در نگاه اول ، ممکن است مغز انسان شگفتی مهندسی باشد – یک رابط یکپارچه برای ورودی حسی ، کنترل شناختی و خروجی حرکتی. اما اگر در زیر عملکردهای پیشرفته آن هماهنگ باشید ، به سرعت ساختاری شبیه چیزی شبیه به خیابان های سیم پیچ لندن است: لایه بندی شده ، مدار و غالباً در منطق آن. این شباهت تصادفی نیست. مانند شهرهای قدیمی ، مغز ما برنامه ریزی نشده بود. آنها با ویژگی های جدید لایه بندی شده بر پایه های قدیمی تر ، محدود به آنچه در حال حاضر وجود داشت ، تکامل یافتند. به همین دلیل ، تاریخ تکاملی مغز باعث ایجاد یک سیستم پیچیده و به ظاهر بی نظم معماری عصبی شده است.

ساختمان روی بستر: ریشه های خزندگان

برای درک اینکه چرا مغز اینقدر پیچیده به نظر می رسد ، باید از پایین ، به معنای واقعی کلمه و تکاملی شروع شود. باستانی ترین قسمت مغز ما ، که بعضاً از آن به عنوان “مغز خزندگان” یاد می شود ، شامل ساختارهایی مانند ساقه مغز و گانگلیون پایه است. این مناطق فرآیندهای اساسی بقا ، از جمله ضربان قلب ، تنفس و رفلکس های بدوی را تنظیم می کنند. چنین ویژگی هایی در اکثر مهره داران یافت می شود و زمینه را برای تحولات بعدی فراهم می کند (هالووی ، 1967).

با پیشرفت تکامل ، به ویژه با ظهور پستانداران ، مناطق جدیدتر مانند سیستم لیمبیک توسعه یافته است. این سیستم امکان رفتارهای پیچیده تر اجتماعی و پردازش عاطفی را فراهم می کند. تکامل به جای طراحی مجدد کل مغز برای ادغام این ویژگی های جدید ، آنچه را که انجام می دهد انجام داد – آن را مجدداً مورد استفاده قرار داد و بر اساس آنچه که قبلاً مؤثر بود ساخته شده است. مانند کوچه های باریک که به بزرگراه ها یا کلبه هایی تبدیل شده اند که به عنوان آسمان خراش ها دوباره مورد استفاده قرار می گیرند ، مسیرهای عصبی جدید در بالای قدیمی ها بوجود می آیند (هافمن ، 2014).

گسترش قشر مغز: یک درهم و برهم از نوآوری

نئوکورتکس جدیدترین و قابل توجه ترین تکاملی مغز است. این “مغز جدید” در طول تکامل هومینید به طور قابل توجهی در اندازه گسترش یافت و مسئولیت تفکر ، زبان و تصمیم گیری آگاهانه مرتبه بالاتر شد. به جای جایگزینی ساختارهای قدیمی ، آن را به قسمت بالا اضافه کرد. این بالون قشر مغز امکانات جدیدی را ایجاد کرد اما همچنین منجر به افزایش اتصال ، افزونگی و حلقوی شد. هر سازگاری جدید باید با پیشینیان ابتدایی خود ، نه مخالف ، کار کند.

طبق گفته هافمن (2014) ، تکامل مغزهای بزرگتر ، به ویژه در نخبگان ، بیشتر در مورد مقیاس بندی سیستم های موجود نسبت به توسعه سیستم های جدید بود. در نتیجه ، سیم کشی داخلی مغز از نظر مطلق کارآمدتر شد. سیگنال هایی که بین قسمت های دوردست مغز حرکت می کنند ، اکنون باید مسیرهای طولانی و غیرمستقیم را به طور فزاینده ای طی کنند ، دقیقاً مانند شخصی که سعی در سفر به صورت مورب در یک شبکه شهری دارد که در محافل متحد المرکز طراحی شده است.

توسعه آینه های توسعه

نمایشی زیبا از این لایه بندی تکاملی توسط علوم اعصاب رشد ارائه شده است. چگونه مغز ما در رحم رشد می کند ، تاریخ تکاملی آنها را بازخوانی می کند – فرایندی که به عنوان بازخوانی شناخته می شود. در اوایل رشد جنین ، مغز شبیه ماهی یا خزندگان است. فقط بعداً ساختارهای مسئول عملکردهای خاص انسان ، مانند لوبهای فرونتال ، ظهور می کنند (Neubauer & Hublin ، 2012). این لایه بندی نشان می دهد که حتی با توسعه ساختارهای جدیدتر و پیشرفته تر ، آنها باید با سیستم های باستانی تر که با چنین پیچیدگی هایی در ذهن طراحی نشده اند ، با آنها ارتباط برقرار کرده و تکیه کنند.

Finlay و همکارانش (2001) تأکید می کنند که این دنباله توسعه توسط یک برنامه محافظت شده اداره می شود: مناطق مغز به ترتیب نسبتاً ثابت توسعه می یابد و مدت زمان توسعه در گونه های بزرگتر مغز مانند انسان گسترش می یابد. نتیجه؟ مغزی که از نظر عملکردی غنی تر اما از نظر ساختاری پیچیده تر است – مانند شهری که خیلی سریع رشد می کند تا نقشه برداری شود.

قیمت انعطاف پذیری

چرا تکامل سیم کشی مغز را در طول مسیر “تمیز” نکرد؟ پاسخ در اصل انعطاف پذیری نهفته است. مغز تکامل می یابد تا سازگار باشد ، کامل نیست. این انعطاف پذیری در چگونگی ایجاد مناطق مختلف مغز می تواند عملکردهای جدیدی را در هنگام بروز آسیب انجام دهد – صفتی که در یک معماری سفت و سخت تر و مدولار غیرممکن خواهد بود.

علاوه بر این ، پیچیدگی خود مزایای تکاملی دارد. Bassett and Gazzaniga (2011) اظهار داشتند که مغز به عنوان یک شبکه پیچیده فعالیت می کند که در آن افزونگی ، پردازش توزیع شده و مسیرهای غیرخطی باعث افزایش مقاومت و انعطاف پذیری می شود. در چنین سیستمی ، آنچه پیچیده به نظر می رسد ممکن است یک ویژگی باشد ، نه یک نقص.

نتیجه گیری: جاده طولانی تغییر مغز

چرا مغز شبیه خیابان های لندن است؟ هر دو از طریق لایه بندی تاریخی تکامل یافته اند – سازگار ، تدریجی و محدود به گذشته خود. مغز ممکن است ناکارآمد به نظر برسد ، اما این نتیجه طراحی ضعیف نیست. در عوض ، این روند تکاملی را نشان می دهد ، و از منابع موجود به روشی وصله ای استفاده می کند. مانند جاده های رومی باستان که از مسیرهای امروزی لندن پشتیبانی می کند ، مغز خزندگان پایه و اساس شناخت پیچیده انسانی را تشکیل می دهد. مغز ما هرج و مرج ، قابل توجه و اساساً ریشه در تاریخ دارد.