zpracovávají je a následně generují nervový impuls, který putuje k dalším nervovým buňkám. Lidská nervová buňka v mozku má několik stovek až 200 000 nervových spojení s dalšími buňkami. Přenos signálů z buňky na buňku probíhá přes tzv. synaptická spojení. Podle posledních odhadů je lidský mozek schopen provést 38 biliard operací za sekundu. Jeho úložná kapacita je 3584 terabytů.
Lidský mozek.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
Mozek můžeme zkoumat několika lékařsko-fyzikálními metodami. První je pomocí elektroencefalografu, který registruje slabé elektrické proudy probíhající v mozku, nebo pomocí magnetické rezonance. Elektroencefalogram (EEG) je záznam elektrických projevů činnosti mozku, které jsou snímané z povrchu hlavy systémem několika elektrod. Průchodem přes relativně málo vodivou lebku je amplituda signálu zeslabena na úroveň řádově desítek mikrovoltů. Rytmus a tvar akčních potenciálů mozku není pravidelný, druh rytmu EEG závisí např. na věku, spánku, bdění nebo zdravotním stavu. Mezi základní typy elektroencefalografických vln jsou vlny alfa (frekvence cca 12 Hz), beta, theta a delta. Vlny alfa jsou charakteristické pro duševní a tělesný klid. Vlny beta představují rytmus zdravého člověka v bdělém stavu. Vlny theta se objevují jen u dětí. Vlny delta se projevují v průběhu hlubokého spánku. Pokud se projeví během bdění, pak ukazují na možnou nemoc.
Elektroencefalograf spícího člověka.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Mezi nejsložitější vyšetřovací metody patří magnetická rezonance. Principem této metody je počítačové sledování změn chování různých buněk v lidském těle při působení silného magnetického pole. Konstrukce zobrazovacích systémů vychází z fenoménu jaderné magnetické rezonance a jaderné magnetické rezonanční spektroskopie. Jaderná magnetická rezonance byla poprvé ověřena v roce 1946 Felixem Blochem a Edwardem Purcellem, nositeli Nobelovy ceny za fyziku v roce 1952. V roce 1971 byl získán první tomogram celého lidského těla.
Zleva doprava: lidský mozek, mozek nosorožce a mozek delfína.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
Všechny mozky obratlovců jsou si vzájemně podobné, přesto vykazují značné odlišnosti – každý obratlovec má na svůj nervový systém jiné požadavky v souvislosti se svým způsobem života. U mozku ryb a paryb jsou obě hemisféry nepatrné, došlo k velkému rozvoji mozečku, který kontroluje držení těla a rovnováhu. Mnohdy mozeček překrývá střední mozek a prodlouženou míchu. Ve středním mozku je u žraloků nápadné zrakové centrum. Mozek obojživelníků má nejnápadnější čichové laloky a má vyvinuté obě hemisféry, které obsahují šedou hmotu, střední mozek obsahuje zrakové laloky, mozeček je malý v souvislosti s menší pohybovou aktivitou obojživelníků. Mozek plazů už má velké hemisféry a mozeček. Hemisféry dosahují takových rozměrů, že se vydouvají všemi směry a překrývají jiné části mozku. Mozek ptáků má velmi rozvinutý mozeček, jehož funkce souvisí s letem. Poměr velikosti mozku savců k velikosti těla je zpravidla největší, což znamená, že u těchto obratlovců hraje mozek zásadní roli. Největší částí mozku savců je koncový mozek.
Porovnání mozků různých zvířat:
Zdroj: Instituto Cajal, journal.frontiersin.org.
Velký mozek není v živočišné říši samozřejmostí. Velký a výkonný mozek je totiž spojen se značnými náklady. Závisí na dostatečné velikosti těla, vysokém energetickém příjmu, dlouhém prenatálním vývoji a v náročné péči o dospívající jedince. Dále je velký mozek spojen s pomalejším vývojem a nižším počtem potomků.
Řezy mozků různých zvířat.
Zdroj: Instituto Cajal, journal.frontiersin.org.
Absolutně největší mozek ze všech žijících živočichů má vorvaň obrovský, jehož mozek váží 7,8 kg. Na druhém místě jsou sloni, jejichž mozek váží přes 4,7 kg. Na třetí příčce je plejtvákovec šedý s hmotností mozku 4,3 kg.
Velikosti mozků se liší podle velikosti živočichů, protože i mozek musí zachovávat určité měřítko. Dá se ale zjistit, zda má daný jedinec větší mozek, než by odpovídalo jeho rozměrům. Takovými druhy s největšími mozky jsou lidé, sviňuchy, sloni a velryby, z ptáků jsou to třeba papoušci. To, že má obratlovec velký mozek, ale ještě neznamená, že má vysokou inteligenci. Určitý vztah tu je a obratlovec s větším mozkem bude mít tendenci mít vyšší inteligenci než srovnatelně velký obratlovec, nicméně nedá se to zobecňovat. Stejně tak u lidí nebyl nalezen vztah mezi velikostí mozku a inteligencí.
V poměru k tělesné váze má dvojnásobný mozek oproti lidskému malý ptáček kolibřík. Naopak jeden z nejmenších mozků v poměru k tělesné váze mezi savci má koala. Je to zřejmě z toho důvodu, že mozek spotřebovává spoustu energie a koala se živí málo výživným blahovičníkem. Mozek koaly zabírá pouze polovinu lebeční dutiny a plave si tu jako švestka v kompotu. Dalším takovým živočichem je vodní živočich s podivným názvem dugong, který pro své tělesné proporce byl dříve zaměňován s mořskou pannou.
