Талантливые и одаренные люди дают человечеству новые знания, благодаря чему происходит развитие современного общества, появление новых отраслей науки и производства, новых технологий и новых методов лечения в медицине. Творчество людей, их открытия, создание новых теорий в науке являются стимулом и двигателем развития человечества. Без творческой деятельности невозможно представить себе мировой прогресс, причем важным моментом для творчества человека является его признание обществом и применение нового открытия в науке, технике и искусстве.

В настоящее время проблема поисков нейробиологических основ таланта и одаренности вызывает большой интерес в нейронауках. Опубликованы интересные данные исследования мозга всемирно известного ученого-физика А. Эйнштейна [1], уникального переводчика Э. Кребса, знавшего 65 языков [2], и других одаренных людей [3—5]. С внедрением в науку МРТ появилось большое количество работ, изучающих когнитивные функции одаренных детей и взрослых [6, 7].

Однако до сих пор остается открытой проблема исследования структурной организации мозга одаренных людей. Филогенетически новые ассоциативные области мозга человека, такие как префронтальная область и теменная область коры мозга человека, играют важную роль в регуляции высших когнитивных функций в программировании целенаправленных действий, решении многих новых поведенческих задач [8]. Речедвигательная зона Брока связана с вербальными функциями. Теменная область коры мозга человека принимает участие в обработке цифр, решении математических задач.

Цель исследования — изучение особенностей цитоархитектонического строения префронтальной области коры, верхней теменной области коры и речедвигательной зоны Брока нижней лобной области коры мозга двух выдающихся русских ученых в сопоставлении с аналогичной корой мозга мужчин контрольной группы того же возраста.

Материал и методы

Исследование проведено на сериях непрерывных фронтальных парафиновых срезов левого и правого полушарий мозга выдающихся ученого-физиолога (86 лет) и ученого-физика (78 лет). Выдающийся ученый-физиолог является крупнейшим физиологом нашей страны, одним из основоположников науки о высшей нервной деятельности. Он внес большой вклад в учение об условных и безусловных рефлексах и является лауреатом Нобелевской премии за работы по физиологии пищеварения.

Выдающийся ученый физик-изобретатель был одним из основателей ракетостроения и космонавтики, внес большой вклад в проектирование аэропланов, дирижаблей и ракетно-космической техники. За научные труды был награжден орденом Красного Знамени. Фамилии ученых не приводятся по этическим соображениям.

Изученные мозги взяты из коллекции лаборатории анатомии и архитектоники мозга ФГБНУ «Научного центра неврологии». Срезы мозга толщиной 20 мкм окрашены крезиловым фиолетовым по методу Ниссля. В работе проведено сопоставление полученных морфометрических данных с результатами изучения 4 мозгов мужчин контрольной группы старческого возраста (75—90 лет). Всего исследовано 12 полушарий мозга. Мужчины контрольной группы не имели психических и неврологических заболеваний, умерли в результате несчастного случая или соматических заболеваний. Взятие мозга осуществлялось в течение 24 ч после смерти. Мозг фиксировался в 10% растворе нейтрального формалина, фотографировался в 8 проекциях, разрезался на блоки толщиной 2,5—3 см, которые после проводки по спиртам заливались в парафин. На каждом 40-м срезе проведена цитоархитектоническая дифференцировка полей 10 и 7 коры мозга. Площадь профильного поля нейронов исследовалась на комплексе электронно-оптического анализа изображений Leica (Германия), об. ×40, ок. ×10. Измерялись только те нейроны, у которых четко выделялись ядро и ядрышко (n=100—130). По величине профильного поля нейроны разделены на три класса: мелкие (до 150 мкм²), средние (от 150,1 до 270 мкм²), крупные (свыше 270,1 мкм²). Плотность расположения нейронов и глии определялась в поле зрения площадью 41 500 мкм². В каждом полушарии подсчет данных показателей проведен в 7—10-м поле зрения (об. ×40, ок. ×10). Сателлитными глиоцитами считались те, которые располагались от нейронов на расстоянии диаметра ядра глиоцита.

Статистическая обработка данных выполнена в программе Statistica 12 с использованием парного теста Вилкоксона, U-критерия Манна—Уитни, значимыми считались отличия при уровне p≤0,05. Полученные результаты даны в форме M±m, где M — среднее значение, m — стандартная ошибка среднего.

Результаты

Изучение мозга выдающихся ученых показало, что вес мозга выдающегося ученого-физиолога равняется 1457 г., а выдающегося ученого-физика — 1372 г.

В результате проведенного исследования цитоархитектонической организации мозга выдающихся ученого-физиолога и ученого-физика были установлены некоторые цитоархитектонические принципы строения мозга, являющиеся характерными для обоих исследованных мозгов. Цитоархитектоническое строение полей 10, 44 и 7 коры мозга выдающихся ученых характеризуется хорошо выраженной радиальной исчерченностью и горизонтальной стратификацией, в то время как в префронтальной коре и верхней теменной коре мозга мужчин контрольной группы отмечается более диффузное и монотонное строение коры (рис. 1 на цв. вклейке). Следует подчеркнуть особенно хорошее развитие ассоциативного слоя III.

Рис. 1. Цитоархитектоника коры поля 10 префронтальной области мозга ученого-физиолога (а), ученого-изобретателя (б) и мужчины контрольной группы (в).

Окраска крезиловым фиолетовым по методу Ниссля, об. ×2,5, ок. ×10.

Сравнительный анализ нейронного состава коры полей 10, 44 и 7 мозга выдающихся ученого-физиолога и ученого-физика показали ряд принципиальных отличий в сопоставлении с клеточным составом аналогичных полей коры мозга мужчин контрольной группы (рис. 2 на цв. вклейке).

Рис. 2. Нейронный состав слоя III коры поля 7 верхней теменной области мозга ученого-физиолога (а), ученого-изобретателя (б) и мужчины контрольной группы (в).

Окраска крезиловым фиолетовым по методу Ниссля, об. ×40, ок. ×10.

Нейронный состав ассоциативного слоя III коры полей 10 и 7 мозга выдающихся ученых поражает наличием крупных пирамидных нейронов.

Так, площадь профильного поля нейронов цитоархитектонического слоя III коры поля 10 мозга выдающегося ученого-физиолога равняется в левом полушарии 205,0±4,8 мкм², в правом — 241,0±8,2 мкм². Размеры крупных пирамидных нейронов в слое III коры поля 10 мозга выдающегося ученого-физиолога превышает размеры аналогичных нейронов мозга мужчин контрольной группы в левом полушарии в 1,55 раза, в правом — в 1,74 раза. Профильное поле крупных пирамидных нейронов в слое III коры поля 10 в левом полушарии мозга выдающегося ученого-физика равняется в среднем 175,0±7,9 мкм², в правом — 201,0±9,7 мкм², что превышает размеры аналогичных нейронов мозга мужчин контрольной группы в левом полушарии в 1,33 раза, в правом — в 1,45 раза. В слое III коры поля 44 речедвигательной зоны Брока мозга выдающегося ученого-физиолога величина профильного поля пирамидных нейронов в левом полушарии среднем составляет 260,6±13,6 мкм², что превосходит размеры нейронов аналогичной области мозга мужчин контрольной группы в 1,28 раза. В правом полушарии в коре поля 44 речедвигательной зоны Брока площадь пирамидных нейронов равняется 242,2±14,0 мкм², что больше размера аналогичных пирамидных нейронов мозга мужчин контрольной группы в 1,17 раза. Сходная тенденция наличия крупных пирамидных нейронов наблюдается также в коре поля 44 правого и левого полушарий мозга выдающегося ученого-изобретателя по сравнению с пирамидными нейронами коры поля 44 мозга мужчин контрольной группы.

Сравнительный анализ площади профильного поля нейронов цитоархитектонического слоя III коры поля 7 верхней теменной области мозга выдающихся ученых и мозга мужчин контрольной группы показал значительно более крупные размеры пирамидных нейронов мозга ученого-физиолога и ученого-физика. Так площадь профильного поля пирамидных нейронов в слое III коры поля 7 мозга выдающегося ученого-физиолога в среднем равняется в правом полушарии 313,0±13,51 мкм², а в левом — 291,8±9,37 мкм². В коре поля 7 верхней теменной области мозга ученого-изобретателя площадь профильного поля пирамидных нейронов в правом полушарии составляла 224,2±7,97 мкм², а в левом — 214,0±8,12 мкм². У мужчин контрольной группы этот показатель составлял 183,2±2,82 и 186,9±2,94 мкм² соответственно.

Исследование процентного содержания крупных пирамидных нейронов в коре поля 10 префронтальной области и коры поля 7 верхней теменной области мозга выдающихся ученых установило значительно бо`льший их процент по сравнению с процентным содержанием тех же пирамидных нейронов в мозге мужчин контрольной группы. Так, было продемонстрировано, что этот показатель в левом полушарии больше в 5,5 раза, а в правом — в 9,46 раза по сравнению с мозгом мужчин контрольной группы. В коре поля 44 как в левом, так и правом полушарии мозга выдающегося ученого-физиолога количество крупных нейронов больше в 2,4 раза по сравнению с тем же полем мозга мужчин контрольной группы. В мозге известного ученого-физика процентное содержание крупных пирамидных нейронов в ассоциативном слое III коры поля 10 префронтальной области равняется в левом полушарии 12,3, а в правом — 21,5, что значительно превышает процентное содержание аналогичных нейронов в мозге мужчин контрольной группы в левом и правом полушариях.

Плотность общей глии, сателлитной глии и нейронов, окруженных сателлитной глией, больше в коре поля 10 префронтальной области мозга и коре поля 7 верхней теменной области мозга одаренных ученых по сравнению с теми же показателями мозга мужчин контрольной группы.

Обсуждение

В исследованиях показано, что вес мозга не коррелирует с одаренностью человека. Вес мозга выдающегося ученого-физиолога равнялся 1457 г, что превышает средний вес мозга мужчин старческой группы. Вес мозга выдающегося ученого-изобретателя равняется 1372 г, что также превышает средний вес мозга мужчин контрольной группы старческого возраста. Сопоставление веса мозга изученных выдающихся ученых с весом мозга других известных ученых и писателей показывает отсутствие прямой корреляции между талантом и весом мозга [9—11]. Хотя все данные литературы демонстрируют большую вариабельность веса мозга обычных и одаренных людей, следует все-таки отметить несколько бо`льший вес мозга у ряда выдающихся ученых по сравнению с весом мозга контрольной группы.

Исследования выявили принципиальные отличия нейронной организации префронтальной, речедвигательной зоны Брока и верхней теменной коры мозга выдающихся ученых по сравнению с аналогичной корой мозга мужчин контрольной группы. Это проявляется в значительно лучшей выраженности радиальной исчерченности и горизонтальной стратификации префронтальной и верхней теменной области мозга выдающихся людей. В свою очередь префронтальная и верхняя теменная области коры мозга мужчин контрольной группы старческого возраста характеризуются более диффузным и монотонным клеточным строением, менее выраженной радиальной стратификацией и нечеткими границами отдельных цитоархитектонических слоев, что, по-видимому, связано с возрастными изменениями мозга. Это свидетельствует об особенностях организации модульного строения корковых формаций мозга выдающихся людей.

В результате исследований установлено наличие крупных и сверхкрупных нейронов в префронтальной, речедвигательной и верхней теменной областях коры мозга выдающихся ученых. Размеры крупных и сверхкрупных нейронов в префронтальной и верхней теменной областях коры мозга выдающихся ученых значительно превышают размеры аналогичных нейронов мозга мужчин контрольной группы. Это свидетельствует о том, что крупные размеры нейронов являются одним из ярких признаков строения коры мозга выдающихся ученых, способствующих их творческому мышлению.

Каждый нейрон связан с другими нейронами с помощью большого количества синапсов [12]. Работающие нейроны формируют на 25% больше дендритов, чем неработающие, и количество нейронов, к которым посылаются импульсы, возрастает. Согласно современным исследованиям [13], психическое состояние и когнитивные функции основаны на определенных коалициях синапсов, которые изменяются буквально в течение нескольких секунд, поэтому значительное увеличение размеров нейронов приводит в конечном счете к увеличению количества дендритов и синапсов и образованию определенных временных объединений синапсов, которые определяют некоторые аспекты мыслительной деятельности человека, например память, сосредоточенность и целенаправленность. Благодаря сосредоточенности, вниманию и его концентрации возникают новые нейронные связи, результатом чего является совершенствование высших когнитивных функций. При освоении новых навыков и знаний отмечается радикальное улучшение когнитивных функций человека, его мыслительной деятельности, что происходит в результате формирования сотни, а возможно, и миллиарда связей между нервными клетками. Принимая во внимание тот факт, что оба выдающиеся ученых работали в преклонном возрасте практически до последних дней своей жизни с той же интенсивностью и энергией, как и в молодые годы, можно предположить, что размер нейронов играет большую роль в осуществлении мыслительной деятельности.

Полученные данные о большем количестве нейронов, окруженных сателлитной глией, в префронтальной коре, речедвигательной области и верхней теменной коре мозга выдающихся ученых, по-видимому, свидетельствуют о бо`льшей степени их вовлечения в различные когнитивные процессы по сравнению с той же корой мозга мужчин контрольной группы. Однако едва ли можно предположить, что одаренность и креативное мышление выдающихся людей коррелируют только с этими выявленными особенностями строения мозга. Исследования проблемы интеллектуальной одаренности и структурной организации мозга требуют дальнейшего всестороннего изучения.

Исследование выполнено в рамках государственного задания.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.