What is so special about the human brain?
Why is it that we study other animals
instead of them studying us?
What does a human brain have or do
that no other brain does?
When I became interested
in these questions about 10 years ago,
scientists thought they knew
what different brains were made of.
Though it was based on very little evidence,
many scientists thought that all mammalian brains,
including the human brain,
were made in the same way,
with a number of neurons that was always
proportional to the size of the brain.
This means that two brains of the same size,
like these two, with a respectable 400 grams,
should have similar numbers of neurons.
Now, if neurons are the functional
information processing units of the brain,
then the owners of these two brains
should have similar cognitive abilities.
And yet, one is a chimp,
and the other is a cow.
Now maybe cows have a really rich
internal mental life and are so smart
that they choose not to let us realize it,
but we eat them.
I think most people will agree
that chimps are capable of much more complex,
elaborate and flexible behaviors than cows are.
So this is a first indication that the
"all brains are made the same way" scenario
is not quite right.
But let's play along.
If all brains were made the same way
and you were to compare animals
with brains of different sizes,
larger brains should always have more neurons
than smaller brains,
and the larger the brain,
the more cognitively able its owner should be.
So the largest brain around should also be
the most cognitively able.
And here comes the bad news:
Our brain, not the largest one around.
It seems quite vexing.
Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos,
but elephant brains weigh between four and five kilos,
and whale brains can weigh up to nine kilos,
which is why scientists used to resort to saying
that our brain must be special
to explain our cognitive abilities.
It must be really extraordinary,
an exception to the rule.
Theirs may be bigger, but ours is better,
and it could be better, for example,
in that it seems larger than it should be,
with a much larger cerebral cortex
than we should have
for the size of our bodies.
So that would give us extra cortex
to do more interesting things
than just operating the body.
That's because the size of the brain
usually follows the size of the body.
So the main reason for saying that
our brain is larger than it should be
actually comes from comparing ourselves
to great apes.
Gorillas can be two to three times larger than we are,
so their brains should also be larger than ours,
but instead it's the other way around.
Our brain is three times larger than a gorilla brain.
The human brain also seems special
in the amount of energy that it uses.
Although it weighs only two percent of the body,
it alone uses 25 percent of all the energy
that your body requires to run per day.
That's 500 calories out of a total of 2,000 calories,
just to keep your brain working.
So the human brain is larger than it should be,
it uses much more energy than it should,
so it's special.
And this is where the story started to bother me.
In biology, we look for rules
that apply to all animals and to life in general,
so why should the rules of evolution
apply to everybody else but not to us?
Maybe the problem was with the basic assumption
that all brains are made in the same way.
Maybe two brains of a similar size
can actually be made of
very different numbers of neurons.
Maybe a very large brain
does not necessarily have more neurons
than a more modest-sized brain.
Maybe the human brain
actually has the most neurons
of any brain, regardless of its size,
especially in the cerebral cortex.
So this to me became
the important question to answer:
how many neurons does the human brain have,
and how does that compare to other animals?
Now, you may have heard or read somewhere
that we have 100 billion neurons,
so 10 years ago, I asked my colleagues
if they knew where this number came from.
But nobody did.
I've been digging through the literature
for the original reference for that number,
and I could never find it.
It seems that nobody had actually ever counted
the number of neurons in the human brain,
or in any other brain for that matter.
So I came up with my own way
to count cells in the brain,
and it essentially consists of
dissolving that brain into soup.
It works like this:
You take a brain, or parts of that brain,
and you dissolve it in detergent,
which destroys the cell membranes
but keeps the cell nuclei intact,
so you end up with a suspension of free nuclei
that looks like this,
like a clear soup.
This soup contains all the nuclei
that once were a mouse brain.
Now, the beauty of a soup is that because it is soup,
you can agitate it and make those nuclei
be distributed homogeneously in the liquid,
so that now by looking under the microscope
at just four or five samples
of this homogeneous solution,
you can count nuclei, and therefore tell
how many cells that brain had.
It's simple, it's straightforward,
and it's really fast.
So we've used that method to count neurons
in dozens of different species so far,
and it turns out that all brains
are not made the same way.
Take rodents and primates, for instance:
In larger rodent brains, the average size
of the neuron increases,
so the brain inflates very rapidly
and gains size much faster than it gains neurons.
But primate brains gain neurons
without the average neuron becoming any larger,
which is a very economical way
to add neurons to your brain.
The result is that a primate brain
will always have more neurons than
a rodent brain of the same size,
and the larger the brain,
the larger this difference will be.
Well, what about our brain then?
We found that we have, on average,
86 billion neurons,
16 billion of which are in the cerebral cortex,
and if you consider that the cerebral cortex
is the seat of functions like
awareness and logical and abstract reasoning,
and that 16 billion is the most neurons
that any cortex has,
I think this is the simplest explanation
for our remarkable cognitive abilities.
But just as important is what
the 86 billion neurons mean.
Because we found that the relationship
between the size of the brain
and its number of neurons
could be described mathematically,
we could calculate what a human brain
would look like if it was made like a rodent brain.
So, a rodent brain with 86 billion neurons
would weigh 36 kilos.
That's not possible.
A brain that huge would be crushed
by its own weight,
and this impossible brain would go
in the body of 89 tons.
I don't think it looks like us.
So this brings us to a very important
conclusion already,
which is that we are not rodents.
The human brain is not a large rat brain.
Compared to a rat, we might seem special, yes,
but that's not a fair comparison to make,
given that we know that we are not rodents.
We are primates,
so the correct comparison is to other primates.
And there, if you do the math,
you find that a generic primate
with 86 billion neurons
would have a brain of about 1.2 kilos,
which seems just right,
in a body of some 66 kilos,
which in my case is exactly right,
which brings us to a very unsurprising
but still incredibly important conclusion:
I am a primate.
And all of you are primates.
And so was Darwin.
I love to think that Darwin
would have really appreciated this.
His brain, like ours,
was made in the image of other primate brains.
So the human brain may be remarkable, yes,
but it is not special in its number of neurons.
It is just a large primate brain.
I think that's a very humbling and sobering thought
that should remind us of our place in nature.
Why does it cost so much energy, then?
Well, other people have figured out
how much energy the human brain
and that of other species costs,
and now that we knew how many neurons
each brain was made of, we could do the math.
And it turns out that both human
and other brains cost about the same,
an average of six calories
per billion neurons per day.
So the total energetic cost of a brain
is a simple, linear function
of its number of neurons,
and it turns out that the human brain
costs just as much energy as you would expect.
So the reason why the human brain
costs so much energy is simply because
it has a huge number of neurons,
and because we are primates
with many more neurons for a given body size
than any other animal,
the relative cost of our brain is large,
but just because we're primates,
not because we're special.
Last question, then:
how did we come by this
remarkable number of neurons,
and in particular, if great apes
are larger than we are,
why don't they have a larger brain
than we do, with more neurons?
When we realized how much expensive it is
to have a lot of neurons in the brain, I figured,
maybe there's a simple reason.
They just can't afford the energy
for both a large body
and a large number of neurons.
So we did the math.
We calculated on the one hand
how much energy a primate gets per day
from eating raw foods,
and on the other hand, how much energy
a body of a certain size costs
and how much energy a brain of a
certain number of neurons costs,
and we looked for the combinations
of body size and number of brain neurons
that a primate could afford
if it ate a certain number of hours per day.
And what we found is that
because neurons are so expensive,
there is a tradeoff between
body size and number of neurons.
So a primate that eats eight hours per day
can afford at most 53 billion neurons,
but then its body cannot be any bigger
than 25 kilos.
To weigh any more than that,
it has to give up neurons.
So it's either a large body
or a large number of neurons.
When you eat like a primate,
you can't afford both.
One way out of this metabolic limitation
would be to spend even more hours per day eating,
but that gets dangerous,
and past a certain point, it's just not possible.
Gorillas and orangutans, for instance,
afford about 30 billion neurons
by spending eight and a half hours per day eating,
and that seems to be about as much as they can do.
Nine hours of feeding per day
seems to be the practical limit for a primate.
What about us?
With our 86 billion neurons
and 60 to 70 kilos of body mass,
we should have to spend over nine hours
per day every single day feeding,
which is just not feasible.
If we ate like a primate,
we should not be here.
How did we get here, then?
Well, if our brain costs just as much energy
as it should, and if we can't spend
every waking hour of the day feeding,
then the only alternative, really,
is to somehow get more energy
out of the same foods.
And remarkably, that matches exactly
what our ancestors are believed to have invented
one and a half million years ago,
when they invented cooking.
To cook is to use fire
to pre-digest foods outside of your body.
Cooked foods are softer, so they're easier to chew
and to turn completely into mush in your mouth,
so that allows them to be completely digested
and absorbed in your gut,
which makes them yield much more
energy in much less time.
So cooking frees time for us to do
much more interesting things with our day
and with our neurons
than just thinking about food,
looking for food, and gobbling down food
all day long.
So because of cooking, what once was
a major liability, this large,
dangerously expensive brain with a lot of neurons,
could now become a major asset,
now that we could both afford
the energy for a lot of neurons
and the time to do interesting things with them.
So I think this explains why the human brain
grew to become so large so fast in evolution,
all of the while remaining just a primate brain.
With this large brain now affordable by cooking,
we went rapidly from raw foods to culture,
agriculture, civilization, grocery stores,
electricity, refrigerators,
all of those things that nowadays
allow us to get all the energy we need
for the whole day in a single sitting
at your favorite fast food joint.
So what once was a solution
now became the problem,
and ironically, we look for the solution in raw food.
So what is the human advantage?
What is it that we have
that no other animal has?
My answer is that we have the largest number
of neurons in the cerebral cortex,
and I think that's the simplest explanation
for our remarkable cognitive abilities.
And what is it that we do that no other animal does,
and which I believe was fundamental
to allow us to reach that large,
largest number of neurons in the cortex?
In two words, we cook.
No other animal cooks its food. Only humans do.
And I think that's how we got to become human.
Studying the human brain changed
the way I think about food.
I now look at my kitchen,
and I bow to it,
and I thank my ancestors for coming up
with the invention that probably made us humans.
Thank you very much.
(Applause)
ما الذي يميز الدماغ البشري؟
لماذا نحن ندرس الحيوانات الأخرى
بدلاً من أن تدرسنا هي؟
ما الذي يمتلكه الدماغ البشري وحده
أو يستطيع فعله دون سواه؟
عند بداية اهتمامي بهذه الأسئلة منذ حوالي عشرة سنوات،
كان العلماء يعتقدون أنهم يعلمون ما الذي يجعل الأدمغة مختلفة.
على الرغم من قلة الأدلة،
اعتقد العلماء أن كل أدمغة الثديات،
بما فيها الدماغ البشري،
مصنوعة بنفس الطريقة،
من عدد من الخلايا العصبية الذي دائماً يتناسب
طردياً مع حجم الدماغ.
هذا يعني أن أي دماغان من نفس الحجم،
مثل هذين، الذين يزنان 400 جرام،
لابد أن يمتلكان العدد نفسه من الخلايا العصبية.
الآن، إن كانت الخلايا العصبية هي وحدات
معالجة المعلومات الفعّالة في الدماغ،
إذاً لابد أن يمتلك صاحبي هذين الدماغين
نفس القدرات المعرفية.
إلّا أن أحدهما هو شمبانزي،
و الآخر هو بقرة.
الآن، ربما للأبقار حياة عقلية
غنية و هي ذكية للغاية
لدرجة أنها تختار عدم إعلامنا بها،
لكننا نأكلها.
أعتقد أن أغلب الناس توافق أن
حيوانات الشمبانزي قادرة على القيام بتصرفات أكثر تعقيداً،
و استرسالاً و مرونة بكثير من الأبقار.
إذاً هذا أول دليل على أن
سيناريو "كل الأدمغة مصنوعة بنفس الطريقة"
ليس دقيقاً.
لكن دعنا نجاري الأمر.
إن كانت كل الأدمغة مصنوعة بنفس الطريقة
و قمت بمقارنة حيوانات ذات أدمغة مختلفة الأحجام،
لابد للأدمغة الكبيرة أن تمتلك عدد من الخلايا العصبية أكبر دائماً
من تلك الأدمغة الأصغر، و كلما زاد حجم الدماغ،
زادت القدرات المعرفية لصاجبها.
إذاً فلابد أن يكون صاحب أكبر دماغ على كوكب الأرض
هو ذو أكبر قدرة معرفية.
لكن هنا تأتي الأخبار السيئة:
دماغنا، ليس الأكبر على الأرض.
إنه لأمر مزعج.
يزن دماغنا ما بين 1.2 و 1.5 كيلوجرام،
لكن أدمغة الفيلة تزن بين أربعة و خمسة كيلوجرامات،
و قد تصل أدمغة الحيتان إلى تسعة كيلوجرامات،
لهذا يلجأ العلماء إلى الجزم
بأن لابد لعقولنا أن تكون مميزة
لتفسير قدراتنا المعرفية.
لابد لعقلنا أن يكون فوق المعتاد،
استثنائي.
قد تكون عقولهم أكبر حجماً، لكن عقولنا أفضل،
و قد تكون بالفعل أفضل، على سبيل المثال،
إنها تبدو أكبر من اللازم،
ذات قشرة دماغية أكبر مما يجب أن يكون لدينا
بالنسبة لحجم أجسامنا.
إذاً هذا يعطينا قشرة أكثر
للقيام بأمور أكثر إثارة للاهتمام
من مجرد إدارة وظائف الجسم.
هذا لأن في العادة يتناسب حجم الدماغ
مع حجم الجسم.
إذاً فالسبب الرئيسي لقولنا أن
دماغنا أكبر مما يجب أن يكون عليه
يأتي من مقارنة أنفسنا
بالقردة العليا.
إن جسم الغوريلا أكبر بمرتين إلى ثلاث مرات من أجسامنا.
إذاً فلابد لأدمغتهم أن تكون أيضاً أكبر من أدمغتنا،
لكن في الواقع العكس صحيح.
إن حجم دماغنا أكبر بثلاثة مرات من حجم دماغ الغوريلا.
يبدو أيضاً أن دماغ الإنسان يتميز أيضاً
بكمية الطاقة التي يستهلكها.
على الرغم من أنه يزن فقط 2% من وزن الجسم،
إلاّ أنه يستهلك 25% من إجمالي الطاقة
التي يحتاجها الجسم في اليوم.
هذا يوازي 500 سعرة حرارية من 2,000،
تحتاجها لكي يعمل دماغك فقط.
إذاً فالعقل البشري أكبر مما يجب،
و يستهلك قدر من الطاقة أكثر من اللّازم،
إذاً فهو مميز.
و هنا بدأ الموضوع بمضايقتي.
في علم الأحياء، نحن نبحث عن قوانين
تنطبق على الكل الحيوانات و الحياة بشكل عام،
لكن لماذا تنطبق قوانين التطور
على سائر الكائنات سوانا؟
لربما كانت المشكلة في الافتراض الأساسي
أن كل الأدمغة مصنوعة بنفس الطريقة.
قد يوجد دماغان ذوا الحجم نفسه
إلّا أنهما مكونان من عددين مختلفين جداً من الخلايا العصبية.
ربما إنه ليس من المفترض لدماغ
ذو حجم كبير جداً أن يحتوي على عدد من الخلايا العصبية
أكبر من ذلك الموجود في دماغ ذي حجم متوسط.
قد يحتوي الدماغ البشري في الواقع على أكبر عدد من الخلايا العصبية
من أي دماغ آخر، بغض النظر عن الحجم،
في القشرة الدماغية بالأخص.
فأصبح السؤال الأهم
بالنسبة لي لأجيب عليه هو:
كم عدد الخلايا العصبية في دماغ الإنسان،
و كيف يختلف ذلك عن الحيوانات الأخرى؟
الآن قد تكونوا قد سمعتم أو قرأتم في مكان ما
أننا نمتلك 100 بليون خلية عصبية،
فقمت بسؤال زملائي، منذ 10 سنوات
إن كانوا يعرفون أصل هذا الرقم.
لكن لا أحد يعلم.
مضيت وقتا أنقّب في الأبحاث
على المرجع الأصلي لهذا الرقم،
و لم أستطع أن أجده أبداً.
يبدو أن في الحقيقة لم يحسب أحد
عدد الخلايا العصبية في الدماغ البشري،
أو في أي دماغ آخر بهذا الخصوص.
فقمت بابتكار طريقتي
لحساب عدد خلايا الدماغ،
و هي عبارة عن
تحويل هذا الدماغ إلى حساء.
الفكرة هي:
تقوم بأخذ الدماغ، أو أجزاء من هذا الدماغ،
و تذيبه في منظف،
الذي يتلف الأغشية الخلوية
دون أنوية الخلايا،
فتحصل على معلّق من أنوية حرّة
تبدو بهذا الشكل،
كالحساء الصافي.
يحتوي هذا الحساء على كل الأنوية
التي كانت سابقاً دماغ فأر.
الآن، الجمال في الموضوع أن بما أنه حساء،
فإنك تستطيع خضّ هذا الأنوية
بحيث تصبح منتشرة في السائل بشكل متجانس،
فالآن بالنظر في المجهر
إلى أربعة أو خمسة عينات فقط من هذا المحلول المتجانس،
تستطيع أن تعد الأنوية، و بالتالي معرفة
عدد الخلايا التي احتواها الدماغ.
إنه سهل، إنه مباشر،
و إنه حقاً سريع.
فقمنا باستخدام هذا الطريقة لعد الخلايا العصبية
في العشرات من الفصائل المختلفة حتى الآن،
و قد تبين أن ليست كل الأدمغة
مصنوعة بنفس الطريقة.
خذ القوارض و الرئيسيات، على سبيل المثال:
في أدمغة القوارض الكبيرة، يزداد الحجم
المتوسط للخلية العصبية،
فيتضخم حجم الدماغ بشكل سريع جداً
و يزداد حجماً بشكل أسرع بكثير من زيادته بعدد الخلايا العصبية.
لكن أدمغة الرئيسيات تزداد بعدد الخلايا العصبية
دون أن يزيد حجم الخلية العصبية العادية،
و هو أمر اقتصادي جداً
لإضافة خلايا عصبية إلى دماغك.
و نتيجة ذلك أن دماغ الرئيسيات
سوف يمتلك عدد من الخلايا العصبية دائماً أكبر
من دماغ القوارض ذو الحجم نفسه،
و كلما زاد حجم الدماغ،
زاد هذا الفارق.
حسناً، إذاً ماذا عن دماغنا؟
لقد وجدنا أننا نمتلك، في المتوسط،
86 بليون خلية عصبية،
16 منها في القشرة الدماغية،
و إن اعتبرت أن القشرة الدماغية
هي مركز عدة وظائف
كالإدراك و التفكير المجرد و المنطقي،
و أن 16 بليون هو أكبر عدد من الخلايا العصبية
يمكن أن يوجد في أي قشرة دماغية،
أعتقد أن هذا أبسط تفسير
للقدرات المعرفية البارزة.
لكن أمر أخر بالأهمية نفسها هو معنى ال86 بليون خلية عصبية.
بما أننا اكتشفنا أن العلاقة
بين حجم الدماغ و عدد الخلايا العصبية به
يمكن تمثيلها رياضياً،
يمكننا حساب شكل دماغ الإنسان
إن كان مصنوعاً كدماغ القوارض.
إذاً، فدماغ القوارض مع 86 بليون خلية عصبية
قد يزن 36 كيلوجرام.
لكن هذا مستحيل.
دماغ بهذه الضخامة سوف يتم سحقه
بوزنه،
و هذا الدماغ المستحيل سوف يوجد
في جسم وزنه 89 طن.
لا أعتقد أنه يشبهنا.
إذاً فهذا يوصلنا إلى نتيجة مهمة جداً،
و هي أننا لسنا قوارض.
إن العقل البشري ليس عقل جرذ كبير.
بالمقارنة مع الجرذ، قد نبدو مميزين، نعم،
لكن إنها ليست مقارنة عادلة،
باعتبار أننا لسنا قوارض.
إننا من الرئيسيات،
إذاً فالمقارنة الصائبة تكون مع الرئيسيات الأخرى.
عندها، إن قمت بعمل الحسابات،
ترى أنه لو امتلك حيوان رئيسي عام
86 بليون خلية عصبية
لكان لديه دماغ يزن حوالي 1.2 كيلوجرامات،
الأمر الذي يبدو صائباً،
في جسم يزن 66 كيلوجرامات،
هذا في حالتي دقيق تماماً،
الذي يوصلنا إلى نتيجة متوقعة جداً
إلّا أنها لا تزال مهمة بدرجة كبير:
أنا من الرئيسيات.
و كلكم من الرئيسيات.
و كذلك كان داروين.
أحب أن أعتقد أن داروين كان ليقدر هذا كثيراً.
دماغه، كأدمغتنا،
كانت مصنوعة في صورة أدمغة الرئيسيات الأخرى.
إذاً قد يكون الدماغ البشري رائع، نعم،
إلا أنه ليس مميزاً في عدد الخلايا العصبية التي يمتلكها.
إنه فقط دماغ كبير من أدمغة الرئيسيات.
إنني أعتقد أن هذه فكرة تدعو إلى التواضع و الرزانة
يجب أن تذكّرنا بمنزلتنا في الطبيعة.
لماذا يستهلك الكثير من الطاقة، إذاً؟
حسناً، لقد وجد آخرون
مقدار الطاقة التي يستهلكها العقل البشري
و ذلك في الفصائل الأخرى،
و الآن بما أننا نعرف عدد الخلايا العصبية
الموجود في كل دماغ، نستطيع عمل الحسابات.
و قد تبين أن جميع الأدمغة في الإنسان
و الفصائل الأخرى تستهلك حوالي نفس المقدار من الطاقة،
و هو معدّل ستة سعرات حرارية
لكل بليون خلية عصبية في اليوم.
إذاً فإجمالي استهلاك الدماغ من الطاقة
هو معادلة بسيطة، خطية
لعدد الخلايا العصبية،
و قد تبين أن الدماغ البشري
يستهلك نفس المقدار المتوقع.
إذا فالسبب في أن الدماغ البشري
يستهلك مقداراً كبيراً من الطاقة هو ببساطة
لأنه يمتلك عدد كبير من الخلايا العصبية،
و لأننا من الرئيسيات
مع عدد كبير من الخلايا العصبية بالنسبة لحجم أجسامنا
بالمقارنة مع أي حيوان آخر،
إن كلفة دماغنا النسبية مرتفعة،
لكن هذا فقط لأننا من الرئيسيات، و ليس لأننا مميزون.
سؤال أخير، إذاً:
كيف وصلنا إلى هذا الرقم البارز من الخلايا العصبية،
و بشكل أخص، إن كانت القرود العليا
أكبر حجم منّا،
لماذا لا تمتلك أدمغة أكبر من التي نمتلكها، مع عدد أكبر من الخلايا العصبية؟
عندما أدركنا كم هو مكلّف
امتلاك عدد كبير من الخلايا العصبية، حسِبت،
لربما هناك سبب بسيط.
إنها ببساطة لا تستطيع توفير الطاقة
لجسم كبير و عدد كبير من الخلايا العصبية في آن واحد.
فقمنا بالحساب.
من جهة، حسبنا
كمية الطاقة التي يحصل عليه حيوان رئيسي في اليوم
من تناول الأطعمة النيئة،
و من جهة أخرى، كمية الطاقة
التي يستهلكها جسم ذو حجم معين
و كمية الطاقة التي يستهلكها دماغ ذو عدد معين من الخلايا العصبية،
و نظرنا إلى تركيبات
حجم الجسم و عدد الخلايا الدماغية
التي يمكن لرئيسي أن يوفر طاقة لها
إن تناول الطعام لعدد معين من الساعات في اليوم.
و الذي وجدناه هو أن
بسبب تكلفة الخلايا العصبية المرتفعة،
هناك تقايض بين حجم الجسم و عدد الخلايا العصبية.
إذاً يستطيع حيوان رئيسي يتناول الطعام ثمانية ساعات في اليوم
أن يتحمل تكلفة أقصاها 53 بليون خلية عصبية،
لكن بعد ذلك لا يستطيع جسمه أن ينمو إلى
أكثر من 25 كيلوجرام.
ليزداد حجمه أكثر من ذلك،
يجب أن يتنازل عن خلايا عصبية.
إذاً فهو إما جسم كبير
أو عدد كبير من الخلايا العصبية.
عندما تأكل كالحيوان الرئيسي،
لا يمكنك أن تتحمل تكلفة الإثنين معاً.
إحدى الطرق للتغلب على هذا القيد الأيضي
يمكن أن يكون في قضاء عدد ساعات أكثر في الأكل باليوم،
لكن هذا الأمر يمكن أن يكون خطراً،
و بعد نقطة معينة، يمكن أن يكون مستحيلاً.
إن الغوريلا و الأورانجتان، على سبيل المثال،
تستطيع تحمل نفقة 30 بليون خلية عصبية
بإمضائها ثمانية ساعات و النصف في الأكل باليوم،
و هذا يبدو تقريباً ما يفعلونه.
يبدو أن تسعة ساعات من الأكل في اليوم
هي الحد العملي لحيوان رئيسي.
لكن ماذا عنا؟
بما أن لدينا 86 بليون خلية عصبية
و من 60 إلى 70 كيلوجرام من كتلة الجسم،
يجب أن نمضي ما يفوق التسعة ساعات
باليوم كل يوم في الأكل،
و هو أمر غير معقول.
إن تناولنا الطعام كحيوان رئيسي،
لكان وجودنا غير ممكن.
إذاً، كيف وصلنا إلى هنا؟
حسناً، إن كان دماغنا يكلّف هذا الكم من الطاقة
كما هو متوقع، و نحن لا نستطيع قضاء
كل ساعة لا ننام بها في الأكل،
إذاً فالبديل الوحيد، هو حقاً،
بإيجاد طريقة للحصول على المزيد من الطاقة
من الطعام نفسه.
و بشكل مذهل، هذا يطابق تماماً
ما يُعتَقد أن آباءنا قد اخترعوه
منذ مليون و نصف سنة،
حينما اخترعوا الطبخ.
إن الطبخ يعني استخدام النار
للهضم الأولي للطعام خارج جسمك.
إن الأطعمة المطبوخة أطرى من النيئة، إذاً فهي أسهل للمضغ
و لتتحول تماماً إلى عصيدة في فمك،
فتسمح بهضمها كلياً
و امتصاصها في أمعائك،
الأمر الذي يجعلها تنتج طاقة أكثر بكثير في زمن أقل.
إذاً فالطبخ يوفر لنا الوقت للقيام
بأمور أكثر تشويقاً بكثير في يومنا
و بخلايانا العصبية
من مجرد التفكير في الطعام،
و البحث عن الطعام، و التهام الطعام
طوال اليوم.
فإذاً بسبب الطبخ، الأمر الذي كان في الماضي
عائقاً كبيراً، هذا الدماغ الكبير،
المتمدد بشكل خطير بعدد كبير من الخلايا العصبية،
أصبح ثروة مهمة الآن،
بما أننا أصبحنا قادرين على توفير الطاقة للكثير من الخلايا العصبية
و الوقت للقيام بأمور مثيرة للاهتمام بها.
فهذا يفسر لماذا نما الدماغ البشري
ليصبح كبيراً في وقت قصير خلال التطور،
و في نفس الوقت هو لا يزال دماغ لحيوان رئيسي.
مع هذا الدماغ الكبير الذي أصبح وجوده ممكناً بالطبخ،
إنتقلنا بسرعة من الأطعمة النيئة إلى الثقافة،
و الزراعة، و المدنية، و محلات البقالة،
و الكهرباء، و البرّادات،
كل هذه الأشياء التي تسمح لنا
اليوم بالحصول على الطاقة التي نحتاج
لليوم كله في جلسة واحدة
في مطعم الوجبات السريعة المفضل لديك.
فما كان بالأمس حلاً
أصبح اليوم مشكلة،
و من المفارقة، نحن نبحث على الحل في الأطعمة النيئة.
إذاً ما هي ميزة الإنسان؟
ما الذي نمتلكه
دون سائر الحيوانات؟
جوابي هو أننا نمتلك أكبر عدد
من الخلايا العصبية في القشرة الدماغية،
و أعتقد أن هذا هو أبسط تفسير
لقدراتنا المعرفية المذهلة.
و ما الأمر الذي نفعله دون سائر الحيوانات،
و الذي أعتقد أنه كان عامل رئيسي
في السماح لنا بالنمو إلى هذا الرقم الأكبر
من الخلايا العصبية في القشرة الدماغية؟
بكلمتان، نحن نطبخ.
لا يطبخ أي حيوان آخر طعامه. الإنسان فقط يفعل ذلك.
و أعتقد أن لهذا استطعنا أن نصبح بشر.
إن دراسة الدماغ البشري قد غيرت طريقة تفكيري بالطعام.
إنني الآن أنظر إلى مطبخي،
و أنحني له،
و أشكر أسلافي على
الاختراع الذي على الأرجح قد جعل منّا بشر.
شكراً جزيلاً.
(تصفيق)
Какво му е толкова специалното на човешкия мозък?
Защо ние изучаваме другите животни,
а не те нас?
Какво има или прави човешкият мозък,
което никой друг мозък не може?
Когато се заинтересувах от тези въпроси преди около 10 години,
учените мислеха, че знаят от какво са направени различните мозъци.
Въпреки, че се базираха на малко доказателства,
много учени мислеха, че мозъците на всички бозайници,
включително човешкия,
са устроени по един и същи начин -
винаги с определен брой неврони,
пропорционален на големината на мозъка.
Това означава, че два мозъка с еднаква големина
като тези двата, тежащи порядъчно по 400 грама,
трябва да имат еднакъв брой неврони.
Ако невроните са функционалните
единици, обработващи информацията в мозъка,
собствениците на тези два мозъка
би трябвало да имат сходни познавателни способности.
И все пак, единият е шимпанзе,
а другият е крава.
Кравите може би имат истински богат
вътрешен живот и са толкова умни,
че избират да не ни позволят да го разберем,
но ние ги ядем.
Мисля, повечето хора ще се съгласят,
че шимпанзетата са способни на много по-комплексно,
сложно и гъвкаво поведение от кравите.
И така, това е първият знак, че
сценарият "всички мозъци са еднакво устроени"
не е съвсем верен.
Но нека да продължим в същия дух.
Ако всички мозъци бяха еднакво устроени,
и трябваше да сравняваме животни с различна големина на мозъка,
по-големите мозъци би трябвало винаги да имат повече неврони
от по-малките и колкото по-голям е мозъкът,
толкова по-когнитивно надарен трябва да е собственикът му.
И така, най-големият съществуващ мозък би трябвало да
е най-познавателно способният.
И тук идва лошата новина -
нашият мозък не е най-големият.
Това е доста объркващо.
Мозъкът ни тежи между 1,2 и 1,5 килограма,
но мозъците на слоновете тежат 4-5 килограма,
а тези на китовете могат да достигнат и 9 килограма,
поради което учените прибягвали до твърдението,
че нашият мозък трябва да е специален,
за да обяснят познавателните ни способности.
Той би трябвало да е наистина необикновен,
изключение от правилото.
Техните мозъци може и да са по-големи, но нашият е по-добър
и той може да е по-добър, например,
с това че изглежда по-голям, отколкото трябва,
с много повече мозъчна кора, отколкото би трябвало да имаме
според размера на телата си.
Това би ни дало допълнителна кора,
за да правим по-интересни неща, а не просто да управляваме тялото си.
Защото големината на мозъка
обикновено следва големината на тялото.
Основната причина да твърдим, че
нашият мозък е по-голям отколкото трябва,
всъщност е сравнението между нас
и големите маймуни.
Горилите могат да бъдат два-три пъти по-едри от нас,
следователно техният мозък трябва също да е по-голям от нашия,
но всъщност е обратното.
Нашият мозък е три пъти по-голям от този на горилите.
Човешкият мозък изглежда специален също и
заради количеството енергия, което използва.
Въпреки, че тежестта му е едва 2% от тази на тялото,
само той използва 25% от цялата енергия,
от която тялото се нуждае дневно.
Това са 500 калории от общо 2000 калории
само за поддържане работата на мозъка.
И така, човешкият мозък е по-голям отколкото би трябвало,
използва много повече енергия, отколкото би трябвало,
затова е специален.
Ето къде историята започна да ме тревожи.
В биологията търсим правила,
които се отнасят за всички животни и за живота като цяло,
тогава защо правилата на еволюцията трябва
да се отнасят за всички останали, но не и за нас?
Може би проблемът е в основното допускане,
че всички мозъци са устроени еднакво.
Може би два мозъка със сходна големина
всъщност могат да се състоят от абсолютно различен брой неврони.
Може би един много голям мозък
няма непременно повече неврони
от мозък с по-скромна големина.
Може би човешкият мозък наистина има най-много неврони
от всички мозъци, независимо от големината му,
особено в мозъчната кора.
И така, това се превърна за мен
в следния важен въпрос, на който да получа отговор:
колко неврона има в човешкия мозък
и къде стои той в сравнение с другите животни?
Може да сте чували или чели някъде,
че ние имаме 100 милиарда неврона,
затова преди 10 години аз попитах колегите си
дали знаят откъде идва тази цифра.
Никой не знаеше.
Прерових литературата
за първоначалното споменаване на това число
и така и не го намерих.
Изглежда никой в действителност не беше броил някога
невроните в човешкия мозък
или в който и да е друг мозък всъщност.
Затова измислих мой собствен начин да преброя клетките в мозъка
и същността му е
превръщането на мозъка в супа.
Работи по следния начин:
взимате един мозък или части от него
и го разтваряте в почистващ препарат,
който разрушава мембраните на клетките,
но запазва цели клетъчните ядра,
така че накрая се сдобивате със суспензия от свободни ядра,
която изглежда така -
като бистра супа.
Тази супа съдържа всички ядра,
които някога са били мозък на мишка.
Красотата на една супа е в това, че понеже е супа,
можете да я разбъркате и да разпределите
ядрата хомогенно в течността,
така че с преглед под микроскопа
само на четири-пет мостри от този хомогенен разтвор
да преброите ядрата и следователно да кажете
колко клетки е имал този мозък.
Просто е, недвусмислено
и е наистина бързо.
Ние използвахме този метод, за да преброим невроните
при десетки различни видове досега
и се оказва, че не всички мозъци
са устроени еднакво.
Да вземем гризачите и приматите за пример.
В по-големите мозъци на гризачи, средната големина
на неврона се увеличава,
мозъкът нараства много бързо
и добива големина по-бързо отколкото неврони.
Но мозъците на приматите се сдобиват с неврони
без средностатистическия неврон да нараства,
което е много икономичен начин
да добавиш неврони към мозъка си.
Резултатът е, че един мозък на примат
винаги ще има повече неврони от мозъка на гризач със същата големина
и колкото по-голям е мозъкът,
толкова по-голяма ще е тази разлика.
Добре, ами нашия мозък тогава?
Открихме, че имаме средно
86 милиарда неврона,
16 милиарда от които са в мозъчната кора
и ако вземем предвид, че мозъчната кора
е центърът на функции като
усещанията, логическото и абстрактното мислене
и че 16 милиарда е най-големият брой неврони,
който някоя мозъчна кора притежава,
аз мисля, че това е най-простото обяснение
за нашите забележителни познавателни способности.
Но също толкова важно е какво означават 86-те милиарда неврони.
Защото ние установихме, че връзката
между големината на мозъка и неговия брой неврони
може да се опише математически -
можем да изчислим как би изглеждал
човешкият мозък, ако беше устроен като мозък на гризач.
И така, един мозък на гризач с 86 милиарда неврона
би тежал 36 килограма.
Това не е възможно.
Такъв огромен мозък би бил смазан
от собствената си тежест
и този невъзможен мозък би вървял
с 89-тонно тяло.
Не мисля, че изглежда като нас.
Това вече ни води до едно много важно заключение -
ние не сме гризачи.
Човешкият мозък не е уголемен мозък на плъх.
Сравнени с плъх, може и да изглеждаме специални, да,
но това не е справедливо сравнение,
при условие че знаем, че не сме гризачи.
Ние сме примати,
така че коректното сравнение е с други примати.
И ето, ако направим изчисленията,
ще открием, че един представител на род примати
с 86 милиарда неврона
би имал мозък, тежащ около 1,2 килограма,
който изглежда съвсем по мярка
в тяло от около 66 килограма,
което в моя случай е абсолютно вярно,
което ни довежда до едно съвсем не изненадващо
и все пак невероятно важно заключение -
аз съм примат.
И всички вие сте примати.
И Дарвин е бил такъв.
Харесва ми да мисля, че Дарвин наистина би оценил това.
Неговият мозък, както и нашите,
е бил конструиран по подобие на други мозъци на примати.
Така че, човешкият мозък може да е забележителен, да,
но не е специален с броя на невроните си.
Той просто е един голям мозък на примат.
Мисля, че това е една много смиряваща и отрезвяваща мисъл,
която трябва да ни напомни за мястото ни в природата.
Защо, тогава, тя ни струва толкова много енергия?
Други хора са пресметнали
колко енергия е нужна на човешкия мозък
и на мозъците на други видове
и след като вече знаем от колко неврона
се състои всеки мозък, можем да направим изчисленията.
Оказва се, че и човешкият
и другите мозъци "струват" почти еднакво -
средно по шест калории на милиард неврона дневно.
И така, общата енергийна цена на един мозък
е проста, линейна функция
на броя на невроните му
и се оказва, че човешкият мозък
използва точно толкова енергия, колкото се очаква от него.
Затова, причината човешкият мозък
да консумира толкова много енергия е просто защото
той има огромен брой неврони.
И защото сме примати
с много повече неврони за тяло като нашето,
от всяко друго животно,
сравнителният разход за нашия мозък е голям,
но само защото сме примати, не защото сме специални.
И сега последния въпрос -
как сме стигнали до това забележително число неврони
и по-специално, ако големите маймуни
са по-едри от нас,
защо те нямат по-голям мозък от нашия, с повече неврони?
Когато разбрах колко "по-скъпо" е
да имаш много неврони в мозъка, реших,
че може би има проста причина за това.
Те просто не могат да си позволят енергията
и за двете - голямо тяло и голям брой неврони.
Ние направихме изчисления.
От една страна пресметнахме
колко енергия получава един примат дневно
от изяждането на сурови храни,
а от друга - колко енергия е необходима за поддържането
на тяло с определена големина
и колко енергия е необходима на мозък с определен брой неврони.
Потърсихме комбинациите
от големина на тялото и брой мозъчни неврони,
които един примат би могъл да си позволи,
ако яде определен брой часове дневно.
И открихме, че
понеже невроните са толкова скъпи,
има размяна между телесни размери и брой неврони.
Един примат, който яде осем часа дневно
може да си позволи най-много 53 милиарда неврона,
но тогава тялото му не може да е по-голямо
от 25 килограма.
За да тежи повече,
той трябва да се откаже от неврони.
И така - или голямо тяло,
или много на брой неврони.
Когато се храните като примат,
не можете да си позволите и двете.
Едно спасение от това метаболично ограничение
би било да прекарвате още повече часове дневно в ядене,
но това става опасно
и отвъд определена точка просто не е възможно.
Горилите и орангутаните, например,
си позволяват около 30 милиарда неврона,
като прекарват осем и половина часа дневно в ядене
и това, изглежда, е най-доброто, на което са способни.
Девет часа хранене на ден
изглежда са практическият лимит за един примат.
Ами ние?
С нашите 86 милиарда неврона
и 60-70 килограма телесна маса,
ние би трябвало да прекарваме над девет часа
дневно в хранене всеки божи ден,
което просто не е възможно.
Ако ядяхме като примати,
не трябваше да сме тук.
Как сме стигнали дотук тогава?
Е, ако нашият мозък се нуждае от толкова много енергия,
колкото би трябвало и ако не можем да прекарваме
в хранене всеки светъл час на деня,
тогава единствената алтернатива, наистина,
е по някакъв начин да извличаме повече енергия
от същите храни.
И забележителното е, че това съвпада точно
с откритието, което вярваме че нашите предци са направили
преди един и половина милиона години,
когато са измислили готвенето.
Готвенето означава използване на огън,
за да се преработи предварително храната извън тялото.
Готвените храни са по-меки, следователно по-лесни за сдъвкване
и за превръщане изцяло в каша в устата,
което позволява да бъдат напълно смелени
и абсорбирани в червата,
което пък им дава възможност да отделят много повече енергия за много по-кратко време.
И така, готвенето ни освобождава време да правим
много по-интересни неща с деня си
и с невроните си
от това да мислим само за храна,
търсене на храна и нагъване
по цял ден.
И така, благодарение на готвенето, това, което някога било
основно задължение, толкова голямо -
опасно скъп мозък с много неврони,
успяло да се превърне във важен актив,
щом сме били в състояние да си позволим и двете - енергията за много неврони
и времето да правим с тях интересни неща.
Мисля, че това обяснява защо човешкият мозък
е пораснал толкова много толкова бързо в еволюцията,
през цялото време оставайки просто мозък на примат.
С такъв голям мозък, вече достижим чрез готвенето,
сме изминали бързо пътя от суровите храни до културата,
земеделието, цивилизацията, бакалиите,
електричеството, хладилниците,
всички тези неща, които днес
ни позволяват да получим всичката енергия, от която се нуждаем
за целия ден с едно сядане
в любимия ни ресторант за бързо хранене.
Това, което някога е било решение,
сега се превърна в проблем
и по ирония, ние търсим решението в суровата храна.
И така, какво е човешкото превъзходство?
Какво е това, което имаме
и което никое друго животно няма?
Моят отговор е, че имаме най-големия брой
неврони в мозъчната кора
и мисля, че това е най-простото обяснение
за забележителните ни познавателни способности.
Какво е това, което правим, а никое друго животно не прави
и което, вярвам, е основната причина
да си позволим да достигнем този голям,
най-големият брой неврони в мозъчната кора?
С две думи - ние готвим.
Никое друго животно не готви храната си. Само хората го правят.
И мисля, че по този начин сме станали хора.
Изучаването на човешкия мозък промени начина, по който гледам на храната.
Сега поглеждам кухнята си
и ѝ се покланям
и благодаря на предците си, че са направили
откритието, което вероятно ни е направило хора.
Много ви благодаря.
(Аплодисменти)
মানব মস্তিষ্কের বিশেষ অভিনবত্ব কোথায়?
আমরা অন্যান্য প্রাণীদের নিয়ে গবেষণা করে থাকি
অথচ তারা আমাদেরকে নিয়ে গবেষণা করতে অক্ষম, কিভাবে এরকম হল?
মানব মস্তিষ্কে এমন কী আছে যা অন্যদের নেই?
এমন কী করতে পারে যা অন্য প্রানীদের মস্তিষ্ক পারে না?
দশ বছর আগে আমি যখন এই প্রশ্ন গুলোর ব্যাপারে আগ্রহী হই,
সে সময়ে বিজ্ঞানীরা মনে করতেন যে ভিন্ন ভিন্ন মস্তিষ্ক কি ভাবে গঠিত তা তাঁরা জানেন।
পর্যাপ্ত তথ্য প্রমাণ হাতে না থাকার পরেও
অনেক বিজ্ঞানীরা মনে করতেন যে, মানুষ সহ
সকল স্তন্যপায়ী প্রানীর মস্তিষ্ক
একই রকম ভাবে গঠিত,
কোনো মস্তিষ্কের ভিতরে মোট নিউরনের সংখ্যা
সব সময়েই সেই মস্তিষ্কের আকারের সমানুপাতিক।
তার মানে হল, সমান আকারের দুটি মস্তিষ্কে,
যেমন, সমীহ জাগানো ৪০০ গ্রাম ওজনের এই দুটি
মস্তিষ্কে সমান সংখ্যক নিউরন থাকবে।
এখন, নিউরন যদি মস্তিষ্কের তথ্য প্রক্রিয়াজাতকরন
কর্মকাণ্ড সম্পাদনের একক হয়,
তাহলে এই দুটি মস্তিষ্কের অধিকারী দুজনের একই রকম
বুদ্ধিবৃত্তিক যোগ্যতা থাকার কথা।
কিন্তু আসলে, এদের একজন একটি শিম্পাঞ্জী
আর অন্যজন একটি গরু মাত্র।
হতেও পারে যে, গরু সম্প্রদায়ের একটি সু-উন্নত
আভ্যন্তরীণ মনোজগৎ রয়েছে এবং তাঁরা এতটাই বুদ্ধিমান
যে তাঁরা ইচ্ছা করেই আমাদেরকে তা বুঝতে দেন না,
কিন্তু আমরা তাঁদের মাংস খাই।
আমি মনে করি, বেশীরভাগ মানুষই এটা মানবেন
যে, শিম্পাঞ্জীরা গরুর চেয়ে অনেক বেশী জটিল,
বিশদ ও সহজে পরিবর্তন যোগ্য আচরণ করতে সক্ষম।
তাই, প্রাথমিক ভাবে এটি এই ইঙ্গিত দেয় যে,
"সব মস্তিষ্ক একই ভাবে গঠিত" - কথাটি
পুরোপুরি সঠিক নয়।
তারপরেও আগানো যাক।
সব মস্তিষ্ক যদি একই ভাবে গঠিত হয়
এবং আমরা যদি ভিন্ন ভিন্ন আকারের মস্তিষ্ক বিশিষ্ট প্রাণীদের মধ্য তুলনা করি,
বড় আকারের মস্তিষ্কে সব সময় ছোট মস্তিষ্কের
চেয়ে বেশি নিউরন থাকবে, এবং যার
মস্তিষ্ক যত বড়, সে তত বেশি বুদ্ধিমান হবে।
অর্থাৎ কিনা, প্রাণী জগতে যার মস্তিষ্ক সবচেয়ে বড়,
সেই সবচেয়ে বেশি বুদ্ধিমান।
এবং, এখানেই যত বিপত্তি -
আকারের দিক থেকে আমাদের মস্তিষ্ক প্রাণীকুলে সবচেয়ে বড় নয়!
এ তো দেখছি ভালো ফ্যাসাদ!
আমাদের মস্তিষ্কের ওজন ১.২ থেকে ১.৫ কিলোগ্রামের মধ্যে,
এদিকে হাতীদের মস্তিষ্কের ওজন চার থেকে পাঁচ কিলোগ্রামের মধ্যে,
আর একটি তিমির মস্তিষ্কের ওজন নয় কিলোগ্রাম পর্যন্ত হতে পারে,
আর তাই বিজ্ঞানীরা এরকম একটি আপ্ত-বাক্যের শরণ নিয়ে বলতেন -
"অবশ্যই আমাদের মস্তিষ্কে অসাধারণ কিছু আছে" -
এতে যদি আমাদের বুদ্ধিবৃত্তিক সক্ষমতার কোনো ব্যাখ্যা মেলে।
বাস্তবিক পক্ষেই এটি অনন্য সাধারণ কিছু হবে,
গতানুগতিক নিয়মের একেবারেই ব্যতিক্রম!
তাদেরটা আকারে বড় হতে পারে, কিন্তু আমাদেরটা বেশি উন্নত,
এবং এটা আরও বেশি উন্নত হতে পারত, যেমন,
যত বড় হওয়ার কথা, তার চেয়ে এটি বেশ বড়,
আমাদের সেরেব্রাল কর্টেক্সটিও এই মাপের হওয়ার কথা না,
যদি আমাদের দেহের আকার বিবেচনা করি।
ফলে আমরা খানিকটা বাড়তি কর্টেক্স পাচ্ছি যা দিয়ে
শরীর পরিচালনা করার পাশাপাশি বাড়তি কিছু মজাদার কাজও করা সম্ভব।
এটা এজন্যে যে, মস্তিষ্কের আকার
সাধারণত দেহের আকারের সাথে সঙ্গতি রেখে চলে।
অর্থাৎ, প্রধানত যে কারণে আমরা বলছি যে -
আমাদের মস্তিষ্ক এত বড় হওয়ার কথা না -
সেই কারণটি আমরা আসলে পেয়েছি আমাদের সাথে
অতিকায় বানরদের তুলনার মাধ্যমে।
গরিলারা আমাদের চেয়ে আকারে দুই থেকে তিন গুন বড় হতে পারে,
অতএব তাদের মস্তিষ্কের আকারও আমাদেরটার চেয়ে বড় হবার কথা,
কিন্তু বাস্তবে এটি সম্পুর্ন উল্টো!
গরিলার চেয়ে আমাদের মস্তিষ্ক তিন গুন বড়।
মানব মস্তিষ্ককে আবারও অসাধারণ মনে হবে যদি
এর এনার্জি ব্যবহারের পরিমাণ বিবেচনা করা হয়।
যদিও ওজনের দিক দিয়ে এটি আমাদের দেহের মাত্র ২ শতাংশ,
কিন্তু শুধুমাত্র মস্তিষ্কের পেছনেই আমাদের শরীরের
দৈনিক এনার্জি চাহিদার ২৫ শতাংশ ব্যয় হয়।
তার মানে, মোট ২,০০০ ক্যালরির মধ্য থেকে ৫০০ ক্যালরিই ব্যয় হয়
শুধুমাত্র মস্তিষ্ককে সচল রাখতে।
তো, যত বড় হবার কথা তার চেয়ে মানব মস্তিষ্ক ঢের বড়,
যা উচিত ছিল তার চেয়ে অনেক বেশি এনার্জি ব্যবহার করে,
অতএব এটি অসাধারণ।
আর গল্পের এখান থেকেই আমার অস্বস্তির সূত্রপাত।
জীববিদ্যায় আমরা সে সব নিয়ম খোঁজার চেস্টা করি
যা সকল প্রাণী এবং মোটা দাগে সব জীবের ক্ষেত্রে প্রজোয্য,
তাহলে বিবর্তনের এই নিয়ম গুলো কেন
অন্যদের বেলায় খাটলেও আমাদের ক্ষেত্রে খাটেনা?
হয়ত এই মূল ধ্যান ধারনাটিতেই কিছু গলদ আছে -
যে, সকল মস্তিষ্ক একই ভাবে গঠিত।
হতেও পারে যে, একই আকারের দুটি মস্তিষ্ক
সম্পুর্ন ভিন্ন ভিন্ন সংখ্যক নিউরন দিয়ে গঠিত।
হয়ত একটি সুবিশাল মস্তিষ্কের
মোট নিউরনের সংখ্যা অন্য একটি
মাঝারি আকারের মস্তিষ্কের চেয়েও কম।
হয়ত প্রানীকুলে মানব মস্তিষ্কেই সবচেয়ে বেশি নিউরন থাকে,
তা সে যে আয়তনেরই হোক না কেন,
বিশেষ করে, সেরেব্রাল কর্টেক্স এ।
তাই আমার কাছে এখন এটাই
সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন হয়ে দাঁড়িয়েছে -
মানব মস্তিষ্কে কি পরিমাণ নিউরন আছে?
অন্যান্য প্রানীদের তুলনায় সংখ্যাটা কি রকম?
এখন, আপনারা হয়ত শুনেছেন বা পড়েছেন যে,
আমাদের মগজে ১০০ বিলিয়ন নিউরন রয়েছে,
তাই দশ বছর আগে সহকর্মীদের কাছে জানতে চেয়েছিলাম
কেউ জানেন কি এই সংখ্যার হিসাবটা কিভাবে এলো?
কিন্তু কেউ ই জানতেন না।
আমি নিজেও অনেক বই-পত্র ঘেঁটে চলেছি,
এই সংখ্যাটির আদি সূত্রের সন্ধানে,
কিন্তু কখনও পাইনি।
মনে হচ্ছে আসলে কেউ কখনও গণনাই করেন নি যে,
কতগুলি নিউরন আছে মানব মস্তিষ্কে,
কিংবা অন্য প্রানীদের মস্তিষ্কে?
তাই মস্তিষ্কে কোষের সংখ্যা গণনা করার জন্য আমার একটি নিজস্ব পদ্ধতি বের করেছি,
আর এটা মূলত তৈরি হয়েছে
মগজকে তরলে দ্রবীভূত করার উপরে ভিত্তি করে।
এটা এভাবে কাজ করে -
একটি মস্তিষ্ক বা তার কিছুটা অংশ নিন,
এবার সেটাকে ডিটারজেন্ট এ দ্রবীভূত করুন,
এর ফলে কোষ প্রাচীরগুলো ধ্বংস হয়ে যাবে
কিন্তু নিউক্লিয়াস গুলো ঠিকই আস্ত থেকে যাবে
ফলে আপনি একটি মুক্ত নিউক্লিয়াস এর ঘন দ্রবন পাবেন
ঠিক এরকম দেখতে,
যেন একটি পরিষ্কার স্যুপ।
এই স্যুপের ভিতরে সেই সব নিউক্লিয়াস আছে
যে গুলো একদা একটি ইঁদুরের মস্তিষ্কে ছিল।
এখন, মজার ব্যাপার হল, যেহেতু এটি স্যুপে পরিণত হয়েছে,
আপনি এটাকে ঝাঁকিয়ে নিউক্লিয়াসগুলোকে
এই তরলের মাঝে সুষমভাবে ছড়িয়ে দিতে পারবেন,
এর ফলে এখন মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে
এই সুষম মিশ্রণ থেকে কেবল মাত্র চার পাঁচটি নমুনা পর্যবেক্ষণ করলেই
আপনি নিউক্লিয়াসগুলোকে গুনতে পারবেন, আর বলতে পারবেন
ওই মগজটিতে কতগুলি কোষ ছিল।
এটি সহজ, এটি সোজা-সাপ্টা
এবং সত্যিই খুব কম সময় নেয়।
তো এই পদ্ধতি প্রয়োগ করে আমরা নিউরন গুনেছি,
এ পর্যন্ত কয়েক ডজন বিভিন্ন প্রজাতির প্রাণীর,
এবং আমরা জেনেছি
যে, সকল মস্তিষ্ক একইভাবে গঠিত নয়!
ইঁদুর গোত্র এবং বানর গোত্রের কথা ভাবি,
ইঁদুরদের বেলায়, বড় আয়তনের মাথার নিউরনগুলিও
গড় আয়তনে বড় হয়,
ফলে বেশ দ্রুত হারে তাদের মস্তিষ্ক স্ফীত হয়ে
আয়তনে বড় হয় কিন্তু সেই গতিতে নিউরনের সংখ্যা বাড়ে না।
কিন্তু বানর গোত্রের মস্তিষ্কে নিউরন সংখ্যায় বাড়ে,
এক একটি নিউরনের গড় আয়তন তেমন একটা বাড়ে না,
এটা খুবই সাশ্রয়ী পদ্ধতি -
মস্তিষ্কে নিউরনের সংখ্যা বাড়ানোর জন্য।
ফলশ্রুতিতে একটি বানরের মগজে
সর্বদা সম আয়তনের একটি ইঁদুরের মগজের চেয়ে বেশী নিউরন থাকবে,
এবং মস্তিষ্কের আয়তন যত বড় হবে,
এই পার্থক্যও তত বেশী হবে।
বেশ, তাহলে আমাদের মস্তিষ্কের ব্যাপারটা কি?
আমরা দেখেছি, আমাদের আছে, গড়ে
৮৬ বিলিয়ন নিউরন,
এদের ১৬ বিলিয়ন আছে সেরেব্রাল কর্টেক্সে,
আর আপনি ধরে নিতে পারেন যে, সেরেব্রাল কর্টেক্স
বিশেষ কিছু কর্মকাণ্ডের হোতা, যেমন
সচেতনতা এবং যুক্তিসম্মত ও বিমূর্ত যুক্তি চর্চা,
এবং এই ১৬ বিলিয়ন হচ্ছে নিউরনের সর্বোচ্চ সংখ্যা
যা কোনও কর্টেক্স ধারণ করতে পারে,
আমি মনে করি এটাই সহজতমভাবে ব্যাখ্যা করে
আমাদের এই নজরকাড়া বুদ্ধিবৃত্তিক ক্ষমতাকে।
কিন্তু একই সাথে এই ৮৬ বিলিয়ন নিউরন থাকাটাও বিশেষ তাৎপর্য বহন করে।
যেহেতু দেখা যাচ্ছে যে মস্তিষ্কের আয়তন
এবং নিউরনের সংখ্যার মধ্যেকার সম্পর্কটাকে
গানিতিকভাবে বর্ণনা করা সম্ভব,
আমরা মানব মস্তিষ্ক নিয়ে হিসাব কষে বলতে পারি
ইঁদুর গোত্রের জন্য এমন একটি মস্তিষ্কের আকার কেমন হবে।
হুম, একটি ইঁদুর গোত্রের মগজে ৮৬ বিলিয়ন নিউরন থাকতে হলে
এটির ওজন হবে ৩৬ কিলোগ্রাম!
এটি সম্ভব নয়।
এমন বিশাল ওজনের একটি মস্তিষ্ক বিধ্বস্ত হয়ে যাবে
তার নিজের ওজনের চাপে,
এবং এই অসম্ভব মগজটি ধারণ করতে
৮৯ টন ওজনের একটি দেহ লাগবে।
এটি দেখতে আদৌ আমাদের মত মনে হচ্ছে না।
ফলে ইতিমধ্যেই আমরা একটা গুরুত্বপূর্ণ উপসংহারে পৌঁছেছি,
আর তা হল - আমরা ইঁদুর গোত্রীয় নই।
মানব মস্তিষ্ক একটি বড় আয়তনের ইঁদুর মস্তিষ্ক নয়।
দেখতে পাচ্ছি, ইদুরের তুলনায় আমরা বেশ অসাধারণ, হ্যাঁ,
তবে তুলনাটা খুব একটা যথাযথ নয়,
যখন আমরা জানি যে আমরা ইঁদুর গোত্রীয় নই।
আমরা প্রাইমেট বর্গের,
তাই কেবল অন্য প্রাইমেটদের সাথে তুলনা করলেই সেটা যথাযথ হবে।
এবং হিসাব করলে,
দেখবেন যে, প্রাইমেট বর্গের কোনো প্রা্ণীর
৮৬ বিলিয়ন নিউরন থাকতে হলে
তার মগজের ওজন হবে প্রায় ১.২ কিলোগ্রাম,
এটা মনে হয় ঠিকই আছে,
৬৬ কিলোগ্রাম ওজনের একটি দেহে,
যেটা আমার ক্ষেত্রে পুরোদস্তুর সঠিক,
এতে করে আমরা পাই খুবই প্রত্যাশিত
এবং সাংঘাতিক গুরুত্বপূর্ণ একটি সিদ্ধান্তঃ
আমি একটি প্রাইমেট!
এবং আপনারা সবাই প্রাইমেট!
এবং ডারউইনও তাই ছিলেন।
আমার ভাবতেই ভালো লাগে যে, ডারউইন হয়তো ব্যাপারটাকে সত্যিই তারিফ করতেন।
তাঁর মস্তিষ্ক, আমাদেরগুলোর মতই,
অন্যান্য প্রাইমেটদের মস্তিষ্কের আদলে তৈরি হয়েছিল।
তাই, মানব মস্তিষ্ক হয়তো একটি চমকপ্রদ জিনিস, হ্যাঁ,
এটি অসাধারণ, কিন্তু তা নিউরনের সংখ্যার কারণে নয়।
এটা নেহায়েতই একটি বড় প্রাইমেট মস্তিষ্ক।
আমি মনে করি এটি একটি বিনীত ও সংযত প্রত্যাশা হবে যে,
এটি প্রকৃতিতে আমাদের অবস্থানটা মনে করিয়ে দেবে।
তাহলে এটা এত বেশী শক্তি খায় কেন?
বেশ, অন্যরা এটা দেখিয়েছেন যে,
কি পরিমা্ণ শক্তি ব্যবহৃত হয়
মানব এবং অন্যান্য প্রজাতির প্রাণীর মস্তিষ্কে,
এবং এখন জেনেছি কি পরিমাণ নিউরন
নিয়ে এক একটি মস্তিষ্ক গঠিত, হিসাবটা জানি।
এবং এটাই প্রতীয়মান হয় যে, মানুষ
ও অন্যান্য মস্তিষ্ক প্রায় একই পরিমাণ শক্তি টানে,
যা কিনা প্রতি বিলিয়ন নিউরনের জন্য প্রতিদিন ৬ ক্যালরি করে।
অর্থাৎ মস্তিষ্কের মোট এনার্জি চাহিদার পরিমাণ
একটি মামুলী সরল রাশি যা কিনা
তার নিউরনের সংখ্যার উপর নির্ভরশীল,
এবং দেখা যাচ্ছে যে মানব মস্তিষ্ক ঠিক
সেই পরিমা্ণ শক্তি ব্যবহার করে যেরকমটি আমরা অনুমান করি।
তাই কি কারণে মানব মস্তিষ্ক
এত বেশী শক্তি ব্যবহার করে তা খুবই সোজা -
এখানে বিশাল সংখ্যক নিউরন আছে।
এবং যেহেতু আমরা প্রাইমেট বর্গের
এবং দেহের মাপের তুলনায় নিউরনের সংখ্যা অনেক বেশী
অন্যান্য বর্গের প্রাণীদের চেয়ে,
তাই তাদের তুলনায় আমাদের মস্তিষ্কের শক্তির চাহিদাও বিশাল,
কিন্তু এমনটি হয়েছে শুধুমাত্র আমরা প্রাইমেট বলে, আমরা অসাধারণ বলে নয়।
তাহলে, শেষ প্রশ্নঃ
কিভাবে আমাদের নিউরনের সংখ্যা এমন অস্বাভাবিক রকম বেশী হল?
এবং বিশেষ করে গ্রেট এপস (গরিলা, ইত্যাদি) যখন
আমাদের চেয়ে আকারে বড় দেহের,
তাদের কেন আমাদের চেয়ে বেশী নিউরন বিশিষ্ট বড় আকারের মস্তিষ্ক নেই?
যখন বুঝতে পেরেছিলাম যে এটা কতটা ব্যয় বহুল
যখন মস্তিষ্কে প্রচুর পরিমা্ণ নিউরন থাকে, তখন বুঝলাম,
এর হয়ত কোনো সরল ব্যাখ্যা আছে।
প্রয়োজনীয় শক্তির যোগান দেয়া অসম্ভব
যদি দেহ এবং নিউরন সংখ্যা দুটোই অনেক বড় হয়।
তাই অঙ্ক কষলাম।
হিসাবের একপাশে লিখলাম
একটি প্রাইমেট প্রতিদিন কি পরিমান এনার্জি পায়
কাঁচা খাবার খাওয়ার মাধ্যমে,
আর অন্য পাশে লিখলাম, কি পরিমান এনার্জি
একটি নির্দিষ্ট আকারের দেহে ব্যবহৃত হয়
এবং একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক নিউরন বিশিষ্ট মস্তিষ্ক দ্বারা কি পরিমান এনার্জি ব্যবহৃত হয়,
এবং সেই কম্বিনেশনটি খুঁজলাম
দেহের আকার এবং নিউরনের সংখ্যার,
যা একটি প্রাইমেট এর উপযুক্ত
যদি সে খাবারের পেছনে দিনে একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক ঘণ্টা ব্যয় করত।
এবং আমরা যা পেয়েছি তা হল,
যেহেতু নিউরনগুলি অনেক বেশী শক্তি টানে,
তাই দেহের আয়তন এবং দেহস্থ নিউরনের সংখ্যার মাঝে একটি ভারসাম্য রয়েছে।
তাই যে প্রাইমেটটি প্রতিদিন আট ঘণ্টা ধরে খাবার খায়
তার মস্তিষ্কে সর্বোচ্চ ৫৩ বিলিয়ন নিউরন থাকা সম্ভব,
এবং সেক্ষেত্রে তাঁর দেহের ওজন হবে
অনুর্ধ ২৫ কিলোগ্রাম।
এর চেয়ে বেশী ওজনের দেহ হলে
নিউরনের সংখ্যা কমতে হবে।
অর্থাৎ, হয় দেহের আয়তন বড় হবে
না হয় নিউরনের সংখ্যা বেশী হবে,
প্রাইমেটদের মত করে খাবার খেলে
দুটো একসাথে পাওয়া যাবে না।
এই শারীরবৃত্তিক সীমাবদ্ধতা কাটানোর একটা উপায় আছে,
তা হল, খাদ্য খাওয়ার পিছনে প্রতিদিন আরও অধিক সময় ব্যয় করা,
কিন্তু এতে বিপত্তি দেখা দিতে পারে,
এবং একটি নির্দিষ্ট সীমার পরে এটি রীতিমত অসম্ভব হয়ে দাঁড়াবে।
উদাহরণস্বরূপ, একটি গরিলা বা ওরাংওটাং এর দেহে
৩০ বিলিয়ন নিউরন থাকা সম্ভব,
খাদ্য খাওয়ার পিছনে দিনে আট ঘণ্টা করে সময় ব্যয় করলে,
এবং তারা খুব বেশী হলে এ পর্যন্তই যেতে পারে।
প্রতিদিন ৯ ঘণ্টা ধরে খাওয়াটা
মনে হচ্ছে প্রাইমেটদের জন্য বাস্তব সম্মত সীমা।
আমাদের বেলায় ব্যপারটা কি রকম?
আমাদের আছে ৮৬ বিলিয়ন নিউরন
আর ৬০ থেকে ৭০ কিলোগ্রাম ওজনের একটি দেহ,
হিসাব অনুযায়ী আমাদের দরকার ছিল ৯ ঘণ্টা
ধরে প্রতিদিন খাদ্য খাওয়া,
যা কিনা একেবারেই অবাস্তব।
আমরা যদি প্রাইমেটদের মত করে খেতাম
তাহলে আমরা এরকম হতে পারতাম না।
তাহলে কিভাবে আমরা এরকম হলাম?
বেশ, আমাদের মস্তিষ্ক যদি সে পরিমান এনার্জি ব্যয় করে,
যে পরিমান করা উচিত, এবং আমরা পারিনা
প্রতিদিনের জেগে থাকা প্রতিটা মুহূর্ত খাবারের পেছনে ব্যয় করতে,
সেক্ষেত্রে, একমাত্র সত্যিকারের বিকল্প
হল, কোনো উপায়ে বেশী পরিমান এনার্জি আহরন করা
একই পরিমান খাবার থেকে।
এবং মজার ব্যাপার হল, এটা পুরোপুরি মিলে যায়
যা আমাদের পূর্বপুরুষেরা আবিস্কার করেছিলেন বলে জানি
দেড় মিলিয়ন বছর আগে,
যখন তাঁরা রান্না করার পদ্ধতি আবিস্কার করেছিলেন।
রান্না করা মানেই আগুন ব্যবহার করে
শরীরে ঢোকানোর আগেই খাবারটাকে অনেকখানি হজম করে নেয়া।
রান্না করা খাবার অনেক নরম, তাই সহজে চিবানো যায়
এবং সহজেই মুখের ভিতরে সম্পূর্ণ পিষে ফেলা যায়,
ফলে খাবারটি পুরোপুরি হজম করা সম্ভব হয়
এবং দেহের মধ্যে শোষিত হয়।
যা কিনা অনেক কম সময়ে খাদ্য থেকে অনেক বেশী এনার্জি দেয়।
অর্থাৎ, রান্না করার ফলে আমরা কিছু বাড়তি সময় হাতে পাই
যা দিয়ে প্রতিদিন আমরা আকর্ষণীয় কিছু করতে পারি,
আমাদের নিউরন ব্যবহার করে,
অন্য কিছু - খাবার নিয়ে চিন্তার বদলে,
খাবার খোঁজা এবং গলধকরন করার বদলে,
সারাদিন ধরে।
তাই রান্না করার ফলে, যা এক সময়ে ছিল
একটি বিশাল বোঝা, এই বিশাল,
অত্যাধিক নিউরন সমৃদ্ধ বিপদজনক রকম খরুচে মস্তিষ্কটি
এখন হয়ে গেছে এক প্রধান সম্পদ,
এখন আমরা যেমন ব্যাপক সংখ্যক নিউরনের জন্য এনার্জির বন্দোবস্ত করতে সক্ষম, তেমনি পাশাপাশি
তাদের দিয়ে নানান কৌতূহলোদ্দীপক কাজ করিয়ে নিতে পারি।
তাই আমার মতে এটাই ব্যাখ্যা করে, কেন মানব মস্তিষ্ক
বিবর্তনের এক পর্যায়ে এত দ্রুত এতটা বড় হয়ে গেছে,
যেখানে বাকী সময়টা সে নেহায়েৎ একটি প্রাইমেট মস্তিষ্ক ছিল।
রান্নার বদৌলতে এহেন বিশাল মস্তিষ্ক থাকার সুবাদে
আমরা অতিদ্রুত কাঁচা খাবার থেকে পৌঁছে গেছি সংস্কৃতিতে,
কৃষিকাজে, সভ্যতায়, মুদি খানায়,
বিদ্যুতে, রেফ্রিজারেটরে।
এসব কিছুর সহায়তায় আজকাল
আমরা প্রয়োজনীয় সবটুকু এনার্জি পেয়ে যাই
যা সারাদিন চলার জন্য যথেষ্ট, মাত্র একবার বসলেই -
আপনার প্রিয় ফাস্ট ফুড জয়েন্ট এ।
আর তাই, যা একসময় সমাধান হিসাবে এসেছিল
তা এখন সমস্যাতে পরিণত হয়েছে,
এবং এমনই পরিহাস! আমরা সেই কাঁচা খাবারের মাঝেই সমাধান খুঁজেছি।
তো মানুষ হওয়ার কি ফায়দা?
আমাদের এমন কী আছে
যা অন্য কোনও প্রানীর নেই?
আমার উত্তর - আমাদের আছে সর্বোচ্চ সংখ্যক
সেরেব্রাল কর্টেক্স এর মধ্যেকার নিউরন,
আর আমি মনে করি এটাই সবচেয়ে সহজভাবে
আমাদের এই নজরকাড়া বুদ্ধিবৃত্তিক যোগ্যতাকে ব্যাখ্যা করে।
এবং আমরা এমন কী করি যা অন্য কোনও প্রানী করতে পারে না,
এবং যাকে আমি সেই মূল কারণ বলে বিশ্বাস করি
যা আমাদেরকে দিয়েছে এই বিশাল,
সর্বোচ্চ সংখ্যক নিউরন বিশিষ্ট একটি কর্টেক্স?
মাত্র দু'টি শব্দে, আমরা রাঁধি।
অন্য কোনও প্রানী খাবার রাঁধে না। শুধুমাত্র মানুষেরা করে।
এবং আমি মনে করি, এভাবেই আমরা মানুষ হয়েছি।
মানব মস্তিষ্ক নিয়ে গবেষণা খাদ্যের প্রতি আমার চিন্তা ভাবনা পাল্টে দিয়েছে।
এখন আমি আমার রান্না ঘরের দিকে তাকাই
আর প্রণাম করি,
আর পূর্বপুরুষদেরকে ধন্যবাদ জানাই
এটা উদ্ভাবনের জন্য, যা আমাদের মানুষ বানিয়েছে।
আপনাদেরকে অনেক ধন্যবাদ।
(করতালি)
Què és el que fa el cervell humà tan especial?
Com és que estudiem altres animals
i ells no ens estudien a nosaltres?
Què té o fa un cervell humà
que no tingui o faci cap altre?
Quan aquestes preguntes em van
començar a interessar fa 10 anys,
els científics creien que sabien
de què estaven fets els diferents cervells.
Encara que es basaven en poques evidencies,
molts científics creien
que tots els cervells de mamífers,
incloent el cervell humà,
estaven fets de la mateixa manera:
amb un nombre de neurones que sempre
era proporcional a la mida del cervell.
Això vol dir que dos cervells de la mateixa mida,
com aquests dos, amb els seus 400 grams,
haurien de tenir un nombre similar de neurones.
Bé, si les neurones són les unitats
funcionals de processament d'informació
del cervell,
els propietaris d'aquests dos cervells
haurien de tenir habilitats cognitives semblants.
No obstant, un és d'un ximpanzé
i l'altre d'una vaca.
Bé, potser les vaques tenen una vida
interior molt rica i són tan llestes
que prefereixen que no ens en adonem,
però ens les mengem.
Em sembla que molta gent hi estarà d'acord,
els ximpanzés són capaços de comportaments
molt més complexes, elaborats i flexibles
que les vaques.
Així que aquesta és una primera indicació que
el supòsit "tots els cervells estan
fets de la mateixa manera"
no és gaire encertat.
Però seguim la veta.
Si tots els cervells estiguessin fets
de la mateixa manera
i fos possible comparar animals
amb cervells de diferents mides,
els cervells més grans sempre
haurien de tenir més neurones
que els petits,
i com més gran fos el cervell,
més habilitats cognitives tindria el propietari.
Així que el cervell més gran que hi ha
hauria de ser el més capaç cognitivament.
I ara vénen les males noticies:
El nostre cervell no és el més gran.
Sembla una mica empipador.
El nostre cervell pesa entre 1.2 i 1.5 quilos,
però el cervell d'un elefant pesa
entre 4 i 5 quilos,
i el cervell d'una balena
pot arribar a pesar 9 quilos,
aquesta és la raó per la que
els científics acabaven dient
que el nostre cervell havia de ser especial
per explicar les nostres
habilitats cognitives.
Havia de ser realment extraordinari,
una excepció de la regla.
Els seus potser són més grans,
però el nostre és millor,
i podria ser encara millor, per exemple,
sembla que és més gran del que hauria de ser,
que té una escorça cerebral més gran
del que hauria de tenir
per la mida dels nostres cossos.
Això ens donaria escorça cerebral addicional
per fer coses més interessants
a part de fer funcionar el cos.
Això és així perquè la mida del cervell
normalment està relacionada
amb la mida del cos.
La raó principal per dir que
el nostre cervell és més
gran del que hauria de ser
ve en realitat de comparar-nos
amb altres homínids.
Els goril·les poden arribar a ser 2 o 3
cops més grans que nosaltres,
per tant els seus cervells
haurien de ser més grans,
però passa el contrari.
El nostre cervell és 3 cops
més gran que el d'un goril·la.
El cervell humà també sembla especial
per la quantitat d'energia que fa servir.
Encara que només representa el 2%
del pes corporal,
fa servir el 25% de l'energia
que el cos necessita en un dia.
Això vol dir 500 calories d'un total de 2.000,
només per tenir el cervell funcionant.
Així que el cervell humà és més
gran del que hauria de ser,
fa servir molta més energia
de la que hauria de fer servir,
i, per tant, és especial.
I aquí és quan la història em va
començar a molestar.
En la biologia, busquem regles
que s'apliquin a tots els animals i
a la vida en general,
així que per què les regles de
l'evolució
s'haurien d'aplicar a tots menys a nosaltres?
Potser hi havia un problema
amb la assumpció bàsica
que tots els cervells estan fets
de la mateixa manera.
Potser dos cervells d'una mida similar
poden en realitat estar
formats per nombres de neurones molt diferents.
Potser un cervell molt gran
no té necessàriament més neurones
que un cervell d'una mida més modesta.
Potser, de fet, el cervell humà
és el cervell amb més
neurones, malgrat la mida que té,
i especialment en té
moltes a l'escorça cerebral.
Així que per a mi, aquesta
es va convertir en la pregunta que
havia de resoldre:
quantes neurones té el cervell humà,
i quina és la comparació amb altres animals?
Bé, potser heu sentit o llegit
en algun lloc
que tenim 100 mil milions de neurones,
així que fa 10 anys, vaig preguntar
als meus companys
si sabien d'on sortia aquest número.
Però no ho sabien.
He estat investigant la literatura
buscant la referència original d'on ve
aquest número,
i no l'he pogut trobar.
Sembla que ningú ha arribat a comptar
el nombre de neurones que hi ha
en un cervell humà,
o en qualsevol altre cervell.
Així que vaig elaborar una manera
de comptar cèl·lules al cervell,
i essencialment consisteix en
convertir el cervell en una sopa.
Funciona així:
S'agafa el cervell, o parts d'aquest cervell,
i es dissol en detergent,
que destrueix les membranes de les cèl·lules
però conserva els nuclis intactes,
i el resultat és una suspensió de
nuclis lliures
que té aquest aspecte,
com una sopa clara.
Aquesta sopa conté tots els nuclis
que un dia van formar el
cervell d'un ratolí.
Ara bé, la bellesa d'una sopa és que
com que és sopa,
es pot sacsejar i fer que
tots aquests nuclis
es distribueixin homogèniament
dins el líquid.
Així que ara, mirant amb
un microscopi
només 4 o 5 mostres
d'aquesta solució homogènia,
es poden comptar els nuclis,
i, per tant, dir
quantes cèl·lules tenia aquest cervell.
És simple, és directe
i és molt ràpid.
Així que hem fet servir aquests mètode
per comptar neurones
de dotzenes d'espècies diferents fins ara,
i resulta que tots els cervells
no estan fets de la mateixa manera.
Fixem-nos en els rosegadors i els
primats, per exemple:
En els cervells de rosegadors grans,
la mida mitjana
de les neurones augmenta,
així que el cervell creix
veloçment
i guanya grandària més
ràpidament que neurones.
Però els cervells dels
primats augmenten en neurones
sense que aquests es facin
més grans,
una manera molt econòmica
d'afegir neurones al cervell.
El resultat és que un cervell
de primat
tindrà sempre més neurones que un cervell
de rosegador de la mateixa mida,
i com més gran sigui el cervell,
més gran serà la diferència.
Bé, i què n'hi ha del nostre cervell?
Hem descobert que
tenim, de mitjana,
86 mil milions de neurones,
16 mil milions d'elles es troben
a l'escorça cerebral.
i si considereu que
l'escorça cerebral
és la seu de funcions com
la consciència i el raonament lògic i abstracte,
i que 16 mil milions és el nombre
màxim de neurones
que hi ha en una escorça cerebral,
crec que aquesta és
l'explicació més simple
per les nostres habilitats
cognitives tan extraordinàries.
Però això és tan important com
el significat de les 86 mil milions de neurones.
Com que hem descobert que
la relació
entre la mida de cervell
i el nombre de neurones
es pot descriure matemàticament,
podríem calcular com seria
un cervell humà
si estigués fet de la mateixa manera
que el cervell d'un rosegador.
Per tant, un cervell de rosegador
amb 86 mil milions de neurones
pesaria 36 quilos.
Això no és possible.
Un cervell així de gros
s'aixafaria
pel seu propi pes,
i aquest cervell impossible pertanyeria
a un cos de 89 tones.
Em sembla que no s'assembla
a nosaltres.
Això ens porta a una conclusió
ja molt important,
que és que no som rosegadors.
El cervell humà no és
un cervell de rata gran.
Comparant-nos amb una rata
podem semblar especials, sí,
però no és una comparació justa,
ja que sabem que no som rosegadors.
Som primats,
així que la comparació correcta és
amb altres primats.
I aquí, si ho calculeu,
descobriu que un primat genèric
amb 86 mil milions de neurones
tindria un cervell de més o
menys 1.2 quilos,
que encaixa
en un cos d'uns 66 quilos,
en el meu cas això és
completament cert.
Això ens porta a una conclusió
molt poc sorprenent però
increïblement important:
sóc un primat.
I tots vosaltres sou primats.
I també ho era Darwin.
M'agrada pensar que Darwin
apreciaria molt això.
El seu cervell, com el nostre,
estava fet igual que el cervell
d'altres primats.
Així que el cervell humà pot ser
extraordinari, sí,
però no és especial en
el nombre de neurones que té.
Només és un cervell gran de primat.
Crec que aquest és un pensament
humil, que fa reflexionar
i que ens hauria de recordar
el lloc que ocupem dins la naturalesa.
Llavors per què necessita tanta energia?
Bé, altra gent ha descobert
quanta energia gasta el
cervell humà i el d'altres espècies,
i ara que sabem quantes neurones
té cada cervell, podríem calcular-ho.
I resulta que tant el cervell humà
com altres cervells gasten
més o menys el mateix,
una mitjana de sis calories per cada
mil milions de neurones per dia.
Així que el cost energètic total
d'un cervell
és una funció simple i lineal
del nombre de neurones que té,
i resulta que el cervell humà
gasta tanta energia com s'espera.
Així que la raó per la que el cervell humà
gasta tanta energia és simplement que
té un nombre grandiós de neurones,
i com que som primats
amb moltes més neurones per una
mida de cos determinada
que qualsevol altre animal,
el cost relatiu del nostre cervell és gran,
però només perquè som primats,
no perquè siguem especials.
L'última pregunta, llavors:
com vam aconseguir aquest
nombre extraordinari de neurones
i en particular, si altres homínids
són més grans que nosaltres,
per què no tenen un cervell
més gran i amb més neurones?
Quan ens va adonar com
de costós és
tenir un munt de neurones al cervell,
vaig pensar que
potser hi ha una raó ben simple.
Simplement no es poden
permetre l'energia
per un cos gran i
un nombre elevat de neurones.
Així que vam calcular-ho.
Per una banda, vam calcular
quanta energia aconsegueix
cada dia un primar
ingerint menjar cru,
i per altra banda, quanta energia
necessita un cos
d'una certa mida
i quanta energia necessita un cervell
amb un cert nombre de neurones,
i vam buscar les combinacions
de mida corporal i nombre de neurones
que un primat es pogués
permetre
si mengés durant un cert nombre
d'hores cada dia.
I el que vam descobrir és que
com que les neurones necessiten
tanta energia,
hi ha una compensació entre
mida corporal i nombre de neurones.
Així que un primat que menja 8
hores cada dia
es pot permetre com a màxim
53 mil milions de neurones,
però llavors el seu cos no pot
superar els 25 quilos.
Per pesar més,
ha de perdre neurones.
Així que és o tenir un
cos gran
o tenir un nombre
elevat de neurones.
Si t'alimentes com un primat,
no pots permetre't ambdues coses.
Una manera de sortir
d'aquesta limitació metabòlica
seria passar-se més hores del dia menjant,
però això és perillós,
i arribats a un cert punt, no és possible.
Els goril·les i els orangutans, per exemple,
poden tenir al voltant de
30 mil milions de neurones
menjant 8 hores i mitja cada dia,
i sembla que això és el
màxim que poden fer.
Sembla que 9 hores alimentant-se
és el límit pràctic d'un primat.
I què n'hi ha de nosaltres?
Amb les nostres
86 mil milions de neurones
i de 60 a 70 quilos de massa corporal,
hauríem de passar-nos unes 9 hores
cada dia menjant,
cosa que no és viable.
Si mengéssim com un primat,
no seriem aquí.
Com hem arribat aquí, doncs?
Bé, si el nostre cervell gasta
tanta energia
com hauria de gastar, i si no
podem passar
totes les hores del dia menjant,
realment l'única alternativa
és, d'alguna manera, aconseguir
més energia
del mateix menjar.
I extraordinàriament,
això coincideix
amb el que suposadament van inventar
els nostres avantpassats
fa un milió i mig d'anys,
quan van començar a cuinar.
Cuinar és fer servir foc
per pre-digerir aliments fora del nostre cos.
Els aliments cuinats són més tous,
així que són més fàcils de mastegar
i de convertir en
una pasta dins la boca,
això ens permet digerir-los
i absorbir-los completament a l'intestí
i així ens donen molta més energia en
molt menys temps.
Cuinar ens dóna temps lliure
per fer coses molt més interessants
amb el nostre dia
i amb les nostres neurones
que pensar en menjar,
buscar menjar i endrapar
tot el dia.
Gràcies a cuinar, el que
un cop va ser
una càrrega, aquest cervell
gran i perillosament costós amb
un munt de neurones,
es podia convertir ara en un avantatge,
ara que ens podíem permetre
tant l'energia per un munt de neurones
com el temps per fer coses interessants amb elles.
Així que em sembla que això explica
per què el cervell humà
va evolucionar tant i tan ràpid,
mentre seguia sent només un cervell de primat.
Amb aquest cervell tan gran que ens podíem
permetre gràcies a cuinar,
vam passar ràpidament d'aliments
crus a la cultura,
agricultura, civilització, botigues,
electricitat, neveres,
i totes les coses que avui
ens permeten aconseguir
tota l'energia que necessitem
per tot el dia només amb
un àpat
al teu restaurant de menjar ràpid preferit.
Així que el que un dia va ser
una solució
ara es converteix en el problema,
i irònicament, busquem la solució
en els aliments crus.
Així que quin és l'avantatge humà?
Què és el que tenim
que no tenen altres animals?
La meva resposta és que tenim
el nombre més gran
de neurones a l'escorça cerebral,
i em sembla que aquesta és
l'explicació més simple
per les nostres habilitats
cognitives extraordinàries.
I què fem que altres animals no facin
i que penso que va ser fonamental
per aconseguir aquest nombre
tan gran de neurones a l'escorça cerebral?
En una paraula, cuinem.
No hi ha cap altre animal que cuini.
Només ho fan els humans.
I em sembla que això és
el que ens va fer humans.
Estudiar el cervell humà m'ha canviat
la manera de veure el menjar.
Ara miro la meva cuina
i li faig una reverència,
i dono gràcies als meus
avantpassats per empescar-se
l'invent que probablement
ens va fer humans.
Moltes gràcies.
(Aplaudiment)
Co je na lidském mozku tak zvláštního?
Proč je to tak, že studujeme
jiné živočichy,
namísto aby oni studovali nás?
Co má nebo dělá lidský mozek
a žádný jiný nedokáže?
Když jsem se o tyto otázky asi
před 10 lety začala zajímat,
vědci se domnívali, že ví, z čeho
jsou různé mozky utvořeny.
I když pro to měli velmi málo důkazů,
mnozí vědci se domnívali,
že všechny savčí mozky
včetně lidského mozku,
byly utvořeny stejným způsobem,
s počtem neuronů, který byl vždy
úměrný velikosti mozku.
To znamená, že dva mozky stejné velikosti,
jako tyto dva, s úctyhodnými 400 gramy,
by měly mít stejný počet neuronů.
Pokud jsou neurony funkční
jednotky mozku pro zpracování informací,
pak by měli mít vlastníci
těchto dvou mozků
podobné kognitivní schopnosti.
A přesto, jeden je šimpanz,
a druhý je kráva.
Krávy mají možná opravdu bohatý
vnitřní duševní život
a jsou tak inteligentní,
že nám to nechtějí dát najevo,
ale my je jíme.
Myslím, že většina lidí bude souhlasit,
že šimpanzi jsou schopni
mnohem složitějšího,
propracovanějšího a pružnějšího
chování než krávy.
Takže toto je první náznak, že scénář
"všechny mozky jsou vytvořeny
stejným způsobem"
není zcela správný.
Ale pojďme hrát dál.
Pokud jsou všechny mozky
vytvořeny stejným způsobem
a měli bychom porovnat živočichy
s mozky různých velikostí,
tak větší mozky by měly
mít vždy více neuronů
než menší mozky, a čím větší mozek,
tím více kognitivně schopný
by jeho majitel měl být.
Takže vůbec největší mozek by měl mít
největší kognitivní schopnosti.
A teď ta špatná zpráva:
Náš mozek není ten největší.
To se zdá být poněkud matoucí.
Náš mozek váží mezi 1,2 a 1,5 kg,
ale mozek slona váží mezi
čtyřmi a pěti kilogramy,
a mozek velryby může
vážit až devět kilogramů.
Proto si vědci zvykli
uchylovat se k tomu,
že náš mozek musí být výjimečný,
aby vysvětlili naše kognitivní schopnosti.
Musí být skutečně mimořádný,
výjimka potvrzující pravidlo.
Ostatní mozky mohou být větší,
ale náš je lepší.
Například v tom,
že se zdá být větší, než by měl být,
s mnohem větším množstvím mozkové
kůry, než bychom měli mít
vzhledem k velikosti našeho těla.
To nám poskytuje nějakou
mozkovou kůru navíc,
díky které můžeme dělat zajímavější věci,
než jen ovládat své tělo.
Je to proto, že velikost mozku
je obvykle úměrná velikosti těla.
Takže hlavní důvod pro tvrzení:
"náš mozek je větší, než by měl být"
ve skutečnosti pochází z porovnávání nás
a lidoopů.
Gorily mohou být dvakrát až
třikrát větší než my,
takže i jejich mozky by měly
být větší, než naše.
Ale je to přesně naopak.
Náš mozek je třikrát větší
než mozek gorily.
Lidský mozek je také zvláštní
množstvím energie, kterou spotřebuje.
I když váží jen dvě procenta
z celkové hmotnosti těla,
sám využívá 25 procent z energie,
kterou vaše tělo vyžaduje za den.
To je 500 kalorií z celkem 2 000 kalorií,
jen aby váš mozek pracoval.
Lidský mozek je tedy větší,
než by měl být,
a využívá mnohem více energie, než by měl.
Takže je zvláštní.
A to je to, co mě začalo trápit.
V biologii hledáme pravidla,
která platí pro všechny živočichy
a pro život obecně.
Tak proč by měla pravidla evoluce
platit pro všechny ostatní,
ale ne pro nás?
Možná, že problém je
v základním předpokladu,
že všechny mozky jsou vytvořeny stejně.
Možná dva mozky podobné velikosti
mohou být vytvořeny
z velmi různého počet neuronů.
Možná, že velmi velký mozek
nemusí mít nutně více neuronů
než mozek mnohem skromnějších rozměrů.
Možná že má lidský mozek
ve skutečnosti víc neuronů
než kterýkoli jiný mozek,
bez ohledu na jeho velikost,
a to zejména v mozkové kůře.
Z tohoto pro mě vznikla
ta nejdůležitější otázka:
"Kolik neuronů má lidský mozek
a kolik je to v porovnání s mozky
jiných živočichů?"
Možná jste někde slyšeli nebo četli,
že máme 100 miliard neuronů.
Před 10 lety jsem se ptala kolegů
jestli ví, kde se vzalo toto číslo?
Nikdo nevěděl.
Pátrala jsem v literatuře
po původním odkazu na toto číslo,
ale nikde jsem ho nenašla.
Zdá se, že nikdo vlastně nikdy nespočítal
počet neuronů v lidském mozku.
A když na to přijde,
tak ani v žádném jiném.
Tak jsem přišla s vlastní metodou,
jak spočítat buňky v mozku.
V podstatě jde o to,
rozpustit mozek na polévku.
Funguje to následovně:
vezmete mozek nebo jeho částí
a rozpustíte je v saponátu,
který zničí buněčné membrány,
ale zachová neporušená jádra buněk,
takže získáte suspenzi volných jader,
která vypadá takto -
- jako čirá polévka.
Tato polévka obsahuje všechna jádra,
která kdysi byla myším mozkem.
Krása polévky je v tom, že to je polévka,
kterou můžete míchat a zařídit,
aby byla jádra
rovnoměrně rozložena v tekutině.
Teď pod mikroskopem, při pohledu
na jen čtyři nebo pět vzorků
tohoto roztoku,
lze spočítat jádra a určit tak,
kolik měl mozek buněk.
Je to jednoduché, přímočaré
a opravdu rychlé.
Použili jsme tuto metodu
ke spočítání neuronů
v tuctech různých živočišných druhů
a ukazuje se, že všechny mozky
nejsou vytvořeny stejným způsobem.
Vezměme si například hlodavce a primáty:
V mozcích větších hlodavců
se průměrná velikost
neuronu zvětšuje,
takže se mozek rychle nahustí
a zvětšuje se mnohem rychleji,
než získává neurony.
Ale mozek primátů získává neurony,
aniž by se průměrná velikost
neuronu zvětšovala,
což je velmi úsporný způsob,
jak přidat neurony do mozku.
Výsledkem je, že primátí mozek
bude mít vždy více neuronů, než
mozek hlodavce o stejné velikosti,
a čím větší mozek,
tím větší bude tento rozdíl.
A co náš mozek?
Zjistili jsme, že máme v průměru
86 miliard neuronů, ze kterých je
16 miliard v mozkové kůře.
Když uvážíte, že mozková kůra
je sídlem funkcí jako
povědomí a logické a abstraktní myšlení,
a že 16 miliard je nejvíce neuronů
kolik kterákoli mozková kůra má,
je to podle mě nejjednodušší vysvětlení
našich pozoruhodných
kognitivních schopností.
Ale stejně důležité je,
co znamená 86 miliard neuronů.
Protože jsme zjistili, že vztah
mezi velikostí mozku a počtem jeho neuronů
lze vyjádřit matematicky.
Mohli bychom vypočítat,
jak by lidský mozek
vypadal, kdyby byl utvořen
jako mozek hlodavce.
Takže, mozek hlodavce
s 86 miliardami neuronů
by vážil 36 kilo.
To není možné.
Tak obrovský mozek by byl rozmačkán
svou vlastní hmotností
a musel by být v těle
vážícím 89 tun.
Nemyslím si, že tento popis na nás sedí.
To nás tedy konečně přivádí
k velmi důležitému závěru,
a sice, že nejsme hlodavci.
Lidský mozek není velký krysí mozek.
Ve srovnání s krysou se můžeme
jevit výjimeční, ano,
ale to není správné srovnání
vzhledem k tomu, že víme,
že nejsme hlodavci.
Jsme primáti,
takže správné srovnání je
vůči ostatním primátům.
A nyní, když si to spočítáte,
zjistíte, že typický primát
s 86 miliardami neuronů,
by měl mít mozek vážící asi 1,2 kg.
To se zdá být tak akorát,
v těle vážícím kolem 66 kilogramů,
což je v mém případě naprosto přesné.
To nás přivádí k velmi nepřekvapivému,
ale nesmírně důležitému závěru:
Já jsem primát.
A vy všichni jste primáti.
A Darwin byl taky primát.
Ráda si myslím, že by to
Darwin opravdu ocenil.
Jeho mozek, stejně jako náš, byl vytvořen
na stejných principech,
jako mozky ostatních primátů.
Tedy lidský mozek může být
výjimečný, ano,
ale ne v počtu neuronů.
Je to jen velký mozek primáta.
Myslím, že je to velmi
pokorná a střízlivá myšlenka,
která by nám měla připomenout
naše místo v přírodě.
Proč to ale stojí tolik energie?
Jiní lidé zjistili,
kolik energie lidský mozek
a mozky jiných druhů spotřebují.
A teď, když jsme zjistili z kolika neuronů
se každý mozek skládá,
můžeme si vše spočítat.
A ukazuje se, že lidský mozek
spotřebuje zhruba stejně jako ostatní.
V průměru šest kalorií
na miliardu neuronů za den.
Takže celkové energetické náklady mozku
jsou jednoduchou lineární funkcí
počtu neuronů
a ukazuje se, že lidský mozek
má náklady na energii přesně tak vysoké,
jak byste očekávali.
Takže důvod, proč lidský mozek
spotřebuje tolik energie, je ten,
že má obrovský počet neuronů.
Protože jsme primáti,
s mnohem více neurony na velikost těla,
než má jakýkoli jiný živočich,
relativní náklady našeho mozku jsou velké,
ale jen proto, že jsme primáti,
ne proto, že jsme výjimeční.
Tedy poslední otázka:
Jak jsme přišli k tomuto pozoruhodnému
počtu neuronů,
a proč lidoopi, když
jsou větší než my,
nemají větší mozek než my, s více neurony?
Když jsme si uvědomili, jak drahé je
mít spoustu neuronů v mozku, napadlo mě,
že možná existuje jednoduchý důvod.
Nemohou si dovolit
vynakládat tolik energie,
na velké tělo i velký počet neuronů.
Takže jsme udělali výpočty.
Na jedné straně jsme spočítali,
kolik energie získá primát za den,
pojídáním syrové potravy
a na straně druhé, kolik energie
spotřebuje tělo určité velikosti
a kolik energie spotřebuje mozek
s určitým počet neuronů.
Podívali jsme se na kombinace
tělesné velikosti a počtu
mozkových neuronů,
které si primáti mohou dovolit,
stráví-li určitý počet
hodin ze dne jedením.
A zjistili jsme, že
protože neurony jsou tak drahé,
existuje tu kompromis mezi velikostí
těla a počtem neuronů.
Takže primát, který jí osm hodin denně,
si může dovolit nanejvýš
53 miliard neuronů,
ale pak jeho tělo nemůže být těžší
než 25 kilogramů.
Aby mohl vážit více,
musí se vzdát neuronů.
Takže je to buď velké tělo
nebo velký počet neuronů.
Když budete jíst jako primát,
nemůžete si dovolit obojí.
Jeden způsob, jak se dostat
z tohoto metabolického omezení,
by byl strávit ještě více
hodin za den jedením,
to se ale stává nebezpečným
a od určitého bodu už to
prostě není možné.
Například gorily a orangutani
si mohou dovolit asi 30 miliard neuronů,
protože stráví osm a půl hodiny
denně jedením,
a zdá se, že to je maximum,
co ještě zvládnou.
Devět hodin jedení denně
se jeví jako praktický limit pro primáty.
A co my?
S našimi 86 miliardami neuronů
a 60 až 70 kilogramy tělesné hmotnosti
bychom měli věnovat více než devět hodin
denně jedení,
což prostě není proveditelné.
Pokud bychom jedli jako primáti,
neměli bychom tu být.
Jak jsme se sem pak tedy dostali?
Jestli náš mozek spotřebuje tolik energie,
kolik by měl, a pokud nemůžeme strávit
každou hodinu, co jsme vzhůru, jedením,
pak jediná alternativa je,
dostat více energie
ze stejného jídla.
A pozoruhodné je,
že to přesně odpovídá tomu,
co si myslíme, že dokázali naši předci
před jeden a půl miliony let,
když vynalezli vaření.
Vařit znamená používat oheň
k natrávení potravy mimo naše tělo.
Vařené jídlo je měkčí,
tedy se i lépe žvýká
a snáze se v puse promění na kaši,
což umožní úplné strávení
a vstřebání ve střevech.
To přinese mnohem více energie,
v mnohem kratším čase.
Takže vaření nám získává čas,
abychom dělali
mnohem zajímavější věci s naším dnem
a s našimi neurony,
než jen mysleli na jídlo,
hledali jídlo a hltali ho,
po celý den.
Takže díky vaření se původní břímě,
velký,
nebezpečně drahý mozek s mnoha neurony,
stává hlavní výhodou.
Teď, když si můžeme dovolit
energii pro mnoho neuronů
a čas dělat s nimi zajímavé věci.
Takže si myslím, že to vysvětluje,
proč lidský mozek
během evoluce tak rychle
narostl do takové velikosti
zatímco zůstal pouhým mozkem primátů.
S tímto velkým mozkem, který si nyní
můžeme dovolit díky vaření,
jsme rychle přešli od syrové
potravy ke kultuře,
zemědělství, civilizaci,
obchodům s potravinami,
elektřině, chladničkám,
ke všem těm věcem, co nám dnes
umožňují získat všechnu energii,
co potřebujeme
na celý den jednou návštěvou
našeho oblíbeného rychlého občerstvení.
Co kdysi bylo řešením,
stává se nyní problémem,
a paradoxně hledáme řešení
v syrových potravinách.
Co je tedy výhoda lidí?
Co je to, co máme
a nikdo jiný nemá?
Má odpověď je, že máme největší počet
neuronů v mozkové kůře
a myslím, že je to nejjednodušší
vysvětlení
našich pozoruhodných
kognitivních schopností.
A co je to, co děláme a žádný
jiný živočich ne,
a co, podle mě, bylo nezbytné,
abychom mohli dosáhnout takového počtu
neuronů v mozkové kůře?
Jedním slovem - vaření.
Žádný jiný živočich potravu nevaří,
pouze lidé.
A myslím si, že tak jsme se stali lidmi.
Studiem lidského mozku se mi
změnil pohled na jídlo.
Nyní se dívám na svou kuchyni
a klaním se jí,
a děkuji svým předkům za vynález,
který z nás pravděpodobně udělal lidi.
Mnohokrát děkuji.
(Potlesk)
Was ist am menschlichen Gehirn
so besonders?
Warum erforschen wir andere Tiere
und nicht sie uns?
Was hat oder kann
ein menschliches Gehirn,
was kein anderes Gehirn kann?
Als ich mich vor zehn Jahren
diesen Fragen widmete,
dachte die Wissenschaft, sie wüsste,
wie Gehirne beschaffen sind.
Obwohl es nur wenige Anhaltspunkte gab,
dachten viele Wissenschaftler,
dass die Gehirne aller Säugetiere,
einschließlich die der Menschen,
gleich beschaffen seien:
mit einer Anzahl von Neuronen,
die immer proportional
zur Größe des Gehirns war.
Das bedeutete, dass zwei
gleich große Gehirne
wie diese beiden,
mit respektablen 400 Gramm,
eine ähnliche Anzahl
Neuronen haben sollten.
Wenn Neuronen also
die funktionellen Einheiten
der Informationsverarbeitung
im Gehirn sind,
müssten die Besitzer dieser Gehirne
ähnliche kognitive Fähigkeiten vorweisen.
Und doch ist eins
das eines Schimpansen
und das andere das einer Kuh.
Aber vielleicht haben Kühe wirklich
ein reiches mentales Innenleben
und sind so schlau,
sich nichts anmerken zu lassen.
Aber wir essen sie.
Ich glaube, die Mehrheit
kann dem zustimmen,
dass Schimpansen zu viel
komplexeren, komplizierteren
und flexibleren Verhaltensweisen
fähig sind als Kühe.
Dies ist also der erste
Hinweis dafür, dass das
Szenario "alle Gehirne
sind gleich beschaffen"
nicht ganz stimmen kann.
Aber spielen wir mal mit.
Wenn alle Gehirne
gleich beschaffen wären
und man bei Tieren die Größe
ihrer Gehirne vergleichen würde,
sollten größere Gehirne stets
mehr Neuronen aufweisen
als kleinere Gehirne,
und umso größer das Gehirn,
desto begabter sollte sein Besitzer sein.
Die größten Gehirne
der Welt sollten auch
die kognitiv fähigsten sein.
Jetzt die schlechte Nachricht:
Unser Gehirn ist nicht
das größte auf der Welt.
Das ist ziemlich verwirrend.
Unser Gehirn wiegt
zwischen 1,2 und 1,5 Kilo,
aber das der Elefanten wiegt
zwischen vier und fünf Kilo
und das Gehirn von Walen kann
bis zu neun Kilo wiegen,
weshalb Wissenschaftler
zu sagen pflegten,
dass unser Gehirn speziell sein muss,
wenn wir unsere kognitiven
Fähigkeiten erklären wollen.
Es muss richtig außergewöhnlich sein,
eine Ausnahme der Regel.
Ihres mag größer sein,
aber unseres ist besser
und es könnte
z. B. besser darin sein,
größer auszusehen, als es sollte,
mit einem -- im Vergleich
zu unserem Körper --
viel größeren Kortex.
Wir haben also extra viel Kortex,
um Interessanteres zu tun,
als nur den Körper zu bewegen.
Die Größe des Gehirns passt sich
nämlich oft der Körpergröße an.
Der Hauptgrund dieser Behauptung,
unser Gehirn wäre größer,
als es sein sollte,
liegt wohl darin, dass wir uns selber mit
Menschenaffen vergleichen.
Gorillas können zwei- oder
dreimal größer sein als wir,
ihre Gehirne sollten also
auch größer als unsere sein,
aber es ist genau umgekehrt.
Unser Gehirn ist dreimal
größer als das eines Gorillas.
Das menschliche Gehirn ist auch speziell
in seinem Energieverbrauch.
Obwohl es nur 2 Prozent
des Körpergewichts ausmacht,
verbraucht es ganze 25 Prozent
der ganzen Energie,
die Ihr Körper täglich braucht,
um zu funktionieren.
Das sind 500 Kalorien
von insgesamt 2000,
um Ihr Gehirn
am Funktionieren zu halten.
Das menschliche Gehirn ist also
größer, als es sein sollte,
es verbraucht viel mehr Energie,
als es sollte,
es ist also etwas Besonderes.
Aber hier begann mich das Ganze zu stören.
In Biologie suchen wir Regeln,
für alle Tiere und das Leben im Allgemeinen,
warum sollten also die Regeln der Evolution
auf alle anwendbar sein außer auf uns?
Wahrscheinlich lag das Problem
in unserer Grundannahme,
dass alle Gehirne gleich beschaffen seien.
Vielleicht können zwei ähnlich große Gehirne
tatsächlich eine ganz verschiedene
Anzahl an Neuronen haben.
Vielleicht hat ein größeres Gehirn
gar nicht unbedingt mehr Neuronen
als ein Gehirn von bescheidener Größe.
Vielleicht hat das menschliche Gehirn
im Vergleich zu jedem Gehirn
die meisten Neuronen
und die Größe ist dabei egal,
gerade in Bezug auf die Großhirnrinde.
Dies wurde also für mich
die zu eruierende Zentralfrage:
Wie viele Neuronen
hat das menschliche Gehirn
und das im Vergleich zu anderen Tieren?
Sie haben sicherlich irgendwo
schon mal gelesen oder gehört,
dass wir 100 Milliarden Neuronen haben.
Vor 10 Jahren fragte ich meine Kollegen,
woher diese Zahl denn eigentlich stamme.
Aber keiner wusste es.
Ich durchforstete die Fachliteratur
nach der Herkunft dieser Zahl,
aber finden konnte ich sie nie.
Scheinbar hatte noch nie jemand
die Anzahl der Neuronen
im menschlichen Gehirn gezählt
oder überhaupt in einem Gehirn
zu diesem Zweck nachgezählt.
Deshalb dachte ich mir selber was aus,
um im Gehirn Zellen zu zählen.
Im Wesentlichen geht es darum,
das Gehirn in eine Suppe zu verwandeln.
Und so geht's:
Sie nehmen ein Gehirn
oder nur einen Teil davon
und lösen es in
einem Reinigungsmittel auf,
das die Zellmembranen zerstört
aber den Zellkern intakt lässt,
so dass eine Suspension
freier Kerne herauskommt,
die so aussieht
wie eine klare Suppe.
Diese Suppe enthält alle Zellkerne,
die einmal das Gehirn
einer Maus ausmachten.
Das Schöne an einer Suppe ist,
dass man sie schütteln und
so man die Zellkerne
homogen in der Flüssigkeit
verteilen kann,
so dass man unter dem Mikroskop
mit nur vier oder fünf Beispielen
dieser homogenen Lösung
die Zellkerne zählen kann und darin erkennt,
wie viele Zellen das Gehirn hatte.
Es ist einfach und unkompliziert
und richtig schnell.
Wir haben diese Methode
des Neuronenzählens
bis jetzt bei Dutzenden
von Spezies angewendet
und es hat sich herausgestellt,
dass nicht alle Gehirne
gleich beschaffen sind.
Nehmen wir z. B. Nagetiere und Primaten:
Bei den größeren
Nagetiergehirnen nimmt die
Durchschnittsgröße der Neuronen zu
und bläht das Gehirn sehr rasch auf
und es wächst schneller, als
Neuronen hinzu gewonnen werden.
Aber Primatengehirne
gewinnen Neuronen hinzu,
ohne dass das Durchschnittsneuron
größer wird
und das ist eine sehr sparsame Art,
dem Gehirn Neuronen hinzuzufügen.
Ein Primatengehirn hat also
stets mehr Neuronen als das
eines gleich großen Nagetiers,
und je größer das Gehirn,
umso größer dieser Unterschied.
Wie viele Neuronen hat nun unser Gehirn?
Im Durchschnitt haben wir
86 Milliarden Neuronen,
16 Milliarden von ihnen liegen im Kortex
und wenn Sie bedenken,
dass die Großhirnrinde
der Sitz von Funktionen wie
das Bewusstsein und das logische
und abstrakte Denken ist
und dass 16 Milliarden überhaupt
die höchste Anzahl ist,
die ein Kortex haben kann,
ist dies die einfachste Erklärung für
unsere bemerkenswerten
kognitiven Fähigkeiten.
Ebenso wichtig ist die Bedeutung
dieser 86 Milliarden Neuronen.
Als wir herausfanden,
dass die Beziehung
zwischen der Größe des Gehirns
und der Neuronenanzahl
mathematisch ausgedrückt
werden konnte,
konnten wir auch ausrechnen,
wie ein menschliches Gehirn
aussehen würde, wenn es wie das Gehirn
eines Nagetieres beschaffen wäre.
Ein Gehirn eines Nagetieres
mit 86 Milliarden Neuronen
würde 36 Kilo wiegen.
Das wäre unmöglich.
So ein Gehirn würde vom
eigenen Gewicht zerquetscht,
und dieses unmögliche Gehirn entspräche
einem Körper von neun Tonnen.
Das sieht nicht aus wie wir.
Dies führt uns bereits
zu einem wichtigen Ergebnis:
Wir sind keine Nagetiere.
Das menschliche Gehirn ist
kein großes Rattengehirn.
Verglichen mit einer Ratte
mögen wir besonders sein,
aber das ist kein fairer Vergleich,
denn wir wissen ja,
dass wir keine Nagetiere sind.
Wir sind Primaten,
also müssen wir uns auch
mit ihnen vergleichen.
Und wenn Sie da rechnen,
finden Sie heraus,
dass ein arttypischer Primat
mit 86 Milliarden Neuronen
ein Gehirn von
etwa 1,2 kg haben würde,
was ganz angemessen ist,
wenn man einen Körper hat,
der 66 Kilo schwer ist,
was in meinem Fall exakt stimmt
und uns zu einem
wenig überraschenden
und doch zu einem extrem
wichtigen Ergebnis führt:
Ich bin ein Primat.
Und Sie alle sind Primaten.
Auch Darwin.
Mir ist wohl dabei, dass Darwin
dies wirklich gewürdigt hätte.
Sein Gehirn, wie unseres auch,
ist so beschaffen
wie das Gehirn anderer Primaten.
Das menschliche Gehirn mag
also außergewöhnlich sein, ja,
aber nicht aufgrund
seiner Neuronen-Anzahl.
Da ist es einfach nur
ein großes Primatengehirn.
Dies ist ein sehr demütigender
und ernüchternder Gedanke,
der uns unseren Platz
in der Natur klar macht.
Warum benutzt es also so viel Energie?
Andere haben herausgefunden,
wie viel Energie das menschliche Gehirn
und das anderer Spezies verbraucht
und jetzt, wo wir wissen,
wie viele Neuronen
jedes Gehirn hat,
können wir diese berechnen.
Heraus kam,
dass das menschliche
als auch andere Gehirne
fast dasselbe verbrauchen:
nämlich ungefähr 6 Kalorien
pro Milliarde Neuronen pro Tag.
Der gesamte Energieverbrauch
eines Gehirns
ist eine simple, lineare Funktion
seiner Anzahl an Neuronen
und es stellte sich heraus,
dass das menschliche Gehirn
so viel Energie verbraucht,
wie anzunehmen war.
Der Grund dafür,
dass das menschliche Gehirn
so viel Energie verbraucht,
ist einfach der,
dass es eine hohe Anzahl an Neuronen hat
und da wir Primaten sind,
die gemessen an unserer Größe
viel mehr Neuronen haben
als irgendein anderes Tier,
ist der relative Verbrauch
unseres Gehirns hoch,
aber weil wir Primaten sind,
nicht weil wir besonders sind.
Letzte Frage:
Wie kommen wir zu dieser
bemerkenswerten Anzahl Neuronen
und in Anbetracht der Tatsache,
dass Menschenaffen
größer sind als wir,
warum haben sie nicht das größere
Gehirn mit mehr Neuronen?
Als wir merkten,
wie viel mehr Energie
viele Neuronen
im Gehirn kosten, dachte ich,
vielleicht ist die Erklärung ganz einfach.
Sie können sich den
Energieaufwand nicht leisten
für den großen Körper
und die vielen Neuronen.
Wir rechneten erneut.
Wir rechneten aus, wie viel
Energie ein Primat am Tag braucht,
wenn er Rohkost frisst.
und andererseits, wie viel Energie
ein Körper einer bestimmten Größe braucht.
und wie viel Energie ein Gehirn mit
einer bestimmten Anzahl Neuronen braucht.
und schauten uns die Relation
von Körpergröße und
Anzahl Gehirnzellen an,
die ein Primat haben könnte,
wenn er eine gewisse Stundenanzahl
pro Tag fräße.
Es wurde deutlich,
da die Neuronen
so viel Energie verbrauchen,
gibt es einen Kompromiss zwischen
Körpergröße und Neuronen-Anzahl.
Ein Primat, der 8 Stunden pro Tag frisst,
kann sich höchstens
53 Milliarden Neuronen leisten,
aber dann kann sein Körper nicht größer
als 25 Kilo sein.
Würde er mehr wiegen,
müsste er Neuronen einbüßen.
Es geht also entweder
um einen großen Körper
oder um eine hohe Anzahl Neuronen.
Wenn man wie ein Primat frisst,
kann man sich beides nicht leisten.
Ein Weg aus dieser Stoffwechsellimitation
wäre, noch mehr als 8 Stunden zu fressen,
aber das wäre gefährlich
und ab einem bestimmten Punkt unmöglich.
Gorillas und Orang Utans zum Beispiel
verfügen etwa über
30 Milliarden Neuronen,
und bringen 8,5 Stunden
pro Tag mit Fressen zu.
Dies ist die Höchstzahl,
die sie scheinbar erreichen können.
Neun Stunden, um Nahrung aufzunehmen
scheint für einen Primaten
die praktikable Grenze zu sein.
Und bei uns?
Mit 86 Milliarden Neuronen
und Körpergewicht von 60-70 kg
müssten wir über 9 Stunden am Tag
damit verbringen, uns zu ernähren,
aber das wäre nicht machbar.
Wenn wir wie ein Primat essen würden,
könnten wir gar nicht hier sein.
Wie kam es dennoch dazu?
Wenn unser Gehirn
so viel Energie verbraucht
wie angenommen und wir nicht jede
wache Minute darauf verwenden
können, uns zu ernähren,
ist die einzige Alternative, in der Tat,
irgendwie mehr Energie
von derselben Kost zu erhalten.
Und erstaunlicherweise
passt das genau
zu dem, was unsere Vorfahren wohl vor
1,5 Millionen Jahren erfunden haben,
als sie das Kochen entdeckten.
Kochen bedeutet Feuer zu nutzen
und das Essen außerhalb
unseres Körpers vorzuverdauen.
Gekochte Nahrung ist weicher,
demnach einfacher zu kauen
und im Mund in Brei zu verwandeln
so dass sie vollkommen
im Magen verdaut
und absorbiert werden kann,
was ihnen in viel geringerer Zeit
viel mehr Energie einbrachte.
Das Kochen ermöglicht uns also,
viel interessantere Dinge
mit unserem Tag und
unseren Neuronen anzufangen,
als nur über Nahrung nachzudenken,
sie zu suchen und zu verschlingen,
den ganzen Tag über.
Dank des Kochens
wurde aus einem einst
schwerem Bestandteil, diesem großen,
gefährlich kostspieligem Gehirn
mit einer Menge Neuronen
nun ein Gehirn mit einem großen Pluspunkt.
Jetzt konnten wir uns beides leisten,
die Energie für viele Neuronen
und die Zeit,
mit ihnen interessante Dinge zu tun.
Dies erklärt, glaube ich, warum
das menschliche Gehirn wuchs,
um so schnell in der Evolution
so groß zu werden
und trotzdem bloß das
Gehirn eines Primaten blieb.
Mit dem großen Gehirn, das wir uns
dank des Kochens nun leisten konnten,
gingen wir schnell von der
Rohkost zum Kultivieren über:
Agrikultur, Zivilisation,
Lebensmittelgeschäfte,
Elektrizität, Kühlschränke,
all diese Dinge, die uns nun erlauben,
all die Energie, die wir
für einen Tag brauchen,
an einem Tag zu tanken,
indem wir nur einmal
in unserem Lieblings-
Fastfood-Restaurant essen.
Was einst eine Lösung gewesen war,
wurde jetzt zum Problem und
ironischerweise suchen wir
die Lösung jetzt bei der Rohkost.
Welcher ist also der
Vorteil von uns Menschen?
Was haben wir,
was kein anderes Tier hat?
Meine Antwort ist die größte Anzahl
an Neuronen auf der Gehirnrinde.
Die einfachste Erklärung dafür,
dass wir kognitiv so fähig sind.
Was machen wir,
was kein anderes Tier macht
und was ausschlaggebend war,
um diese größte Anzahl
an Neuronen im Kortex zu entwickeln?
Mit zwei Worten: Wir kochen.
Kein anderes Tier kocht sein Essen.
Nur Menschen machen das.
Ich glaube, so wurden wir zu Menschen.
Seitdem ich das menschliche Gehirn erforsche,
denke ich anders über Essen ...
Jetzt sehe ich meine Küche an
und verneige mich vor ihr,
und ich danke meinen Vorfahren,
die diese Erfindung machten, die uns
wahrscheinlich zu Menschen werden ließ.
Vielen Dank.
(Applaus)
Τι το ξεχωριστό έχει ο ανθρώπινος εγκέφαλος;
Γιατί εμείς μελετάμε άλλα ζώα
αντί εκείνα να μελετούν εμάς;
Τι έχει ή τι κάνει ένας ανθρώπινος εγκέφαλος
που δεν κάνει κανένας άλλος εγκέφαλος;
Όταν άρχισα να ενδιαφέρομαι
γι' αυτές τις ερωτήσεις περίπου πριν 10 χρόνια,
οι επιστήμονες νόμιζαν πως γνώριζαν
από τι αποτελούνταν διαφορετικοί εγκέφαλοι.
Αν και βασιζόταν σε πολύ λίγες αποδείξεις,
πολλοί επιστήμονες νόμιζαν
πως όλοι οι θηλαστικοί εγκέφαλοι,
συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπινου,
ήταν φτιαγμένοι με τον ίδιο τρόπο,
με έναν αριθμό νευρώνων που πάντα ήταν
σε αναλογία με το μέγεθος του εγκεφάλου.
Αυτό σημαίνει πως δυο εγκέφαλοι
του ιδίου μεγέθους,
όπως αυτοί οι δυο, με ένα σεβαστό βάρος
των 400 γραμμαρίων
θα πρέπει να έχουν παρόμοιους
αριθμούς νευρώνων.
Αν οι νευρώνες είναι οι λειτουργικές
μονάδες επεξεργασίας πληροφοριών του εγκεφάλου,
τότε οι ιδιοκτήτες αυτών των δυο εγκεφάλων
θα πρέπει να έχουν παρόμοιες
διανοητικές ικανότητες.
Κι όμως, ο ένας είναι χιμπατζής
κι ο άλλος αγελάδα.
Ίσως οι αγελάδες να έχουν πραγματικά πλούσια
εσωτερική διανοητική ζωή και να είναι τόσο έξυπνες
που επιλέγουν να μη μας αφήσουν
να το διαπιστώσουμε
αλλά τις τρώμε.
Νομίζω οι περισσότεροι θα συμφωνήσουν
πως οι χιμπατζήδες είναι ικανοί για πιο σύνθετες,
πολύπλοκες κι ευέλικτες συμπεριφορές
απ' ότι είναι οι αγελάδες.
Αυτή είναι η πρώτη ένδειξη πως
το σενάριο ότι «όλοι οι εγκέφαλοι
είναι φτιαγμένοι με τον ίδιο τρόπο»
δεν είναι ακριβώς σωστό.
Ας το ακολουθήσουμε όμως.
Αν όλοι οι εγκέφαλοι φτιάχνονταν
με τον ίδιο τρόπο
και συγκρίνατε εγκεφάλους ζώων
με εγκεφάλους διαφορετικών μεγεθών,
οι μεγαλύτεροι εγκέφαλοι θα πρέπει
πάντα να έχουν περισσότερους νευρώνες
απ' ότι οι μικρότεροι,
κι όσο μεγαλύτερος ο εγκέφαλος,
τόσο πιο ικανός διανοητικά
θα πρέπει να είναι ο ιδιοκτήτης.
Άρα, ο μεγαλύτερος εγκέφαλος
πρέπει να είναι επίσης
και ο πιο ικανός διανοητικά.
Έρχονται τα άσχημα νέα:
Ο εγκέφαλός μας: όχι ο μεγαλύτερος που υπάρχει.
Φαίνεται αρκετά ενοχλητικό.
Ο εγκέφαλός μας ζυγίζει ανάμεσα στα 1,2 και 1,5 κιλά,
αλλά οι εγκέφαλοι των ελεφάντων
ζυγίζουν ανάμεσα στα 4 και 5 κιλά,
και οι εγκέφαλοι των φαλαινών
μπορούν να ζυγίζουν μέχρι 9 κιλά,
γι' αυτό οι επιστήμονες συνήθως κατέφευγαν να λένε
πως ο εγκέφαλός μας πρέπει να είναι ξεχωριστός
για να εξηγήσουν τις διανοητικές μας ικανότητες.
Πρέπει να είναι πραγματικά ασυνήθης,
μια εξαίρεση στον κανόνα.
Ο δικός τους μπορεί να είναι μεγαλύτερος
αλλά ο δικός μας είναι καλύτερος
και θα μπορούσε να είναι καλύτερος, για παράδειγμα,
ως προς το ότι φαίνεται μεγαλύτερος
από ότι θα έπρεπε να είναι,
με πολύ μεγαλύτερο εγκεφαλικό φλοιό
απ' ότι θα έπρεπε να έχουμε
για το μέγεθος του σώματός μας.
Αυτό θα μας έδινε επιπλέον φλοιό
για να κάνουμε πιο ενδιαφέροντα πράγματα
απ' το να χειριζόμαστε απλά το σώμα μας.
Αυτό συμβαίνει επειδή το μέγεθος του εγκεφάλου
συνήθως ακολουθεί το μέγεθος του σώματος.
Έτσι, ο κύριος λόγος για να πούμε ότι
ο εγκέφαλός μας είναι μεγαλύτερος
από ό,τι θα πρέπει να είναι
προέρχεται απ' τη σύγκριση των εαυτών μας
με την οικογένεια των ανθρωπιδών.
Οι γορίλες μπορεί να είναι
δύο έως τρεις φορές μεγαλύτεροι από εμάς,
έτσι οι εγκέφαλοί τους επίσης
πρέπει να είναι μεγαλύτεροι απ' τον δικό μας,
αλλά αντί αυτού είναι το αντίθετο.
Ο εγκέφαλός μας είναι τρεις φορές μεγαλύτερος
από αυτόν ενός γορίλα.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος φαίνεται επίσης ιδιαίτερος
ως προς το ποσό της ενέργειας που καταναλώνει.
Αν και ζυγίζει μόνο το 2% του σώματος,
μόνος του χρησιμοποιεί το 25% της ενέργειας
που απαιτεί το σώμα σας για να δουλεύει ημερησίως.
Δηλαδή 500 θερμίδες από συνολικά 2.000 θερμίδες,
μόνον για να συνεχίσει να λειτουργεί
ο εγκέφαλός σας.
Έτσι, ο ανθρώπινος εγκέφαλος
είναι μεγαλύτερος από ό, τι θα πρέπει να είναι,
καταναλώνει πολλή περισσότερη ενέργεια
από ό,τι θα έπρεπε,
άρα είναι ξεχωριστός.
Εδώ άρχισε να με ενοχλεί η ιστορία.
Στη βιολογία, αναζητούμε κανόνες
που ισχύουν για όλα τα ζώα και τη ζωή γενικότερα,
άρα γιατί θα πρέπει οι κανόνες της εξέλιξης
να ισχύουν για όλους τους άλλους αλλά όχι για εμάς;
Ίσως το πρόβλημα ήταν με τη βασική εικασία
ότι όλοι οι εγκέφαλοι γίνονται με τον ίδιο τρόπο.
Ίσως δύο εγκέφαλοι παρόμοιου μεγέθους
στην ουσία μπορεί να αποτελούνται από
πολύ διαφορετικούς αριθμούς νευρώνων.
Ίσως ένας πολύ μεγάλος εγκέφαλος
δεν έχει κατ΄ ανάγκη περισσότερους νευρώνες
από έναν εγκέφαλο μετρίου μεγέθους.
Ίσως ο ανθρώπινος εγκέφαλος
έχει πράγματι τους περισσότερους νευρώνες
απο όλους τους εγκεφάλους,
ανεξάρτητα από το μέγεθός τους,
ειδικά στον εγκεφαλικό φλοιό.
Έτσι αυτό για μένα έγινε
το σημαντικό ερώτημα προς απάντηση:
Πόσους νευρώνες έχει ο ανθρώπινος εγκέφαλος
και πώς συγκρίνεται με τα άλλα ζώα;
Τώρα, ίσως έχετε ακούσει ή διαβάσει κάπου
ότι έχουμε 100 δισεκατομμύρια νευρώνες,
έτσι, πριν 10 χρόνια, ρώτησα τους συναδέλφους μου
εάν γνώριζαν από πού προήλθε ο αριθμός αυτός.
Αλλά κανείς δεν γνώριζε.
Σκάβω στη βιβλιογραφία
για την αρχική αναφορά σε αυτόν τον αριθμό
και ποτέ δεν μπόρεσα να το βρω.
Φαίνεται ότι κανείς δεν είχε υπολογίσει
τον αριθμό των νευρώνων στον ανθρώπινο εγκέφαλο,
ή σε οποιοδήποτε άλλον εγκεφάλου εν προκειμένω.
Έτσι επινόησα τον δικό μου τρόπο
απαρίθμησης κυττάρων στον εγκέφαλο
ο οποίος ουσιαστικά είναι
το λιώσιμο του εγκεφάλου,
η μετατροπή του σε σούπα.
Λειτουργεί ως εξής:
Παίρνετε έναν εγκέφαλο, ή τμήματα του εγκεφάλου
και τον διαλύετε σε απορρυπαντικό,
που καταστρέφει τις μεμβράνες κυττάρων
αλλά κρατά τον πυρήνα των κυττάρων άθικτο,
έτσι καταλήγετε με ένα εναιώρημα
ελευθέρων πυρήνων
που μοιάζει με αυτό,
σαν μια διάφανη σούπα.
Αυτή η σούπα περιέχει όλους τους πυρήνες
που ήταν κάποτε ένας εγκέφαλος ποντικιού.
Τώρα, η ομορφιά μιας σούπας
είναι ότι επειδή είναι σούπα,
μπορείτε να την ανακινείτε
και να κάνετε τους πυρήνες
να διανέμονται ομοιογενώς στο υγρό,
έτσι ώστε τώρα εξετάζοντας στο μικροσκόπιο
τέσσερα ή πέντε δείγματα
αυτού του ομοιογενούς διαλύματος,
μπορείτε να μετρήσετε πυρήνες κι επομένως να πείτε
πόσα κύτταρα είχε αυτός ο εγκέφαλος.
Είναι απλό, είναι ξεκάθαρο
και είναι πραγματικά γρήγορο.
Έχουμε χρησιμοποιήσει αυτή τη μέθοδο
για την καταμέτρηση νευρώνων
σε δεκάδες διαφορετικά είδη μέχρι στιγμής
κι αποδεικνύεται ότι όλοι οι εγκέφαλοι
δεν είναι ίδιοι
.
Πάρτε τα τρωκτικά και τα πρωτεύοντα,
για παράδειγμα:
Σε μεγαλύτερους εγκεφάλους τρωκτικών,
το μέσο μέγεθος
του νευρώνα αυξάνεται,
έτσι ο εγκέφαλος φουσκώνει πολύ γρήγορα
κι αποκτά μέγεθος
πολύ γρηγορότερα από ό,τι νευρώνες.
Αλλά οι εγκέφαλοι πρωτευόντων αποκτούν νευρώνες
χωρίς ο μέσος νευρώνας να μεγαλώσει καθόλου,
που είναι ένας πολύ οικονομικός τρόπος
για να προστεθούν νευρώνες στον εγκέφαλό σας.
Το αποτέλεσμα είναι ότι ένας εγκέφαλος πρωτευόντων
πάντα θα έχει περισσότερους νευρώνες από έναν εγκέφαλο τρωκτικού του ιδίου μεγέθους
κι όσο μεγαλύτερος ο εγκέφαλος,
τόσο μεγαλύτερη θα είναι αυτή η διαφορά.
Λοιπόν, τι γίνεται με τον εγκέφαλό μας;
Βρήκαμε ότι έχουμε, κατά μέσο όρο,
86 δισεκατομμύρια νευρώνες,
16 δισεκατομμύρια των οποίων
είναι στον εγκεφαλικό φλοιό,
κι αν συνυπολογίσουμε πως ο εγκεφαλικός φλοιός
είναι η έδρα λειτουργιών όπως
η ευαισθητοποίηση και
η λογική κι αφηρημένη συλλογιστική,
κι ότι 16 δισεκατομμύρια
είναι οι περισσότεροι νευρώνες
που έχει οποιοσδήποτε φλοιός,
νομίζω ότι αυτή είναι η απλούστερη εξήγηση
για τις αξιοσημείωτες γνωστικές ικανότητές μας.
Αλλά εξίσου σημαντικό είναι
το τι σημαίνει
86 δισεκατομμύρια νευρώνες.
Επειδή διαπιστώσαμε ότι η σχέση
μεταξύ του μεγέθους του εγκεφάλου
και του αριθμού των νευρώνων
μπορεί να περιγραφεί μαθηματικά,
μπορούμε να υπολογίσουμε
πώς θα έμοιαζε ένας ανθρώπινος εγκεφάλος
θα εμοίαζε εάν ήταν φτιαγμένος
όπως ένας εγκέφαλος τρωκτικού.
Έτσι, ένας εγκέφαλος τρωκτικού
με 86 δισεκατομμύρια νευρώνες
θα ζύγιζε 36 κιλά.
Αυτό δεν είναι δυνατόν.
Ένας τόσο τεράστιος εγκέφαλος θα συνθλίβονταν
από το ίδιο του το βάρος
κι αυτός ο απίστευτος εγκέφαλος θα ζούσε σε
σε ένα σώμα 89 τόνων.
Δεν νομίζω ότι μοιάζει με μας.
Αυτό μας οδηγεί ήδη
σε ένα πολύ σημαντικό συμπέρασμα,
δηλαδή ότι δεν είμαστε τρωκτικά.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος
δεν είναι ένας μεγάλος εγκέφαλος αρουραίου.
Σε σύγκριση με έναν αρουραίο,
μπορεί να φαίνόμαστε ξεχωριστοί,
αλλά αυτή δεν είναι δίκαιη σύγκριση,
δεδομένου ότι γνωρίζουμε πως δεν είμαστε τρωκτικά.
Είμαστε πρωτεύοντα θηλαστικά,
έτσι η ορθή σύγκριση είναι
με άλλα πρωτεύοντα θηλαστικά.
Αν κάνετε τον υπολογισμό,
διαπιστώνετε ότι ένα τυπικό πρωτεύον
με 86 δισεκατομμύρια νευρώνες
θα είχε έναν εγκέφαλο περίπου 1,2 κιλά,
που φαίνεται ακριβώς σωστό,
σε ένα σώμα περίπου 66 κιλών,
το οποίο στην περίπτωσή μου είναι ακριβώς σωστό,
που μας οδηγεί σε ένα αναμενόμενο
αλλά όμως απίστευτα σημαντικό συμπέρασμα:
Είμαι πρωτεύον θηλαστικό.
Κι όλοι εσείς είστε πρωτεύοντα.
Το ίδιο ήταν κι ο Δαρβίνος.
Θέλω να πιστεύω ότι ο Δαρβίνος
πραγματικά θα το εκτιμούσε αυτό.
Ο εγκέφαλός του, όπως κι ο δικός μας,
είναι όμοιος με των άλλων πρωτευόντων εγκεφάλων.
Έτσι ο ανθρώπινος εγκέφαλος
μπορεί να είναι αξιοσημείωτος,
αλλά δεν είναι ξεχωριστός
ως προς τον αριθμό των νευρώνων.
Είναι απλά ένας μεγάλος εγκέφαλος πρωτεύοντος.
Νομίζω ότι αυτη η σκέψη φέρνει ταπεινότητα
και μετριοπάθεια
και πρέπει να μας θυμίζει τη θέση μας στη φύση.
Γιατί χρειάζεται τόση πολλή ενέργεια, τότε;
Άλλοι άνθρωποι έχουν υπολογίσει
πόση ενέργεια χρειάζεται ο ανθρώπινος εγκέφαλος
κι πόση εκείνοι άλλων ειδών
και τώρα που μάθαμε από πόσους νευρώνες
αποτελείται ο κάθε εγκέφαλος,
μπορούμε να να κάνουμε τις πράξεις.
Αποδεικνύεται ότι και οι ανθρώπινοι
και οι υπόλοιποι εγκέφαλοι χρειάζονται περίπου το ίδιο,
κατά μέσο όρο έξι θερμίδες
ανά δισεκατομμύριο νευρώνες ανά ημέρα.
Έτσι το συνολικό κόστος ενέργειας ενός εγκεφάλου
είναι μια απλή, γραμμική συνάρτηση
του αριθμού των νευρώνων του,
κι αποδεικνύεται ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος
κοστίζει ακριβώς τόση ενέργεια όση περιμέναμε.
Έτσι ο λόγος που ο ανθρώπινος εγκέφαλος
κοστίζει τόση ενέργεια είναι απλά επειδή
έχει έναν τεράστιο αριθμό νευρώνων
κι επειδή είμαστε πρωτεύοντα
με πολλούς περισσότερους νευρώνες
για τον δεδομένο σωματότυπό μας
από οποιοδήποτε άλλο ζώο,
το σχετικό κόστος ενέργειας του εγκεφάλου μας είναι μεγάλο,
αλλά ακριβώς επειδή είμαστε πρωτεύοντα,
όχι επειδή είμαστε ξεχωριστοί.
Τελευταία ερώτηση, λοιπόν:
Πώς αποκτήσαμε αυτόν
τον αξιόλογο αριθμό νευρώνων
και συγκεκριμένα,
αφού οι ανθρωπίδαι
είναι μεγαλύτερoι από εμάς
γιατί δεν έχουν μεγαλύτερο εγκέφαλο από εμάς,
με περισσότερους νευρώνες;
Όταν συνειδητοποιήσα πόση ενέργεια κοστίζει
το μεγάλο πλήθος εγκεφαλικών νευρώνων, σκέφτηκα,
πως ίσως υπάρχει ένας απλός λόγος.
Απλά δεν μπορούν να προμηθευτούν αρκετή ενέργεια
για ένα μεγάλο σώμα και συγχρόνων
ένα μεγάλο πλήθος νευρώνων.
Έτσι κάναμε τις πράξεις.
Υπολογίσαμε αφενός
πόση ενέργεια παίρνει ένα πρωτεύον ανά ημέρα
από την κατανάλωση ωμών τροφών
κι από την άλλη, πόση ενέργεια
χρειάζεται ένα σώμα ορισμένου μεγέθους
και πόση ενέργεια κοστίζει
ένας εγκέφαλος με ορισμένο αριθμό νευρώνων,
και ψάξαμε για τους συνδυασμούς
σωματότυπου και αριθμού νευρώνων του εγκεφάλου
που θα μπορούσε να υποστηρίξει ένα πρωτεύον
αν έτρωγε έναν ορισμένο αριθμό ωρών ανά ημέρα.
Κι αυτό που βρήκαμε είναι ότι
επειδή οι νευρώνες είναι τόσο ακριβοί,
υπάρχει μια αντιστάθμιση
μεταξύ σωματότυπου κι αριθμού νευρώνων.
Έτσι ένα πρωτεύον θηλαστικό
που τρώει οκτώ ώρες την ημέρα
μπορεί να αντέξει
το πολύ 53 δισεκατομμύρια νευρώνες,
αλλά το σώμα του δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο
από 25 κιλά.
Για να ζυγίζει περισσότερο από αυτό,
πρέπει να παραχωρήσει νευρώνες.
Έτσι είτε έχουμε μεγάλο σώμα
ή μεγάλο πλήθος νευρώνων.
Όταν τρώτε σαν ένα πρωτεύον,
δεν μπορείτε να υποστηρίξετε και τα δύο.
Μια διέξοδος από αυτόν τον περιορισμό μεταβολισμού
θα ήταν να περάσουν
ακόμα περισσότερες ώρες την ημέρα τρώγοντας
αλλά αυτό γίνεται επικίνδυνο
και μετά από ένα ορισμένο σημείο,
απλά δεν είναι δυνατόν.
Οι γορίλες και οι ουραγκοτάγκοι, για παράδειγμα,
διαθέτουν περίπου 30 δισεκατομμύρια νευρώνες
δαπανώντας οκτώ και μισή ώρες
ανά ημέρα τρώγωντας
κι αυτό φαίνεται να είναι περίπου όσο μπορούν.
Εννέα ώρες σίτισης ανά ημέρα
φαίνεται να είναι το πρακτικό όριο για ένα πρωτεύον.
Τι γίνεται με μας;
Με τα 86 δισεκατομμύρια νευρώνες
και 60 έως 70 κιλά μάζας σώματος,
θα έπρεπε να περνάμε πάνω από εννέα ώρες
ημερησίως κάθε μέρα τρώγωντας,
κάτι που απλά δεν είναι εφικτό.
Αν τρώγαμε σαν πρωτεύοντα,
δεν θα έπρεπε να είμαστε εδώ.
Πώς φτάσαμε εδώ, λοιπόν;
Αν ο εγκέφαλός μας χρειάζεται τόση ενέργεια
όση θα έπρεπε κι αν δεν μπορούμε να περνάμε
όλες τις ώρες που είμαστε ξύπνιοι τρώγοντας,
τότε η μόνη εναλλακτική λύση, πραγματικά,
είναι κάπως να παίρνουμε περισσότερη ενέργεια
από τις ίδιες τροφές.
Κατά αξιοσημείωτο τρόπο, αυτό ταιριάζει ακριβώς
με αυτό που οι πρόγονοί μας πιστεύεται ότι εφηύραν
ενάμιση εκατομμύριο χρόνια πριν,
όταν ανακάλυψαν το μαγείρεμα.
Το μαγείρεμα είναι η χρήση φωτιάς
για την προ-πέψη τροφής έξω από το σώμα μας.
Τα μαγειρεμένα τρόφιμα είναι πιο μαλακότερα,
έτσι τα μασάμε πιο εύκολα
και να τα μετατρέπουμε σε
σε χυλό στο στόμα μας,
το οποίο τους επιτρέπει να αφομοιωθούν εντελώς
και ν' απορροφηθούν στο έντερο,
που τα κάνει να αποφέρουν
πολλή περισσότερη ενέργεια σε πολύ λιγότερο χρόνο.
Έτσι το μαγείρεμα απελευθερώνει χρόνο για να κάνουμε
πολύ πιο ενδιαφέροντα πράγματα με τον χρόνο μας
και με τους νευρώνες μας
απ' το να σκεφτόμαστε το φαγητό,
να ψάχνουμε για τροφή και να καταβροχθίζουμε τροφή
όλη την ημέρα.
Λόγω της μαγειρικής, αυτό που κάποτε ήταν
ένα μεγάλο πρόβλημα, αυτός ο μεγάλος,
επικίνδυνα ακριβός εγκέφαλος
με πολλούς νευρώνες,
μπόρεσε να γίνει
ένα σημαντικό πλεονέκτημα,
αφού μπορούσαμε πλέον να προμηθευτούμε
αρκετή ενέργεια για πολλούς νευρώνες
και είχαμε τον χρόνο να κάνουμε
ενδιαφέροντα πράγματα με αυτούς.
Έτσι νομίζω ότι αυτό εξηγεί
γιατί ο ανθρώπινος εγκέφαλος
έγινε τόσο μεγάλος τόσο γρήγορα
στην διαδικασία της εξέλιξης,
ενώ εν τω μεταξύ παρέμεινε
απλά ένας εγκέφαλος πρωτευόντων.
Με αυτόν τον μεγάλο εγκέφαλο, που
έκανε δυνατό το μαγείρεμα,
πήγαμε γρήγορα από ωμά τρόφιμα στην καλλιέργεια,
στη γεωργία, τον πολιτισμό, τα παντοπωλεία,
την ηλεκτρική ενέργεια, τα ψυγεία,
όλα αυτά τα πράγματα που σήμερα
μάς επιτρέπουν να πάρουμε
όλη την ενέργεια που χρειαζόμαστε
για όλη την ημέρα με ένα μόνο γεύμα
στο αγαπημένο μας φαστ φουντ.
Έτσι, αυτό που κάποτε ήταν μια λύση
τώρα έγινε το πρόβλημα,
και ειρωνικά, αναζητούμε τη λύση σε ωμά τρόφιμα.
Ποιο είναι το ανθρώπινο πλεονέκτημα;
Τι είναι αυτό που έχουμε
που κανένα άλλο ζώο δεν έχει;
Η απάντησή μου είναι ότι έχουμε
τον μεγαλύτερο αριθμό
νευρώνων στον εγκεφαλικό φλοιό
και νομίζω ότι αυτή είναι η απλούστερη εξήγηση
για τις αξιοσημείωτες γνωστικές ικανότητές μας.
Τι κάνουμε που κανένα άλλο ζώο δεν κάνει
και που πιστεύω ότι ήταν θεμελιώδες
για να μας επιτρέψει να επιτύχουμε αυτό το μεγάλο,
μέγιστο αριθμό νευρώνων στον φλοιό;
Με μια λέξη, μαγειρεύουμε.
Κανένα άλλο ζώο δεν μαγειρεύει το φαγητό του.
Μόνον οι άνθρωποι.
Νομίζω πώς έτσι φτάσαμε να γίνουμε άνθρωποι.
Η μελέτη του ανθρωπίνου εγκεφάλου
αλλάξε τον τρόπο που σκέφτομαι για το φαγητό.
Τώρα κοιτάζω την κουζίνα μου,
και υποκλίνομαι σε αυτήν
κι ευχαριστώ τους προγόνους μου που επινόησαν
την εφεύρεση που ίσως μας έκανε ανθρώπους.
Σας ευχαριστώ πολύ.
(Χειροκρότημα)
¿Qué tiene de especial
el cerebro humano?
¿Por qué estudiamos
otros animales
en lugar de que
ellos nos estudien?
¿Qué es lo que tiene o
hace un cerebro humano
que otros cerebros no hacen?
Cuando me interesé por
estos temas hace 10 años,
los científicos pensaban que sabían cómo
estaban formados los diferentes cerebros.
Aunque se basaban
en muy poca evidencia,
muchos científicos pensaban que
los cerebros de todos los mamíferos,
incluyendo el cerebro humano,
estaban formados
de la misma manera,
con un número de
neuronas que era siempre
proporcional al tamaño del cerebro.
Esto significa que dos
cerebros del mismo tamaño,
como estos dos, con un peso
respetable de 400 gramos,
deberían tener un número
similar de neuronas.
Ahora, si las neuronas son
las unidades funcionales
de procesamiento de la
información del cerebro,
entonces, los dueños
de estos dos cerebros
deberían tener habilidades
cognitivas similares.
Sin embargo, uno es
de un chimpancé,
y el otro es de una vaca.
Ahora, quizás las vacas
tienen una vida
mental interna y son tan listas
que no nos permiten
darnos cuenta,
pero nos las comemos.
Creo que la mayoría de
la gente estará de acuerdo
en que los chimpancés
son capaces de manifestar
comportamientos más complejos,
elaborados y flexibles que las vacas.
Por lo que este es
el primer indicador de que
el postulado de "todos los cerebros
se forman de la misma manera"
no es del todo correcto.
Pero sigamos.
Si todos los cerebros estuvieran
formados del mismo modo,
y si comparáramos animales
con cerebros de distinto tamaño,
los cerebros más grandes
deberían tener más neuronas
que los cerebros más pequeños
y, a mayor tamaño,
mayor capacidad cognitiva
debería tener su usuario.
De modo que el cerebro
más grande que existe
debería ser también el
de mayor capacidad cognitiva.
Y aquí vienen
las malas noticias:
Nuestro cerebro no es
el más grande que existe.
Parece ser un poco
desconcertante.
Nuestro cerebro pesa
entre 1.2 y 1.5 kg,
pero los cerebros de
elefante pesan entre 4 y 5 kg,
y los cerebros de ballena
pueden alcanzar los 9 kg,
y es por esto que
los científicos solían decir
que nuestro cerebro era especial
al explicar nuestras
habilidades cognitivas.
Debe ser realmente extraordinario,
una excepción a la regla.
El de ellos puede ser más grande,
pero el nuestro es mejor,
y podría ser mejor,
por ejemplo,
en que parece más grande
de lo que debería ser,
con una corteza cerebral mucho
más grande de la que tendríamos
por el tamaño de
nuestros cuerpos.
De modo que nos daría
una corteza extra
para realizar cosas más interesantes
que solo operar el cuerpo.
Eso se debe a que
el tamaño del cerebro
normalmente acompaña
al tamaño del cuerpo.
Por lo que la razón
principal para decir que
nuestro cerebro es más
grande de lo que debería,
en realidad proviene
de compararnos
con otros homínidos.
Los gorilas pueden ser dos o
tres veces más grandes que nosotros,
de modo que sus cerebros deberían ser
también más grandes que los nuestros,
sin embargo, ocurre lo opuesto.
Nuestro cerebro es tres veces
más grande que el de un gorila.
El cerebro humano
también parece especial
en cuanto a la cantidad
de energía que utiliza.
Si bien pesa apenas
el 2% del cuerpo,
él solo utiliza el 25%
de toda la energía
que el cuerpo requiere
para funcionar diariamente.
Eso es 500 calorías
de un total de 2000,
solo para mantener
tu cerebro en funcionamiento.
Entonces, el cerebro humano
es más grande de lo que debería,
utiliza mucha más energía
de la que debería,
por lo tanto, es especial.
Y es aquí donde la historia
comenzó a molestarme.
En biología, buscamos reglas
que se apliquen a todos
los animales y a la vida en general.
¿Por qué habrían de aplicarse
las reglas de la evolución
a todos excepto a nosotros?
Quizás el problema estaba
en la suposición básica
de que todos los cerebros
estaban hechos del mismo modo.
Quizás dos cerebros
de un tamaño similar
podrían estar hechos, en realidad, de
una cantidad muy diferente de neuronas.
Quizás un cerebro muy grande
no necesariamente
tiene más neuronas
que un cerebro de
tamaño modesto.
Quizás el cerebro humano tiene
la mayor cantidad de neuronas
que cualquier otro cerebro,
sin importar su tamaño,
especialmente en
la corteza cerebral.
Por lo que esto se convirtió
en una pregunta
importante a responder:
¿cuántas neuronas tiene
el cerebro humano,
y cómo se las compara
con otros animales?
Ahora, Uds. pueden haber
escuchado o leído en algún lugar
que tenemos
100 mil millones de neuronas,
por lo que, hace 10 años,
le pregunté a mis colegas
si sabían de dónde
provenía esta cifra.
Pero nadie sabía.
Estuve buscando la referencia
original del número
en la bibliografía,
pero nunca logré encontrarla.
Parece que nadie
contó en realidad
el número de neuronas
en el cerebro humano,
o en cualquier otro
cerebro para el caso.
Por lo que ideé una forma para
contar las células del cerebro,
y esencialmente consiste en
disolver el cerebro
hasta hacerlo sopa.
Funciona así:
Tomas un cerebro,
o partes de él,
y lo disuelves
en detergente,
lo cual destruye
las membranas celulares
pero conserva
el núcleo celular intacto,
de modo que te quedas finalmente
con una suspensión de núcleo libre
que se parece a esto,
como un caldo.
Esta sopa contiene
todos los núcleos
que una vez fueron
un cerebro de ratón.
Ahora, la belleza de una sopa
es que, como es sopa,
puedes agitarla y hacer
que todos esos núcleos
se distribuyan
homogéneamente en el líquido,
de modo que ahora al
mirar en el microscopio
solo cuatro o cinco muestras
de esta solución homogénea,
puedes contar los núcleos,
y por lo tanto
saber cuántas células
tenía ese cerebro.
Es simple, sencillo,
y realmente rápido.
Entonces, utilizamos ese método
para contar neuronas
en docenas de
diferentes especies,
y resulta que los cerebros
no están hechos
del mismo modo.
Consideremos a los roedores
y los primates, por ejemplo:
En los cerebros más grandes de
los roedores, el tamaño promedio
de la neurona aumenta;
de modo que el cerebro
se infla muy rápidamente
y aumenta su tamaño de forma mucho
más rápida de la que obtiene neuronas.
Pero los cerebros de
los primates obtienen neuronas
sin que la neurona promedio
se haga más grande,
lo cual es una forma
muy económica
de agregarle
neuronas al cerebro.
El resultado es que
el cerebro de un primate
tendrá siempre más neuronas que
un cerebro de roedor del mismo tamaño,
y a mayor cerebro,
mayor será esta diferencia.
Entonces, ¿qué sucede
con nuestro cerebro?
Hemos encontrado que
poseemos, en promedio,
86 mil millones
de neuronas,
16 mil millones de las cuales
se encuentran en la corteza cerebral,
y si consideramos que
la corteza cerebral
es la sede de funciones como
la consciencia, y el razonamiento
lógico y abstracto,
y que esas 16 mil millones
es la mayor cantidad
de neuronas que posee
cualquier otra corteza,
considero que esta es
la explicación más simple
a nuestras habilidades
cognitivas extraordinarias.
Pero igual de importante es lo que significan
esas 86 mil millones de neuronas.
Al descubrir que la relación
entre el tamaño del cerebro
y su número de neuronas
podía ser descrita
matemáticamente,
pudimos calcular cómo se vería
un cerebro humano
si fuese como
el cerebro de un roedor.
Entonces, el cerebro de un roedor
con 86 mil millones de neuronas
pesaría 36kg.
Eso es imposible.
Un cerebro tan grande
se aplastaría
por su propio peso,
y este cerebro imposible
le correspondería
a un cuerpo de
89 toneladas.
No creo que
se parezca a nosotros.
Lo que ya nos lleva a
una conclusión muy importante:
que no somos roedores.
El cerebro humano no es
un gran cerebro de rata.
En comparación a una rata,
podemos parecer especiales, sí,
pero no es una
comparación justa,
dado que sabemos
que no somos roedores.
Somos primates,
de modo que la comparación
adecuada es con otros primates.
Y allí, si uno
hace la cuenta,
encontrará que
un primate genérico
con 86 mil millones
de neuronas
tendría un cerebro de
1.2 kg aproximadamente,
lo cual parece aceptable,
en un cuerpo de unos 66 kg,
el cual en mi caso
es exactamente ese,
lo cual nos lleva a una
conclusión poco sorprendente,
pero de todos
modos importante:
soy un primate.
Y todos ustedes son primates.
Y también lo era Darwin.
Me gusta pensar que Darwin
habría realmente apreciado esto.
Su cerebro, como el nuestro,
estaba hecho a la imagen de
otros cerebros de primate.
Por lo tanto, el cerebro humano
puede ser extraordinario, sí,
pero no es especial en cuanto
a su número de neuronas.
Es simplemente el cerebro
de un gran primate.
Pienso que es un pensamiento
muy humilde y aleccionador
que nos recuerda
nuestro lugar en la naturaleza.
Entonces, ¿por qué
utiliza tanta energía?
Bueno, otros han descubierto
cuánta energía utilizan
el cerebro humano
y el de otras especies,
y, ahora que sabemos
cuántas neuronas
posee cada cerebro,
podemos hacer la cuenta.
Resulta que, tanto el cerebro
humano como los otros,
utilizan la misma cantidad:
un promedio de 6 calorías por
cada mil millones de neuronas por día.
De modo que el gasto
energético total de un cerebro
es una simple función lineal
de su cantidad de neuronas,
y resulta que
el cerebro humano
utiliza casi tanta energía
como podría esperarse.
Por lo tanto, la razón por
la que el cerebro humano
utiliza tanta energía es
simplemente porque
tiene una enorme
cantidad de neuronas,
y porque somos primates
con muchas más neuronas
para nuestro tamaño
que cualquier otro animal.
El gasto relativo de
nuestro cerebro es enorme,
pero solo porque somos primates,
no porque seamos especiales.
Entonces, la última pregunta:
¿Cómo hemos llegado a esta
sorprendente cantidad de neuronas?
Y, particularmente, si los primates
son más grandes que nosotros,
¿por qué no tienen un cerebro más
grande que el nuestro, con más neuronas?
Cuando nos dimos cuenta
de cuán costoso era
tener un montón de neuronas
en el cerebro, entendimos,
que quizás existe una razón simple.
Ellos no disponen de la energía
para tanto un gran cuerpo como
para una gran cantidad de neuronas.
Por lo que hicimos la cuenta.
Por un lado, calculamos
cuánta energía obtiene
un primate diariamente
comiendo comida cruda,
y por el otro, cuánta energía
utiliza un cuerpo de
determinado tamaño
y cuánta energía utiliza un cerebro con
un determinado número de neuronas,
y observamos las combinaciones
de tamaño de cuerpo y de
número de neuronas en el cerebro
que un primate podía disponer
si comiera una determinada
cantidad de horas por día.
Y lo que descubrimos es que,
como las neuronas
son tan costosas,
el tamaño del cuerpo y la cantidad
de neuronas se compensan entre sí.
Por lo que un primate que
come ocho horas por día
puede disponer como máximo
de 53 mil millones de neuronas,
pero su cuerpo no
puede ser mayor
a 25 kg.
Para pesar más que eso,
debe ceder neuronas.
De modo que o se
tiene un gran cuerpo
o se tiene una gran
cantidad de neuronas.
Cuando comes
como un primate,
no puedes disponer
de ambas cosas.
Una forma de liberarse de
esta limitación metabólica
sería dedicarle aún
más horas diarias a comer,
pero esto se torna peligroso,
y, luego de un cierto punto,
es simplemente imposible.
Los gorilas y los orangutanes,
por ejemplo,
disponen de unas 30 mil
millones de neuronas
e invierten ocho horas
y media comiendo,
y eso parece ser el máximo
que pueden lograr.
Nueve horas de
alimentación diaria
parece ser el límite
práctico en un primate.
¿Y qué hay de nosotros?
Con nuestras
86 mil millones de neuronas
y con nuestros 60 a
70 kg de masa corporal,
deberíamos tener que
dedicarle más de 9 horas
diarias a nuestra alimentación
todos los días,
lo cual simplemente
no es posible.
Si comiéramos como un primate,
no deberíamos estar aquí.
Entonces,
¿cómo llegamos hasta aquí?
Bueno, si nuestro cerebro
utiliza tanta energía
como supone, y si
no podemos dedicarle
cada hora que estamos despiertos
a nuestra alimentación,
entonces, la única
alternativa, realmente,
es obtener de alguna
manera más energía
de los mismo alimentos.
Y, extraordinariamente,
eso coincide exactamente
con lo que se cree que
nuestros ancestros inventaron
hace un millón y medio
de años atrás
cuando inventaron el cocinar.
Cocinar es utilizar fuego
para predigerir los alimentos
fuera del cuerpo.
Los alimentos cocidos son más suaves,
por lo que son más fáciles de masticar
y de transformarlos
en papilla en la boca,
de modo que permite que
se digieran por completo
y que se absorban
en el estómago,
lo que los hace producir mucha
más energía en mucho menos tiempo.
Entonces, cocinar
nos libera tiempo para
hacer cosas mucho más
interesantes con nuestro día
y con nuestras neuronas
que simplemente
pensar en comida,
buscar comida y engullir comida
todo el día.
Entonces, como cocinamos,
lo que una vez fue
un gran lastre,
este cerebro tan grande
y peligrosamente costoso,
repleto de neuronas,
ahora podría convertirse
en algo muy valioso,
ahora que nos alcanzaba la energía
para un montón de neuronas
y el tiempo para hacer
cosas interesantes con ellas.
Entonces, creo que esto explica
por qué el cerebro humano
creció hasta hacerse tan grande
tan rápidamente en la evolución,
todo mientras permanecía
simplemente un cerebro de primate.
Ahora, que cocinar hizo
asequible este gran cerebro,
avanzamos rápidamente de
alimentos crudos a cultura,
agricultura, civilización, tiendas,
electricidad, refrigeradores,
y todas esas cosas
que hoy en día
nos permiten obtener toda
la energía que necesitamos
para todo el día de un tirón
en tu lugar de
comida rápida favorito.
Lo que una vez
fue una solución
ahora se convirtió
en un problema,
e, irónicamente, ahora buscamos
la solución en alimentos crudos.
¿Cuál es la ventaja humana?
¿Qué es lo que poseemos
que ningún otro animal posee?
Mi respuesta es que
poseemos el mayor número
de neuronas en
la corteza cerebral,
y creo que es
la explicación más simple
para nuestras habilidades
cognitivas extraordinarias.
¿Y qué es lo que hacemos
que ningún otro animal hace,
que creo que
fue fundamental
para permitirnos
llegar a tal cantidad,
la más grande de todas,
de neuronas en la corteza?
En dos palabras:
nosotros cocinamos.
Ningún otro animal cocina sus alimentos.
Solo los humanos lo hacen.
Y creo que es cómo
llegamos a ser humanos.
Estudiar el cerebro humano cambió
cómo pienso sobre los alimentos.
Ahora miro hacia mi cocina,
y me inclino ante ella,
y le agradezco a mis ancestros
por haber elaborado
el invento que probablemente
nos haya convertido en humanos.
Muchas gracias.
(Aplausos)
Zer da giza burmuina
hain berezia egiten duena?
Zergatik ikertzen ditugu guk
beste animaliak
eta haiek ez gaituzte gu ikertzen?
Zer du giza burmuinak edo zer egiten du
besteenak egiten ez duenik?
Gai hauetaz interesatzen hasi nintzenean,
duela 10 urte,
zientifikoek uste zuten bazekitela
garunak nola eginda zeuden.
Ebidentzia gutxi izan arren,
zientifiko askok zioten
ugaztunen garunak,
baita gizakiena ere,
berdin osatuak zeudela
eta garunaren tamainarekiko
proportzionala zen
neurona kopurua zutela.
Hau da, tamaina bereko bi garunek,
400 gramoko bi garun hauek esaterako,
neurona kopuru bertsua
izan beharko luketela.
Baina neuronak garuneko
informazioaren prozesamenduaren
unitate funtzionalak badira,
garun bi hauen jabeek
gaitasun kognitibo antzekoak
izan beharko lituzkete.
Baina bata txinpantzea da,
eta bestea behi bat.
Posible da behiek barne bizitza
sakon bat izatea,
eta hain azkarrak izanik
guri hortaz ohartzen ez uztea
erabaki izana,
baina guk eurak jaten ditugu.
Nirekin ados egongo zarete
txinpantzeek behiek baino jokabide
konplexu, elaboratu eta malguagoak
burutzeko gai direla.
"Garun guztiak modu berean
osatuak daude" esaldia
oso zuzena ez dela
erakusten du lehen puntu honek.
Baina jarrai dezagun.
Garun denak berdin osatuak baleude,
tamaina desberdineko garundun
animaliak konparatuz gero,
garun handiek txikiek baino
neurona gehiago
izan beharko lituzkete.
Gero eta handiagoa,
orduan eta gaitasun kognitibo handiagoa
izango luke garunaren jabeak.
Hori horrela balitz, garun handienak
gaitasun kognitibo handiena izango luke.
Eta, hemen datoz berri txarrak:
Gure garuna ez da guztietan handiena.
Honek nahasgarria dirudi.
Gure garunak 1, 2
eta 1,5 kg artean pisatzen du,
elefanteen garunak
4 eta 5 kg artean pisatzen du,
eta baleen garunak
9 kg arteko pisua har dezake.
Guzti honengatik,
zientifikoek gure garuna
berezia zela esaten zuten
gure gaitasun kognitiboak azaltzean.
Benetan ezohikoa izan behar du bai,
arauaren salbuespena.
Beraiena handiagoa izango da bai,
baina gurea hobea da,
eta hobea izan zitekeen,
hau da,
izan behar lukeena baino
handiagoa omen delako,
gure gorputzen tamainagatik
izan beharko genukeena baino
kortex askoz handiagoa baitugu.
Garun kortex estra omen dugu,
gorputza kudeatzeko baino
gauza interesgarriagoak egiteko.
Normalean, garunaren tamaina
gorputzaren tamainaren araberakoa da.
Beraz, gure garuna beharko lukeena baino
handiagoa dela esateko arrazoi nagusia,
beste hominidoekin egindako
konparaketetatik dator.
Gorilak gu baino 2 edo 3 aldiz
handiagoak izan daitezke.
Bere garunak gureak baino
handiagoak izan beharko lukete
baina aurkakoa gertatzen da.
Gure garuna gorilena baino
hiru aldiz handiagoa da.
Giza garuna berezia dirudi ere
erabiltzen duen
energia kantitateagatik.
Gorputzaren pisuaren
%2a soilik izan arren,
berak bakarrik gorputzak eguneroko
funtzioetarako darabilen
energia guztiaren %25 behar du.
Hori 2000 kalorietatik 500 litzateke,
garuna funtzionamenduan izateko bakarrik.
Beraz, giza garuna beharko
lukeena baino handiagoa da,
behar lukeena baino
energia gehiago erabiltzen du,
eta berezia da.
Orain istorio hau gogaikarri
bihurtzen hasi zen.
Biologian arauak bilatzen ditugu,
animalia guztiei eta bizitzari
oro har aplikatzekoak.
Zergatik aplikatu beharko zaizkie
eboluzioaren arauak
espezie guztiei guri izan ezik?
Agian arazoa oinarrizko ustean zegoen,
agian garun denak
ez daude berdin osatuak.
Agian tamaina bereko bi garun
neurona kantitate ezberdinez
osatuta egon daitezke.
Oso handia den garun batek
agian ez du
txikiago batek baino
neurona gehiago izan behar.
Agian gizakion garunak neurona
kantitate handiena du
bere tamainak axolarik izan gabe,
batez ere kortexean.
Ondorioz, guzti hau erantzun beharreko
kontu garrantzitsu bihurtu zen.
Zenbat neurona ditu giza garunak,
eta nola konpara dezakegu
beste animaliekin?
Posible da zuetako batzuk
nonbait irakurri edo entzun izana
100 mila milioi neurona ditugula.
Duela 10 urte,
lankideei galdetu nien
ea bazekiten zifra hori
nondik zetorren.
Inork ez zekien.
Zifra horren jatorriaren bila
jardun nintzen
erreferentzia-bibliografian,
baina sekula ez nuen aurkitu.
Badirudi inork ez zuela benetan
giza garunaren
neurona kopurua zenbatu,
ez eta beste edozein garunetako
neurona kopurua ere.
Garuneko zelulak kontatu ahal izateko
formula bat sortu nuen.
Oinarrian zera egin behar da:
garuna disolbatu, zopa bihurtu arte.
Horrela funtzionatzen du:
garun bat edo garun zati batzuk hartu
eta garbigarritan disolbatzen da.
Honek ehunak suntsitzen ditu
baina zelularen nukleoa osorik
mantentzen du.
Horrela, nukleoarekin soilik
geratzen zara.
Nukleoak itxura hau du,
zopa baten antzekoa da.
Zopa honek, arratoi baten
garuna zenak,
nukleo guztiak ditu.
Zoparen edertasuna zera da, zopa denez,
berau nahastu dezakezula,
eta horrela nukleo guzti horiek
likidotan homogeneoki banatu.
Soluzio homogeneo honen
lau edo bost lagin
mikroskopiotik behatzean,
nukleoak kontatu ahal dira,
eta garun horrek
zenbat zelula zituen jakin.
Sinplea da, erraza,
eta benetan azkarra.
Metodo honekin
dozenaka espezieren
neuronak kontatu ditugu,
eta zera ikusi dugu,
garunak ez daudela modu berean osatuta.
Azter ditzagun
karraskariak eta primateak.
Karraskarien garun handienetan,
handitu egiten da
neuronen batezbesteko tamaina.
Beraz, garuna azkar puzten da
eta tamainaz handitzen da,
neuronak gehitu baino.
Primateen garunak, berriz,
neuronak gehitzen ditu
neuronen tamaina handitu barik.
Garunari neuronak gehitzeko
modu oso ekonomikoa da.
Beraz, primate baten garunak
neurona gehiago izango du
tamaina bereko karraskari batenak baino.
Garuna gero eta handiagoa izan,
gero eta handiagoa izango da aldea.
Zer gertatzen da gure garunean?
Zera aurkitu dugu: batez beste
86 mila milioi neurona ditugu.
Hauetako 16 mila milioi
garun kortexean aurkitzen dira,
Kontuan hartuz kortexean daudela
kontzientzia, arrazonamendu logikoa,
abstraktua eta antzeko funtzioak,
eta ez dagoela 16 mila milioi
neurona baino gehiago
duen kortexik,
uste dut hau dela
gure aparteko gaitasun kognitiboen
azalpen sinpleena.
86 mila milioi neurona horien
esanahia ere garrantzitsua da.
Aurkitu genuen garunaren tamainaren
eta bere neurona kopuruaren
arteko erlazioa
matematikoki deskribatu daitekeela.
Giza garun bat karraskari batena balitz
nolakoa izango zen
kalkulatu ahal izan genuen.
Karraskari baten garunak
86 mila milioi neurona izango balitu,
36 kg pisatuko lituzke.
Hori ezta posible.
Hain garun handia bere pisuak
zanpatuko luke,
eta garun hau
89 tonatako gorputz batekin
etorriko litzake.
Horrek ez luke gure antzik izango.
Guzti honek
ondorio nagusi batera garamatza:
ez garela karraskariak.
Giza garuna
ez da arratoi garun erraldoi bat.
Arratoi batekin alderatuta
bereziak izan gaitezke,
baina ez da alderaketa justua,
baitakigu ez garela karraskariak.
Primateak gara,
beraz alderaketa justua
beste primateekin litzateke.
Kalkuluak hau ematen du:
86 mila milioi neurona lituzkeen
primate batek
gutxi gora behera 1,2 kg-ko
garuna edukiko luke
onargarria dena,
eta 66 kg-ko gorputza.
Horixe da nire kasua hain zuzen ere.
Guzti honek harrigarria ez,
baina garrantzitsua den
beste ondorio batera garamatza:
primate bat naiz.
Eta zuek guztiak primateak zarete.
Darwin ere primatea zen.
Darwinek hau
benetan gustukoa izango zuen.
Bere garuna, gurea bezala,
beste primateen garunaren
itxurara egina zegoen.
Beraz, giza garuna apartekoa da
baina ez da berezia
neurona kopuruaren aldetik.
Primate handi baten garuna baino ez da.
Pentsamendu apal
eta erakusgarria dela uste dut,
naturan dugun lekua
gogoratzen digun pentsamendua.
Zergatik behar du hainbeste energia?
Beste batzuk ikertu dute
gizakiaren eta beste espezieren garunek
behar duten energia.
Badakigunez garunen neurona kopurua,
kalkulua egin dezakegu.
Aurkitu da
giza garunak eta beste garunek
kantitate bera erabiltzen dutela:
batezbeste 6 kaloria eguneko
mila milioi neuronako.
Beraz, garun baten gastu energetikoa
neurona kantitatearen
funtzio lineal sinple bat da,
eta giza garunak
espero zitekeen beste
energia erabiltzen du.
Beraz, giza garunak hainbeste energia
erabiltzearen arrazoia sinplea da,
neurona kantitate ikaragarria dugula.
Primateak garelako,
neurona asko ditugu gure tamainarako
beste animaliekin alderatuta.
Gure garunaren gastu erlatiboa
izugarria da
baina hori primateak garelako da,
ez bereziak garelako.
Beraz, azken galdera:
Nola heldu gara
neurona kopuru izugarri horretara?
Eta, are gehiago, primateak
gu baino handiagoak izanik,
zergatik ez dute gurea baino handiagoa
eta neurona gehiago dituen garuna?
Garunean hainbeste neurona izateak
ze gastu zekarren ikusita,
arrazoi sinple bat zegoela
bururatu zitzaidan.
Beraiek ez dute nahikoa energia
gorputz handia
eta neurona kopuru handia mantentzeko.
Kalkulua egin genuen.
Primate batek janari gordina janez
eguneko zenbat energia lortzen duen
kalkulatu genuen.
Gero, zenbat energia beharko lukeen
tamaina zehatz bateko
gorputz batek
eta neurona kopuru konkretu batek
kalkulatu genuen.
Konbinaketak behatu genituen,
primate baten gorputz tamaina
eta garun-neurona
kopuruaren arteko konbinaketak
egunean ordu zehatz batzuk
jaten emanez gero.
Zera aurkitu genuen:
neuronak hain garestiak direnez,
gorputzaren tamaina eta
neurona kantitatea konpentsatzen dira.
Egunean 8 ordu jaten pasatzen
dituen primate batek
gehienez ere
53 mila milioi neurona izan ditzake,
baina bere gorputza ezin da
25 kg baino handiagoa izan.
Hori baino astunagoa izateko,
neurona gutxiago izan behar ditu.
Beraz, edo gorputz handi bat daukagu,
edo neurona kopuru handi bat.
Primate batek bezala jaten baduzu,
ezin dituzu bi gauzak izan.
Muga metaboliko honetatik
askatzeko modu bat
eguneko ordu gehiago
jaten pasatzea litzateke.
Baina hori arriskutsua da,
eta puntu batetik aurrera ezinezkoa.
Gorilek eta orangutanek esaterako,
30 mila milioi neurona dituzte,
eta egunean 8 ordu eta erdi
jaten pasatzen dituzte.
Hori da antza lor dezaketen gehiena.
Badirudi egunean
9 ordu jaten pasatzea dela
primate baten muga praktikoa.
Eta gurea?
Gure 86 mila milioi neuronekin
eta gure 60-70 kg-ko gorputzekin,
egunean 9 ordu baino gehiago
pasa beharko genituzke
egunero gure elikadura beharrak asetzen,
eta hau ezinezkoa da.
Primateek bezala jango bagenu,
ez ginateke hemen egongo.
Orduan, nola heldu ginen hona?
Gure garunak
hainbeste energia erabiltzen badu,
eta ezin badugu jaten eman
esna gauden ordu bakoitza,
dugun aukera bakarra
alimentu berdinetatik
energia gehiago lortzea da.
Harrigarria badirudi ere, hori bat dator
duela milioi eta erdi urte
gure arbasoek asmatu zutela
uste denarekin,
janaria prestatzearekin alegia.
Janaria prestatzea sua erabiliz
elikagaiak gorputzetik kanpo
aurrez liseritzea da.
Elikagai egosiak leunagoak dira,
murtxikatzeko errazagoak
eta errazago bihurtzen dira papila ahoan.
Horrela estomagoan erabat liseritu
eta xurgatzen dira.
Honela, denbora gutxiagoan
energia gehiago sor dezakegu.
Beraz, janaria prestatzeak
neuronekin gauza interesgarriagoak
egiteko denbora ematen digu.
Ez dugu etengabe janarian,
janaria biltzean eta jatean
pentsatu behar.
Beraz, janaria prestatzen dugulako,
behin eragozpen handi bat
izan zen garun handi hau
neuronez beteta
eta energia gastu handia duen garun hau,
oso baliagarri bihurtu da,
neurona piloarentzako
energia lortu dezakegulako
eta eurekin gauza interesgarriak
egiteko astia izan.
Honek azaltzen du eboluzioan zehar
zergatik hain azkar hazi zen
giza garuna, handia egin arte,
primate garuna
izaten jarraitzen zuen bitartean.
Janaria prestatzeak
garun handi hau eskuragarri egin
eta elikagai gordinetatik kulturara,
nekazaritzara, zibilizaziora, dendetara,
elektrizitatera, hozkailuetara,
eta egun ditugun
gauzetara heldu gara.
Honela gauza gara
egun guztia iraun ahal izateko energia
janari azkarreko
gustuko lekuetan kolpetik lortzeko.
Behin konponbide bat izan zena
orain arazo bihurtu da.
Ironikoki, orain konponbidea
elikagai gordinetan bilatzen dugu.
Zein da gizakiaren abantaila?
Zer daukagu
beste animaliek ez daukatena?
Nire erantzuna hau da: garun kortexean
neurona kopuru handiena dugu
eta uste dut hori dela
gure gaitasun kognitibo ezohikoen
azalpen sinpleena.
Zer egiten dugu
beste animaliek egiten ez dutena,
nire ustez oinarrizkoa dena,
garun kortexean ditugun
neurona kantitate izugarri horrek
posible egiten duena?
Bi hitzetan: janaria prestatu.
Beste animaliarik ez dago
janaria prestatzen duenik.
Gizakiek bakarrik egiten dute.
Horrela heldu ginen gizaki izatera.
Giza garuna ikertzeak
elikagaiez nuen pentsaera aldatu dit.
Orain sukaldea begiratu
eta gurtu egiten dut.
Arbasoei eskertzen diet
ziurrenik gizaki egin gaituen
asmakizuna sortzeagatik.
Mila esker.
(Txaloak)
چه چیز در خصوص مغز انسان این قدر ویژه است؟
چرا ما بقیه حیوونا رو مطالعه میکنیم
به جای اینکه اونا، ما را مطالعه کنند؟
مغز انسان چی داره یا انجام میده
که بقیه مغزها ندارند؟
وقتی حدود ده سال پیش به این سئوالات
علاقمند شدم،
دانشمندان فکر میکردند که می دونن مغزهای
مختلف از چی ساخته شدن.
از اونجا که بر مبنای شواهد کمی بود،
خیلی از دانشمندها فکر میکردن مغز همه
پستانداران،
من جمله مغز انسان،
به یه روش ساخته شدن،
با تعدادی سلول عصبی که همیشه
متناسب با اندازه مغز بودن.
به این معنا که دو مغز با اندازه یکسان،
مثل این دوتا، با ۴۰۰ گرم قابل احترام،
باید تعداد مساوی سلول عصبی داشته باشن.
حالا، اگه سلول های عصبی واحدای برای پردازش
اطلاعات کاربردی مغز باشن،
اونوقت صاحبان این دو مغز
باید توانایی های شناختی یکسانی داشته باشن.
ولی، یکی شون شامپانزه است،
اون یکی گاوه.
حالا شاید گاوها یه زندگی مغزی درونی
خیلی گرانبهایی داشته باشن و اونقدر باهوشن
که
انتخاب کردن به ما اجازه ندن اونو بفهمیم،
ولی ما اونا رو می خوریم.
فکر کنم بیشتر آدمها موافقند که
شامپانزه های توانایی رفتارهای پیچیده تر،
جزئی تر و انعطاف پذیرتری را نسبت به گاوها
دارن.
پس این اولین نشانه است که
سناریو "همه مغزها به یه روش ایجاد شدن"
خیلی درست نیست.
ولی بذارین باهاش ور بریم.
اگه همه مغزها به یه روش ایجاد شده بودن
و قرار بود حیوونا با اندازه مغزگوناگون رو
با هم مقایسه کنید،
مغزهای بزرگتر همیشه باید سلولهای عصبی بیشتری
نسبت به مغزهای کوچکتر داشته باشن، و هر چه مغز بزرگتر،
توانایی شناختی صاحبش باید بیشتر باشه.
پس بزرگترین مغز موجود باید بیشترین توانایی
شناختی رو داشته باشه.
و حالا خبرهای بد:
مغز ما بزرگترین مغز موجود نیست.
خیلی ناراحت کننده به نظر میاد.
مغز ما بین ۱/۲ تا ۱/۵ کیلو است،
ولی مغز فیل ها بین ۴ تا ۵ کیلو است،
و مغز وال ها تا ۹ کیلو هم میرسه،
که دلیل اینه که دانشمندان به این گفته
متوسل میشن
که مغز ما باید خاص باشه
که توانایی های شناختی مون رو توضیح بده.
باید واقعاً خارق العاده باشه،
یک استثناء برای قاعده.
مغز اونها بزرگتره، ولی مال ما بهتره،
و می تونست بهتر باشه، به عنوان مثال،
چون بزرگتر از اونی که باید باشه به نظر
میاد،
با قشر مغز بسیار بزرگتر از اونی که باید
داشته باشیم
نسبت به اندازه بدنمون.
بنابراین اون به ما قشای اضافی میده
که کارهای جالبتری نسبت به فقط اداره
بدنمون انجام بدیم .
چون اندازه مغز
معمولاً پیروی اندازه بدن است.
پس مهترین دلیل برای گفتن این که
مغز ما بزرگتر از اونیه که باید باشه
در واقع از مقایسه خودمان با
کَپی های بزرگ (انسان واران).
گوریل ها می تونن دو تا سه برابر بزرگتر از
ما باشن،
پس مغز اونا هم می تونه بزرگتر از
مال ما باشه،
ولی به جایش یه طور دیگه ای است.
مغز ما سه برابر بزرگتر از مغز گوریل است.
مغز انسان هم چنین خاص به نظر میرسه
در میزان انرژی مصرفی.
اگرچه فقط دو درصد وزن بدن هست،
به تنهایی مصرف کننده ۲۵ درصد کل انرژی است
که بدن شما هر روز برای کار کردن نیاز داره.
۵۰۰ کالری از مجموع ۲٫۰۰۰ کالری کل روزانه بدن،
فقط برای اینه که مغزتون کار کنه مصرف میشه.
پس مغز انسان باید بزرگتر از اینی که هست
باشه،
میزان مصرف انرژیش بیشتر از اونیه که باید،
پس خاص است.
و از اینجا بود که قضیه برای من آزاردهنده
شد.
در زیست شناسی،ما دنبال قواعدی هستیم
که به طور کلی به همه حیوانات و زندگی
قابل تعمیم باشه،
پس چرا قواعد تکامل
به همه قابل تعمیم هست به غیر از ما؟
شاید مشکل فرض اولیه بوده
که همه مغزها با یه روش ساخته شدن.
شاید دو مغز با اندازه یکسان
واقعاً از تعداد متفاوتی سلول عصبی
ساخته شده باشه.
شاید یه مغز خیلی بزرگ
لزوماً تعداد سلول های عصبی اش بیشتر از
یه مغز اندازه متوسط نباشه.
شاید مغز انسان واقعاً بیشترین سلول عصبی
همه مغزا رو داره، جدای از اندازه اش،
مخصوصاً در قشر مغزی.
پس این برای من تبدیل شد
به سئوال مهمی که جواب بدم:
مغز انسان چند سلول عصبی داره،
و اون در مقایسه با بقیه حیوانات چطوریه؟
حالا، شاید شما جایی خونده باشین یا
شنیده باشین
که ما صد میلیارد سلول عصبی داریم،
پس ده سال قبل، من از همکارانم پرسیدم
که اونا میدونن این عدد از کجا اومده.
ولی هیچکس نمی دونست.
شروع کردن به گشتن در مقالات علمی
برای مرجع اصلی اون عدد،
و هیچ وقت پیدایش نکردم.
به نظر میرسه که هیچکس واقعاً نشمرده باشه
تعداد سلولای عصبی مغز انسان رو،
یا هر مغز دیگه ای رو برای اون کار.
پس من با روش خودم شروع کردم برای شمردن
سلول های مغز،
و اون الزاماً تشکیل می شد از
حل کردن مغز در سوپ.
این جوری کار میکنه:
مغز را برمیدارین، یا بخش هایی از اون رو،
و در مایع شوینده حل می کنید،
که غشای سلولی رو از بین میبره
ولی هسته سلول را سالم نگه میداره،
که در آخر به سوسپانسیون هسته آزاد می رسید
که این شکلیه،
شبیه یه سوپ شفاف.
اون سوپ شامل همه هسته هاست
که یه زمانی مغز موش بودن.
حالا، زیبایی سوپ اینه که به خاطر
سوپ بودنش،
میشه تحریکش کرد و یه کاری کرد که همه
هسته ها
به صورت همگنی در مایع پخش بشن،
پس حالا با نگاه در زیر میروسکوپ
به چهار یا پنج نمونه از این محلول همگن،
میشه هسته ها را شمرد و بعدش گفت
مغز چند سلول داره.
ساده و سر راست.
و واقعاً سریع.
پس ما از اون روش برای شمردن سلول های عصبی
چندین و چند نمونه مختلف تا به حال
استفاده کردیم،
و این نتیجه حاصل شد که همه مغزها
با یک روش ایجاد نشده اند.
به عنوان مثال، جوندگان و نخستی سانان:
در مغزهای بزرگتر جوندگان، اندازه متوسط
سلول های عصبی افزایش پیدا می کنه،
پس مغز به سرعت رشد میکنه
و اندازه میگیره زودتر از اینکه سلول عصبی
بسازه.
ولی نخستی سانان سلول عصبی میسازن
بدون این که تعداد سلولهای عصبی
خیلی بزرگتر بشه،
که یک راه خیلی اقتصادی
برای افزودن سلول عصبی به مغزتونه.
نتیجه اینکه مغز یک نخستی سان
همیشه نورون های بیشتری از مغز یک جونده
همون اندازه داره،
و هر چی مغز بزرگتره،
این تفاوت بیشتره.
خب، پس مغز ما چی؟
کشف کردیم که ما، به طور متوسط،
۸۶ میلیارد سلول عصبی داریم،
۱۶ میلیاردش درقشر مغزه،
و اگه قشر مغز رو
به عنوان پایه عملکردهایی مثل
آگاهی، استدلال منطقی و انتزاعی بدونید،
و اون ۱۶ میلیارد بیشترین تعداد سلول
عصبیه که
هر قشری داره،
من فکر می کنم که ساده ترین توضیح
برای توانایی های شناختی بی نظیرما باشه.
ولی به همون درجه اهمیت معنای ۸۶ میلیارد
سلول عصبی است.
چون ما رابطه بین
اندازه مغز و تعداد سلولهای عصبی
رو پیدا کردیم
میشه با ریاضیات توضیح داد،
ما می تونیم حساب کنیم که مغز انسان چه
شکلی می شد اگه شبیه مغز یک جونده
ساخته میشد.
پس، مغز یک جونده با ۸۶ میلیارد سلول عصبی
۳۶ کیلو خواهد بود.
امکان پذیر نیست.
یه مغز به اون بزرگی ممکنه به خاطر
وزنش از کار بیفته،
و این مغز غیرممکن باید در یک بدن
۸۹ تنی قرار بگیره.
فکر نمی کنم شکل ما باشه.
پس این منو به یک نتیجه خیلی مهم رسوند،
که ما جونده نیستیم.
مغز انسان، مغز یک موش بزرگ نیست.
در مقایسه با موش، ما خاص به نظر می رسیم،
بله،
ولی اون مقایسه منصفانه ای نیست،
با دونستن این که ما می دونیم که
موش نیستیم.
ما نخستی سان هستیم،
پس مقایسه درست با بقیه نخستی سانان است.
و اونجا اگه محاسبه کنین،
می فهمید که یک نخستی سان معمولی
با ۸۶ میلیارد سلول عصبی
مغزی به اندازه ۱/۲ کیلو خواهد داشت،
که درست به نظر میرسه،
در یک بدن تقریباً ۶۶ کیلویی،
که در مورد من کاملاً درسته،
که ما رو به یک نتیجه قابل انتظار
ولی هنوز به طرز ویژه ای مهم می رسونه:
من یک نخستی سان هستم.
و همه شما هم نخستی سان هستید.
و داروین هم بود.
عاشق اینم که فکر کنم اگه داروین بود،
این ایده رو تحسین می کرد.
مغز اون، مثل ما،
از تصویری از مغز دیگر نخستی سانان
ساخته شده بود.
پس مغز انسان شاید بی نظیر باشه، بله،
ولی در تعداد سلول های عصبی اش خاص نیست.
فقط یه مغز بزرگ نخستی سان است.
فکر میکنم که خیلی فکر متواضعانه و
غمگینه ایه
که موقعیتمون در طبیعت رو یادمون میاره.
پس چرا اینقدر انرژی مصرف میکنه؟
خب، افراد دیگری حساب کردن که
میزان انرژی مصرفی مغز انسان
و بقیه گونه ها چقدره،
و حالا که میدونیم هر مغز از چند
سلول عصبی ساخته شده، میشه حساب کرد.
و نتیجه این که هم انسان
و هم بقیه مغزها یه جور مصرف می کنند،
متوسط ۶ کالری برای هر میلیارد
سلول عصبی در روز.
پس مصرف کل انرژی مغز
ساده است، تابع خطی
از تعداد سلول های عصبی اش.
و نتیجه این که مغز انسان
همون اندازه انرژی که انتظار دارید
مصرف میکنه.
پس دلیل اینکه چرا مغز انسان
اونقدر انرژی مصرف میکنه، به سادگی
اینه که تعداد زیادی سلول عصبی داره،
و چون ما نخستی سان هستیم
با تعداد بیشتری سلول عصبی در همون
اندازه بدن
به نسبت حیوانات دیگه،
مصرف نسبی مغز ما زیاده،
ولی فقط چون ما نخستی سان هستیم، نه
چون منحصر به فردیم.
سئوال آخر این که:
ما چطور به این تعداد بی نظیر سلول
عصبی رسیدیم،
و به طور خاص، اگر کپی های بزرگ
بزرگتر از ما هستند،
چرا اونها مغزشون از ما بزرگتر نیست،
با تعداد سلول عصبی بیشتر؟
وقتی فهمیدیم که چقدر هزینه بره که
در مغز اون تعداد سلول عصبی داشته باشیم،
فکر کردم، شاید یه دلیل ساده داره.
اونا نمی تونن انرژی رو تقبل کنن
برای یک بدن بزرگ و اون تعداد سلول عصبی.
پس ما حساب کردیم.
از یک طرف حساب کردیم
که یک نخستی سان چقدر انرژی هر روز از
خوردن غذای خام به دست میاره،
و از طرف دیگه، چقدر انرژی
یک بدن با اندازه مشخص می سوزونه
و چقدر انرژی یک مغز با تعداد مشخص
سلول عصبی می سوزونه،
و ما گشتیم دنبال ترکیبات
اندازه بدن و تعداد سلول عصبی مغز که یک
نخستی سان میتونه تقبل کنه
اگر تعداد ساعت مشخصی در روز بخوره.
و اونچه ما کشف کردیم این بود که
از آنجا که نورونها بسیار هزینه برند،
یک بده بستان در اندازه بدن و تعداد
سلول های عصبی وجود داره.
پس یک نخستی سان که هشت ساعت در روز
غذا می خوره
میتونه نهایتاً ۵۳ میلیارد سلول عصبی
رو تامین کنه،
ولی بدنش نمی تونه بزرگتر از
۲۵ کیلو بشه.
برای بیشتر از اون وزن گرفتن،
باید از سلولهای عصبی دست بکشه.
پس یا یک بدن بزرگ
یا تعداد بالای سلول عصبی.
اگه مثل یه نخستی سان بخورید،
نمیتونید دوتاش رو تامین کنید.
یه راه فرار از این محدودیت متابولیک
اینه که ساعات بیشتری رو در روز صرف
خوردن کنید،
ولی خطرناک میشه،
و به یه نقطه مهم میرسه، غیر ممکن است.
مثلاً گوریل و اورانگوتان،
۳۰ میلیارد نورون رو تامین می کنند
با ۸ ساعت و نیم خوردن در روز،
و به نظر میرسه نهایت چیزیه که
می تونن انجام بدن.
۹ ساعت غذا خوردن در روز
به نظر حد کاربردی یک نخستی سان است.
در مورد ما چطور؟
با ۸۶ میلیارد نورون ما
و وزن بدن حدود ۶۰ تا ۷۰ کیلو،
ما باید بیشتر از ساعت برای غذا
هر روز وقت صرف کنیم،
که غیر ممکن است.
اگر ما مثل یک نخستی سان بخوریم،
ما نباید اینجا باشیم.
پس ما چطوری به اینجا رسیدیم؟
خب، اگر مغز ما همون قدر انرژی که
باید رو می سوزونه
و اگه ما نمی تونیم همه ساعتای بیداری
رو به خوردن بگذرونیم،
پس تنها راه جایگزین، در واقع،
اینه که یه جورایی از همون غذا
انرژی بیشتری بگیریم.
و به طرز بینظیری، اون دقیقاً منطبقه با
اونچه که باور داریم اجداد ما اختراع کردند
یک و نیم میلیون سال پیش،
وقتی غذا پختن رو اختراع کردن.
پختن یعنی استفاده از آتش
برای پیش هضم غذا خارج از بدن شما.
غذاهای پخته نرمترند، پس راحت جویده می شوند
و کاملاً در دهانتان له می شوند،
پس بهشون اجازه میدین که کامل هضم شوند
و در معده تون جذب شوند،
که به تولید انرژی بیشتر در
زمان کمتر می انجامد.
پس غذاپختن برای ما وقت آزاد می کنه که
کارهای
جالبتری رو در روز انجام بدیم
و با سلولهای عصبی مون
غیر از فکر کردن درباره غذا،
گشتن دنبال غذا و جویدن غذا
همه روز.
پس به خاطر آشپزی، که یه زمانی
یه مسئولیت بزرگ بود، این مغز
بزرگِ وحشتناک مصرف کننده با این
همه سلول عصبی،
الان می تونه یه سرمایه اصلی باشه،
حالا که ما می تونیم هم انرژی سلول های
زیاد رو تامین کنیم
و هم زمان برای انجام کارهای جالب با اونا.
پس فکر کنم معلومه که چرا مغز انسان
در تکامل اونقدر سریع رشد کرد تا بزرگ بشه،
همه اون زمانی که فقط مغز یک نخستی سان بود.
با این مغز بزرگ که با آشپزی
می تونه تقبل کنه،
ما به سرعت از غذاهای خام به فرهنگ،
کشاورزی، تمدن، بقالی،
برق، یخچال،
و همه اون چیزهایی که امروزه
به ما اجازه میده که همه انرژی مورد نیازمون
را برای همه روز با یک بار نشستن
در شعبه فست فود مورد علاقه تون تامین کنیم.
پس اون چیزی که یه زمانی راه حل بود
حالا تبدیل به مشکل شده،
و به طرز وارونه ای، در غذای خام
دنبال راه حل می گردیم.
پس امتیاز انسان چیه؟
اون چیه که ما داریم
ولی بقیه حیوونا ندارن؟
جواب من اینه که ما بزرگترین تعداد
نورون ها در قشر مغز رو داریم،
و فکر می کنم این ساده ترین توضیح
برای توانایی های شناختی بی نظیرمون باشه.
و اون چیه که ما انجام میدیم و
بقیه حیوانات انجام نمیدن،
که من باور دارم پایه و اساس
امکان رساندن ما به اون تعداد،
بزرگترین تعداد سلول عصبی در قشر مغز است؟
در دو کلمه، ما می پزیم.
هیچ حیوان دیگری غذاش رو نمی پزه،
فقط انسان می پزه.
و فکر می کنم این راه انسان شدن ما بوده.
مطالعه مغز انسان دیدگاه من درباره
غذا رو تغییر داد.
حالا به آشپزخانه ام نگاه می کنم،
و بهش مدیونم،
و از اجدادم سپاسگزارم برای رسیدن به
کشف اون چیزی که ما را انسان کرد.
ازتون سپاسگزارم.
(تشویق حضار)
En quoi le cerveau humain
est-il tellement spécial ?
Pourquoi étudions-nous les autres animaux,
alors qu'eux ne nous étudient pas ?
Qu'a donc un cerveau humain,
que fait-il
que les autres n'ont pas,
ou ne font pas ?
Quand je me suis intéressée à cela,
il y a une dizaine d'années,
les scientifiques pensaient savoir
de quoi étaient faits tous les cerveaux.
Malgré le peu de preuves qu'ils en avaient,
de nombreux scientifiques pensaient
que les cerveaux des mammifères,
y compris celui de l'homme,
étaient tous faits pareil,
avec une quantité de neurones
proportionnelle à la taille du cerveau.
Ça signifie
que deux cerveaux de la même taille,
comme ceux-ci,
qui font un bon 400g,
devraient avoir le même nombre de neurones.
Le neurone étant le processeur
de l'information pour le cerveau,
les propriétaires de ces deux cerveaux
devraient avoir
des capacités cognitives similaires.
Et pourtant,
l'un est un chimpanzé,
et l'autre une vache.
Si ça se trouve,
les vaches ont une vie intérieure
très riche intellectuellement,
mais elles sont si malignes
qu'elles ont choisi
de ne pas nous le montrer,
cependant, on les mange.
Je pense qu'on peut affirmer
qu'un chimpanzé
est capable de comportements
beaucoup plus complexes,
élaborés et flexibles qu'une vache.
Voici un premier indice que la théorie
"tous les cerveaux sont faits pareil"
n'est pas tout à fait exacte.
Mais continuons.
Si tous les cerveaux étaient faits pareil,
entre animaux avec des cerveaux
de taille différente,
un cerveau plus grand
devrait toujours avoir plus de neurones
qu'un petit cerveau;
et plus le cerveau serait gros,
plus son propriétaire
devrait avoir de capacités cognitives.
Le plus gros cerveau qui existe
devrait donc être
celui qui a le plus
de capacités cognitives.
Mauvaise nouvelle :
notre cerveau n'est pas le plus gros qui existe.
C'est fâcheux.
Notre cerveau pèse entre 1,2 et 1,5 kg,
mais un cerveau d'éléphant
pèse entre 4 et 5 kg
et un cerveau de baleine,
jusqu'à 9 kg.
Des scientifiques
en sont donc venus à dire
que notre cerveau devait être spécial
pour expliquer nos capacités cognitives.
Il doit être vraiment extraordinaire,
pour faire exception à la règle.
Leurs cerveaux sont peut-être plus gros,
mais le nôtre est meilleur.
Si ça se trouve,
c'est parce qu'il est
plus grand qu'il ne devrait,
avec un bien plus grand cortex cérébral
que nous ne devrions avoir,
vu la taille de notre corps.
Nous aurions donc du cortex en rab
pour s'occuper de choses plus intéressantes
que de gérer le corps.
En effet, la taille du cerveau
est généralement
proportionnelle à la taille du corps.
La raison principale pour considérer
que notre cerveau est plus grand
qu'il ne le devrait,
vient d'une comparaison entre l'homme
et les grands singes.
Les gorilles peuvent être deux à trois fois
plus grands que nous,
leur cerveau devrait donc être plus grand,
mais c'est l'inverse.
Notre cerveau fait trois fois
la taille de celui d'un gorille.
Le cerveau humain
semble également spécial
par la quantité d'énergie qu'il utilise.
Il ne pèse que 2% de la masse corporelle,
mais consomme 25%
de l'énergie quotidienne
utilisée par votre corps pour fonctionner.
500 calories, sur un total de 2 000 calories,
rien que pour faire fonctionner le cerveau.
Donc, le cerveau humain
est plus grand qu'il ne le devrait,
il utilise plus d'énergie qu'il ne le devrait,
il est donc spécial.
Là, ça a commencé
à m'ennuyer sérieusement.
En biologie, on cherche des règles
qui s'appliquent à tous les animaux,
et à la vie en général.
Pourquoi les règles de l'évolution
s'appliqueraient-elles à tout le monde,
sauf à nous ?
Le problème venait peut-être du présupposé
que tous les cerveaux sont faits pareil.
Peut-être que deux cerveaux de même taille
peuvent ne pas avoir
la même quantité de neurones.
Peut-être qu'un très gros cerveau
n'a pas forcément plus de neurones
qu'un cerveau de taille plus modeste.
Peut-être le cerveau humain
a-t-il plus de neurones
que tous les autres cerveaux,
malgré sa taille,
surtout dans le cortex cérébral.
Pour moi, c'est devenu
la question à laquelle il fallait répondre :
combien y a-t-il de neurones
dans un cerveau humain,
par rapport aux autres animaux ?
Bon, vous avez peut-être entendu dire
ou lu quelque part,
qu'on a 100 milliards de neurones.
Il y a 10 ans,
j'ai donc demandé à mes collègues
s'ils savaient d'où sortait ce nombre.
Personne ne savait.
J'ai fouillé tout la littérature,
à la recherche
de la première référence à ce nombre,
mais je ne l'ai jamais trouvée.
Visiblement,
personne n'avait jamais compté
le nombre de neurones du cerveau humain
ni de n'importe quel autre cerveau,
en fait.
J'ai donc élaboré une façon personnelle
de compter les cellules du cerveau,
qui consiste en gros
à dissoudre le cerveau en une soupe.
Ça marche comme ça :
prenez un cerveau,
ou une portion de cerveau,
dissolvez-le dans un détergent
qui détruit la membrane de la cellule
mais laisse intact le noyau.
Vous obtenez des noyaux en suspension
qui ressemblent à ça :
une soupe claire.
Cette soupe contient tous les noyaux
qui composaient le cerveau d'une souris.
L'avantage de la soupe,
c'est que, comme c'est liquide,
on peut l'agiter et répartir ces noyaux
de façon homogène dans le liquide.
Si l'on observe au microscope
seulement 4 ou 5 échantillons
de cette solution homogène,
on peut compter les noyaux,
et ainsi savoir
combien il y avait de cellules
dans ce cerveau.
C'est simple, direct
et très rapide.
Avec cette méthode,
on a compté les neurones
de dizaines d'espèces différentes
jusqu'ici,
et il s'avère que tous les cerveaux
ne sont pas faits pareil.
Prenez les rongeurs et les primates,
par exemple :
dans un cerveau de grand rongeur,
la taille moyenne
des neurones augmente,
donc le cerveau grossit rapidement
et gagne en taille plus vite
qu'il ne gagne en neurones.
Mais un cerveau de primate
gagne des neurones
sans que la taille moyenne
du neurone augmente :
c'est une façon très économique
d'ajouter des neurones au cerveau.
En conséquence,
un cerveau de primate
aura toujours plus de neurones
que le cerveau d'un rongeur de même taille,
et plus le cerveau sera grand,
plus cette écart sera important.
Bon, et notre cerveau, alors ?
Nous avons découvert que
nous avons en moyenne
86 milliards de neurones,
dont 16 milliards dans le cortex cérébral.
Etant donné que le cortex cérébral
est le siège de fonctions
comme la conscience
et le raisonnement logique et abstrait,
et qu'aucun cortex n'a plus
de 16 milliards de neurones,
je pense qu'on a l'explication la plus simple
de nos compétences cognitives exceptionnelles.
Mais ce que signifient ces 86 milliards de neurones
est aussi important.
Comme on a trouvé que la relation
entre la taille du cerveau
et son nombre de neurones
pouvait être décrite mathématiquement,
on a pu calculer à quoi ressemblerait
un cerveau humain
s'il était fait comme celui d'un rongeur.
Un cerveau de rongeur
avec 86 milliards de neurones
pèserait 36 kilos.
C'est impossible.
Un cerveau aussi gros serait écrasé
par son propre poids,
et ce cerveau impossible irait
dans un corps de 89 tonnes.
Je ne crois pas
que nous ressemblions à cela.
Ce qui nous amène déjà
à une conclusion très importante :
nous ne sommes pas des rongeurs.
Le cerveau humain n'est pas
un gros cerveau de rat.
Comparé à un rat,
on est sans doute spéciaux, oui,
mais ce n'est pas une comparaison juste,
vu que nous ne sommes pas des rongeurs.
Nous sommes des primates,
donc il faut nous comparer
à d'autres primates.
Et là, si on calcule,
on trouve qu'un primate normal
ayant 86 milliards de neurones
aurait un cerveau de 1,2 kg environ,
ce qui paraît cohérent,
dans un corps de 66 kg,
ce qui, dans mon cas,
est parfaitement exact.
Et nous en arrivons à une conclusion
peu surprenante,
mais néanmoins très importante :
je suis un primate.
Et vous êtes tous des primates.
Et Darwin aussi.
J'aime à penser que
Darwin aurait apprécié ceci :
son cerveau, comme le nôtre,
était à l'image du cerveau
des autres primates.
Le cerveau humain
a beau être remarquable,
il ne se distingue pas
par son nombre de neurones :
c'est juste un gros cerveau de primate.
Je trouve que cela nous ramène
à un peu d'humilité et de raison,
et nous rappelle notre place dans la nature.
Pourquoi consomme-t-il
autant d'énergie, alors ?
Eh bien, d'autres chercheurs ont trouvé
combien consomme le cerveau humain
et ceux d'autres espèces.
Maintenant que nous savons
combien de neurones
a chaque cerveau,
on peut faire le calcul.
Et il s'avère que le cerveau humain
consomme autant qu'un autre cerveau :
en moyenne 6 calories
par milliard de neurones et par jour.
Donc le coût énergétique total d'un cerveau
est une fonction linéaire simple
de son nombre de neurones.
Et il s'avère que le cerveau humain
consomme autant d'énergie qu'il le devrait.
Donc, si le cerveau humain
consomme autant d'énergie,
c'est simplement
parce qu'il a beaucoup de neurones.
Et comme nous sommes des primates,
avec beaucoup plus de neurones
que les autres animaux
pour une masse corporelle donnée,
notre cerveau consomme
proportionnellement beaucoup d'énergie.
Mais c'est parce que nous sommes des primates,
pas parce que nous sommes spéciaux.
Une dernière question, dans ce cas :
comment avons-nous acquis
autant de neurones,
et, en particulier,
si les grands singes
sont plus gros que nous,
pourquoi n'ont-ils pas un plus gros cerveau
que nous, avec plus de neurones ?
Quand nous avons compris
à quel point il est coûteux
d'avoir beaucoup de neurones,
j'ai pensé que peut-être
la raison en était simple.
Ils n'ont pas assez d'énergie
pour avoir à la fois un grand corps
et beaucoup de neurones.
Nous avons donc fait nos calculs.
D'un côté, on a calculé
l'énergie quotidienne
qu'acquiert un primate
à partir de nourriture crue,
et, de l'autre côté,
combien d'énergie
consomme un corps d'un certain poids,
et combien d'énergie consomme un cerveau
avec un certain nombre de neurones.
Puis on a cherché les combinaisons
entre le poids du corps
et le nombre de neurones
qu'un primate pouvait se permettre
s'il mangeait
un certain nombre d'heures par jour.
On a trouvé que,
parce que les neurones sont tellement coûteux,
il y a un compromis entre taille du corps
et quantité de neurones.
Un primate qui se nourrit huit heures par jour
peut avoir jusqu'à 53 milliards de neurones,
mais son corps ne peut pas faire plus
de 25 kilos.
Pour être plus lourd,
il doit avoir moins de neurones.
Il faut donc choisir entre un grand corps
et une grande quantité de neurones.
Quand on mange comme un primate,
impossible d'avoir les deux.
Une solution à cette limite métabolique
serait de passer plus de temps à se nourrir,
mais ça devient dangereux,
et, passé un certain point,
c'est impossible.
Les gorilles et les orang-outans, par exemple,
arrivent à 30 milliards de neurones
en passant 8h30 par jour à se nourrir :
ils ne semblent pas pouvoir faire plus.
Neuf heure par jour à se nourrir
semble être la limite faisable
pour un primate.
Et nous ?
Avec nos 86 milliards de neurones,
et un corps de 60 à 70 kg,
on devrait passer plus de 9h par jour
rien qu'à se nourrir,
ce qui n'est pas faisable.
Si l'on mangeait comme des primates,
on n'existerait pas.
Que s'est-il passé, alors ?
Eh bien, si notre cerveau
consomme toute cette énergie
et si l'on ne peut pas passer
chaque heure de la journée
à se nourrir,
la seule autre solution, en fait,
c'est de trouver le moyen
de tirer plus d'énergie
de la même nourriture.
C'est exactement
ce que nos ancêtres
semblent avoir inventé,
il y a 1,5 million d'années,
avec la cuisson des aliments.
Cuire, c'est utiliser le feu
pour pré-digérer la nourriture
hors du corps.
La nourriture cuite est plus molle,
donc plus facile à mâcher,
et à transformer en bouillie dans la bouche,
ce qui lui permet d'être totalement digérée
et absorbée dans les intestins,
ce qui produit beaucoup plus d'énergie
en beaucoup moins de temps.
Donc, la cuisson nous donne du temps libre
pour occuper nos neurones
à des choses bien plus intéressantes
que de ne penser qu'à se nourrir,
chercher de la nourriture,
et ingérer de la nourriture
toute la journée.
Grâce à la cuisson,
ce qui était un gros handicap,
cet énorme cerveau,
dangereusement coûteux ,
avec beaucoup de neurones,
a pu devenir un atout majeur
à partir du moment
où l'on a pu s'offrir assez d'énergie
pour avoir beaucoup de neurones,
et le temps de s'en servir
à faire des choses intéressantes.
Je pense donc que cela explique
pourquoi le cerveau humain
a évolué si vite
pour devenir aussi gros,
tout en restant un simple cerveau de primate.
Avec ce gros cerveau
que permet la cuisson des aliments,
on est passé rapidement
du cru à la culture,
l'agriculture, la civilisation,
le supermarché,
l'électricité, le réfrigérateur,
toutes ces choses
qui aujourd'hui nous permettent
d'avoir toute l'énergie nécessaire
à une journée entière
rien qu'en passant un petit moment
dans notre fast-food préféré.
Ce qui a d'abord été une solution
est donc devenu un problème.
L'ironie, c'est qu'on cherche la solution
dans la nourriture crue.
Quel est donc l'atout de l'être humain ?
Qu'avons-nous donc
qu'aucun autre animal n'a ?
Ma réponse :
nous avons la plus grande quantité de neurones
dans le cortex cérébral,
et je pense que c'est
l'explication la plus simple
de nos capacités cognitives
exceptionnelles.
Et que faisons-nous donc
qu'aucun autre animal ne fait,
et qui, à mon avis, a été fondamental
pour nous permettre d'avoir
autant de neurones dans le cortex ?
En deux mots : nous cuisinons.
Aucun autre animal que l'humain
ne cuit sa nourriture.
Et je crois que
c'est ce qui nous a rendus humains.
L'étude du cerveau humain
a changé ma vision de la nourriture.
Maintenant, je regarde ma cuisine,
et je m'incline devant elle,
et je remercie mes ancêtres
d'avoir inventé
ce qui nous a sans doute
rendus humains.
Merci beaucoup.
(Applaudissements)
Pourquoi le cerveau humain
est-il spécial ?
Pourquoi étudions-nous les autres animaux,
alors qu'eux ne nous étudient pas ?
Qu'a donc un cerveau humain, que fait-il
que les autres n'ont pas, que les autres ne font pas?
Quand je me suis intéressée à cela,
il y a une dizaine d'années,
les scientifiques pensaient savoir
de quoi étaient faits des différentes cerveaux.
Malgré le peu de preuves qu'ils en avaient,
beaucoup des scientifiques pensaient
que les cerveaux des mammifères,
y compris celui de l'homme,
étaient tous faits pareil,
avec une quantité de neurones toujours
proportionnelle à la taille du cerveau.
C'est à dire, que deux cerveaux de la même taille,
comme ceux-ci,
avec un poids d'environ 400g,
devraient avoir le même nombre de neurones.
Le neurone étant le processeur
de l'information pour le cerveau,
les propriétaires de ces deux cerveaux
devraient avoir des capacités cognitives similaires.
Mais l'un est un chimpanzé,
et l'autre une vache.
Il pourrait être possible que les vaches aient une vie intérieure
très riche intellectuellement,
mais elles sont si intelligentes
qu'elles ont choisi
de ne pas nous le montrer;
mais on les mange.
Je pense que la plupart des gens seront d'accord
que les chimpanzés sont capables de comportements
beaucoup plus complexes, élaborés et flexibles que ceux des vaches.
Voici un premier indice que la théorie
"tous les cerveaux sont faits pareils"
n'est pas tout à fait exacte.
Mais continuons.
Si tous les cerveaux étaient faits pareil,
entre animaux avec des cerveaux
de tailles différentes,
un cerveau plus grand
devrait toujours avoir plus de neurones
qu'un cerveau plus petit;
et plus le cerveau serait gros,
plus son propriétaire devrait avoir de capacités cognitives.
Alors, le plus gros cerveau qui existe
devrait être
celui avec le plus de capacités cognitives.
Mauvaise nouvelle:
notre cerveau n'est pas le plus gros qui existe.
C'est frustrant.
Notre cerveau pèse entre 1,2 et 1,5 kg,
mais un cerveau d'éléphant
pèse entre 4 et 5 kg
et un cerveau de baleine,
jusqu'à 9 kg.
Des scientifiques en sont donc venus à dire
que notre cerveau devait être spécial
pour expliquer nos capacités cognitives.
Il doit être vraiment extraordinaire,
pour faire exception à la règle.
Leurs cerveaux peuvent être plus gros, mais le nôtre est meilleur,
et il pourrait être meilleur, par exemple,
parce qu'il est plus grand qu'il ne devrait,
avec un bien plus grand cortex cérébral
que nous ne devrions avoir,
vu la taille de notre corps.
Nous aurions donc du cortex en plus,
pour s'occuper de choses plus intéressantes,
que de gérer le corps.
Normalement, la taille du cerveau
est proportionnelle à la taille du corps.
La raison principale pour considérer
que notre cerveau est plus grand
qu'il ne le devrait,
vient d'une comparaison entre l'homme
et les grands singes.
Les gorilles peuvent être deux à trois fois
plus grands que nous,
donc, leur cerveau devrait être plus grand,
mais c'est l'inverse.
Notre cerveau fait trois fois
la taille de celui d'un gorille.
Le cerveau humain
semble également spécial
par la quantité d'énergie qu'il utilise.
Il ne pèse que 2% de la masse corporelle,
mais consomme 25%
de l'énergie
utilisée par votre corps chaque jour.
500 calories, sur un total de 2 000 calories,
rien que pour faire fonctionner le cerveau.
Donc, le cerveau humain
est plus grand qu'il ne le devrait,
il utilise plus d'énergie qu'il ne le devrait,
il est donc spécial.
Là, ça a commencé
à m'ennuyer sérieusement.
En biologie, on cherche des règles
qui s'appliquent à tous les animaux,
et à la vie en général.
Pourquoi les règles de l'évolution
s'appliqueraient-elles à tout le monde,
sauf à nous ?
Le problème venait peut-être du présupposé
que tous les cerveaux sont faits pareils.
Peut-être que deux cerveaux de même taille
peuvent ne pas avoir
la même quantité de neurones.
Peut-être qu'un très gros cerveau
n'a pas nécessairement plus de neurones
qu'un cerveau plus petit.
Peut-être le cerveau humain
a-t-il plus de neurones
que tous les autres cerveaux,
malgré sa taille,
spécialement dans le cortex cérébral.
Pour moi, c'est devenu
la question la plus importante:
combien y a-t-il de neurones
dans un cerveau humain,
par rapport aux autres animaux ?
Bon, vous avez peut-être entendu dire
ou lu quelque part,
qu'on a 100 milliards de neurones.
Il y a 10 ans,
j'ai donc demandé à mes collègues
s'ils savaient d'où venait ce nombre.
Mais personne ne savait.
J'ai fouillé tout la littérature,
pour trouver la première référence à ce nombre,
mais je ne l'ai pas trouvée.
Il semblait que personne ne l'avait jamais compté
le nombre de neurones du cerveau humain
ni de n'importe quel autre cerveau,
en fait.
J'ai donc élaboré une façon
de compter les cellules du cerveau,
qui consiste en gros
à dissoudre le cerveau en une soupe.
Ça marche comme ça:
On prend un cerveau,
ou une portion de cerveau,
on le dissolve dans un détergent,
qui détruit la membrane de la cellule
mais laisse intact le noyau,
Et vous obtenez des noyaux en suspension
qui ressemblent à ça:
une soupe claire.
Cette soupe contient tous les noyaux
qui étaient autrefois le cerveau d'une souris.
La beauté de la soupe,
c'est que, comme c'est liquide,
on peut l'agiter et répartir ces noyaux
de façon homogène dans le liquide.
Alors, si on observe au microscope
seulement 4 ou 5 échantillons
de cette solution homogène,
on peut compter les noyaux et dire
combien de cellules il y avait
dans ce cerveau.
C'est simple, c'est direct,
c'est vraiment rapide.
Avec cette méthode,
on a compté les neurones
de dizaines d'espèces différentes,
et il s'avère que tous les cerveaux
ne sont pas faits de la même manière.
Par exemple, prenez les rongeurs
et les primates:
Dans un cerveau des grands rongeurs,
dans un cerveau de grand rongeur,
des neurones augmente,
et le cerveau grossit rapidement
et gagne en taille plus vite
qu'il gagne en neurones.
Mais un cerveau de primate
gagne des neurones
sans que la taille moyenne
du neurone augmente.
C'est une façon très économique
d'ajouter des neurones au cerveau.
Le résultat c'est qu'un cerveau de primate
aura toujours plus de neurones
que le cerveau d'un rongeur de même taille,
et plus le cerveau sera grand,
plus cette écart sera important.
Bon, et notre cerveau, alors ?
Nous avons découvert que
nous avons en moyenne
86 milliards de neurones,
dont 16 milliards dans le cortex cérébral,
et si on considère que le cortex cérébral
est le siège de fonctions
comme la conscience,
et le raisonnement logique et abstrait,
et qu'aucun cortex n'a plus
de 16 milliards de neurones,
je pense qu'on a l'explication la plus simple
de nos compétences cognitives exceptionnelles.
Mais il est aussi important que trouver la raison
de ces 86 milliards de neurones.
Parce qu'on a trouvé que la relation
entre la taille du cerveau
et son nombre de neurones
pouvait être décrite mathématiquement,
on a pu calculer à quoi ressemblerait
un cerveau humain
s'il était fait comme celui d'un rongeur.
Un cerveau de rongeur
avec 86 milliards de neurones
aurait un poids de 36 kilos.
C'est impossible.
Un cerveau aussi gros serait écrasé
par son propre poids,
et ce cerveau impossible irait
dans un corps de 89 tonnes.
Je ne crois pas
que ça ressemble à nous.
Ce qui nous amène
à une conclusion très importante:
nous ne sommes pas des rongeurs.
Le cerveau humain n'est pas
un gros cerveau de rat.
Comparé à un rat,
on est sans doute spéciaux,
oui, mais c'est ne pas une comparaisson juste,
vu que nous ne sommes pas des rongeurs.
Nous sommes des primates,
donc il faut nous comparer
à d'autres primates.
Alors, si vous faites le calcul,
on trouve qu'un primate normal
avec 86 milliards de neurones
aurait un cerveau de 1,2 kg environ,
ce qui paraît cohérent,
dans un corps de 66 kg,
ce qui, dans mon cas,
est tout à fait exact.
La conclusion est peu surprenante,
mais néanmoins très importante:
je suis un primate.
Et vous êtes tous des primates.
Et Darwin aussi.
J'aime à penser que
Darwin l'aurait apprécié.
Son cerveau, comme le nôtre,
était à l'image du cerveau
des autres primates.
Le cerveau humain peut être remarquable, oui,
mais il ne se distingue pas
par son nombre de neurones.
Il n'est qu'un gros cerveau de primate.
Je trouve que cela nous ramène
à un peu d'humilité et de raison,
que nous rappelle notre place dans la nature.
Pourquoi consomme-t-il
autant d'énergie, alors?
Eh bien, d'autres chercheurs ont trouvé
combien d'énergie consomme le cerveau humain
et ceux d'autres espèces,
et vu que nous savons combien de neurones
a chaque cerveau, on peut faire le calcul.
Et il s'avère que le cerveau humain
consomme autant qu'un autre cerveau,
une moyenne de 6 calories
par milliard de neurones par jour.
Donc le coût énergétique total d'un cerveau
est une fonction linéaire simple
de son nombre de neurones,
et il s'avère que le cerveau humain
consomme autant d'énergie qu'il le devrait.
Donc, la raison pour laquelle
le cerveau humain
consomme autant d'énergie,
c'est simplement
parce qu'il a beaucoup de neurones.
Et comme nous sommes des primates
avec beaucoup plus de neurones
par rapport a notre poids
que les autres animaux,
la coût relatif de notre cerveau est grand,
parce que nous sommes des primates,
pas parce que nous sommes spéciaux.
Une dernière question, alors:
comment avons-nous acquis
autant de neurones,
et, en particulier, si les grands singes
sont plus grands que nous,
pourquoi n'ont-ils pas un cerveau plus grand
que nous, avec plus de neurones ?
Quand nous avons compris
à quel point il est coûteux
d'avoir beaucoup de neurones,
j'ai pensé
que la raison en était peût être simple.
Ils n'ont pas assez d'énergie
pour avoir à la fois un grand corps
et beaucoup de neurones.
Nous avons donc fait les calculs.
D'un côté, on a calculé
l'énergie quotidienne
qu'acquiert un primate
à partir de la nourriture crue,
et, de l'autre côté, combien d'énergie
consomme un corps d'un certain poids,
et combien d'énergie consomme un cerveau
avec un certain nombre de neurones,
et on a cherché les combinaisons
du poids du corps
et le nombre de neurones
qu'un primate pouvait se permettre
s'il mangeait pendant un certain
nombre d'heures par jour
On a trouvé que,
parce que les neurones sont tellement coûteux,
il y a un compromis entre taille du corps
et quantité de neurones.
Donc, un primate qui se nourrit huit heures par jour
peut avoir jusqu'à 53 milliards de neurones,
mais son corps ne peut pas faire plus
de 25 kilos.
Pour être plus lourd,
il doit avoir moins de neurones.
Alors, il faut choisir entre un grand corps
et une grande quantité de neurones.
Quand on mange comme un primate,
il est impossible d'avoir les deux.
Une solution à cette limite métabolique
serait de passer plus de temps à se nourrir,
mais ça devient dangereux,
et, après un certain point, c'est impossible.
Les gorilles et les orangoutans, par exemple,
peuvent soutenir 30 milliards de neurones
en passant 8h30 par jour à se nourrir,
ils ne semblent pas pouvoir faire plus.
Neuf heures par jour à se nourrir
semble être la limite faisable pour un primate.
En nous?
Avec nos 86 milliards de neurones,
et un corps de 60 à 70 kg,
on devrait passer plus de 9h par jour
tous les jours à se nourrir,
ce qui n'est pas faisable.
Si l'on mangeait comme des primates,
on n'existerait pas.
Qu'est-ce qui s'est passé?
Eh bien, si notre cerveau
consomme toute cette énergie
et si l'on ne peut pas passer
chaque heure de la journée à se nourrir,
la seule autre solution, en fait,
c'est de trouver le moyen
d'obtenir plus d'énergie
de la même nourriture.
C'est exactement
ce que nos ancêtres semblent avoir inventé
il y a 1,5 millions d'années,
avec la cuisson des aliments.
Cuire, c'est utiliser le feu
pour pré-digérer la nourriture hors du corps.
La nourriture cuite est plus molle et facile à mâcher,
et à transformer en bouillie dans la bouche,
ce qui lui permet d'être totalement digérée
et absorbée dans les intestins,
et obtenir beaucoup plus d'énergie
en beaucoup moins de temps.
Donc, la cuisson nous donne du temps libre
pour occuper nos neurones
à des choses plus intéressantes
que de penser à se nourrir,
chercher de la nourriture,
et ingérer de la nourriture
toute la journée.
Donc, grâce à la cuisson,
ce qui était un gros handicap,
cet énorme cerveau,
dangereusement coûteux ,
avec beaucoup de neurones,
a pu devenir un atout majeur
quand on avait assez d'énergie
pour avoir beaucoup de neurones,
et le temps pour faire
des choses intéressantes.
Je pense donc que cela explique
pourquoi le cerveau humain
a évolué si vite
pour devenir aussi gros,
tout en restant un simple cerveau de primate.
Avec ce gros cerveau
que permet la cuisson des aliments,
on est passé rapidement
du cru à la culture,
l'agriculture, la civilisation,
le supermarché,
l'électricité, le réfrigérateur,
toutes ces choses
qui aujourd'hui nous permettent
d'avoir toute l'énergie nécessaire
pour un jour en quelques minutes
dans notre fast-food préféré.
Ce qui a d'abord été une solution
est devenu un problème,
l'ironie c'est qu'on cherche la solution
dans la nourriture crue.
Quel est donc l'atout de l'être humain ?
Qu'avons-nous donc
qu'aucun autre animal n'a ?
Ma réponse :
nous avons la plus grande quantité de neurones
dans le cortex cérébral,
et je pense que c'est l'explication la plus simple
de nos capacités cognitives exceptionnelles.
Et que faisons-nous
qu'aucun autre animal ne fait,
et qui, à mon avis, a été fondamental
pour nous permettre d'avoir
autant de neurones dans le cortex ?
En deux mots, nous cuisinons.
Aucun autre animal ne cuit sa nourriture.
Seuls les humains le font.
Et je crois que
c'est ce qui nous a rendus humains.
L'étude du cerveau humain
a changé ma vision de la nourriture.
Maintenant, je regarde ma cuisine,
et je m'incline devant elle,
et je remercie mes ancêtres
d'avoir inventé
ce qui nous a sans doute
rendus humains.
Merci beaucoup.
(Applaudissements)
Que ten de especial o cerebro humano?
Por que estudamos os outros animais
mais eles non nos estudan a nós?
Que ten ou fai o cerebro humano
que non fai nin ten ningún outro?
Cando comecei a interesarme
nestas cuestións hai uns 10 anos,
os científicos crían saber
de que estaban feitos os cerebros.
Malia basearse en pequenas evidencias,
moitos científicos crían que todos os
cerebros de mamíferos,
incluíndo o cerebro humano,
estaban feitos igual,
cun número de neuronas que era
sempre proporcional ao tamaño do cerebro.
Isto significa que dous cerebros
do mesmo tamaño,
como estes dous, cos seus 400 gramos,
deberían ter un número
semellante de neuronas.
Pero se as neuronas
son as unidades funcionais
de procesamento de información do cerebro,
os donos deses dous cerebros
deberían ter habilidades
cognitivas semellantes.
E porén, un é un chimpancé,
e o outro é unha vaca.
Ben, é posible que as vacas teñan
unha vizosa vida interior
e sexan tan intelixentes
que prefiren que non nos deamos de conta,
pero comémolas.
Penso que a maioría estará de acordo
en que os chimpancés poden ter
un comportamento moito máis complexo,
elaborado e flexible ca unha vaca.
Este é un primeiro indicio de que
"todos os cerebros están
feitos da mesma maneira"
non é exactamente así.
Pero sigamos.
Se todos os cerebros estivesen
feitos da mesma maneira
e comparásemos animais
con cerebros de tamaños diferentes,
os máis grandes deberían ter máis neuronas
cós máis pequenos,
e canto maior for o cerebro,
máis habilidades cognitivas
debería ter o dono.
Así que o cerebro máis grande
debería ser tamén
o de maior capacidade cognitiva.
E aquí veñen as malas noticias:
O noso cerebro non é o máis grande.
Resulta un pouco desacougante.
O noso cerebro pesa entre 1,2 e 1,5 kg,
pero o cerebro dun elefante
pesa entre 4 e 5 kg
e o das baleas pode pesar ata 9 kg,
é por isto que os científicos, para
explicar as nosas habilidades cognitivas,
acababan por dicir
que o noso cerebro tiña que ser especial.
Tiña que ser extraordinario de verdade,
unha excepción á regra.
O deles pode ser maior
pero o noso é mellor,
e podería ser mellor, por exemplo,
porque parece maior do que debería ser,
cun córtex cerebral moito maior
do que deberiamos ter
para o tamaño dos nosos corpos.
Iso daríanos córtex extra
para facer cousas máis interesantes
amais de manexar o corpo.
Iso é porque o tamaño do cerebro
normalmente está relacionado
co tamaño do corpo.
Así que a principal razón para dicir que
o noso cerebro é maior
do que debería ser
vén en realidade de comparármonos
cos grandes simios.
Os gorilas poden ser de dúas a tres veces
meirandes ca nós,
así que os seus cerebros deberían ser
tamén meirandes cós nosos,
pero é ao revés.
O noso cerebro é tres veces máis grande
có cerebro dun gorila.
O cerebro humano tamén semella especial
na cantidade de enerxía que usa.
Aínda que só pesa o 2 % do corpo,
usa o 25 % de toda a enerxía
que o corpo require
para funcionar cada día.
Iso son 500 calorías
dun total de 2000 calorías,
só para manter o cerebro funcionando.
Entón, o cerebro humano é
máis grande do que debería,
usa moita máis enerxía do que debería
e, polo tanto, é especial.
E aquí é onde a historia
empezou a intrigarme.
En bioloxía buscamos regras
que se apliquen a todos os
animais e á vida en xeral.
Por que as regras da evolución
se ían aplicar a todo o mundo
menos a nós?
Quizais o problema era a asunción básica
de todos os cerebros estaren feitos igual.
Quizais dous cerebros de tamaño similar
poden ter un número
moi diferente de neuronas.
Quizais un cerebro moi grande
non ten por que ter máis neuronas
ca un cerebro de tamaño máis modesto.
Quizais o cerebro humano ten
máis neuronas ca calquera outro cerebro
a pesar do seu tamaño,
especialmente no córtex cerebral.
Así que para min, isto converteuse
na pregunta que había que resolver:
Cantas neuronas ten o cerebro humano,
e como se compara co doutros animais?
Ben, seguramente escoitastes ou lestes
que temos 100 mil millóns de neuronas,
así que hai 10 anos, pregunteilles
aos meus colegas
se sabían de onde saíra este número.
Pero ninguén o sabía.
Estiven investigando na literatura
a referencia orixinal deste número,
e nunca cheguei a atopala.
Semella que ninguén chegou a contar
o número de neuronas do cerebro humano
ou de ningún outro, para o caso.
Así que inventei o meu propio xeito
de contar células no cerebro
e esencialmente consiste en
disolver ese cerebro en sopa.
Funciona así:
Cóllese un cerebro, ou partes del,
e disólvese en deterxente,
que destrúe as membranas das células
pero mantén o núcleo celular intacto,
e o resultado é unha suspensión
de núcleos soltos
que se parece a isto,
unha sopa clara.
Esta sopa contén todos os núcleos
que un día compuxeron o cerebro dun rato.
Agora ben, a beleza dunha sopa
é que ao ser sopa
pódese abanear e facer que eses núcleos
se distribúan no líquido homoxeneamente,
así que agora ao mirar
debaixo do microscopio
catro ou cinco mostras
desta solución homoxénea
pódense contar núcleos e dese xeito dicir
cantas células tiña ese cerebro.
É simple, é sinxelo,
e é moi rápido.
Así que usamos ese método
para contar neuronas
en ducias de especies diferentes
e resulta que os cerebros
non están todos feitos do mesmo xeito.
Collamos os roedores e
os primates, por exemplo.
Nos cerebros de roedores grandes,
o tamaño medio
das neuronas increméntase,
así que o cerebro medra rapidamente
e gaña tamaño moito máis rápido
do que gaña neuronas.
Pero os cerebros dos primates
gañan neuronas
sen que o tamaño medio destas aumente,
o que é un xeito moi económico
de engadir neuronas ao cerebro.
O resultado é que o cerebro dun primate
sempre terá máis neuronas có
cerebro dun roedor do mesmo tamaño,
e canto maior for o cerebro,
maior será esta diferenza.
Ben, entón que pasa co noso cerebro?
Resulta que temos, de media,
86 mil millóns de neuronas,
e destas, 16 mil millóns están
no córtex cerebral.
Se se considera que o córtex cerebral
é a sede de funcións como a consciencia
e o razoamento lóxico e abstracto,
e que 16 mil millóns é
o máximo de neuronas
que ten un córtex,
penso que esta é a explicación máis simple
para as nosas extraordinarias
habilidades cognitivas.
Pero tan importante é o que significan
os 86 mil millóns de neuronas.
Porque descubrimos que a relación
entre o tamaño do cerebro e
o número de neuronas
poderíase describir matematicamente,
poderiamos calcular como
sería un cerebro humano
se fose como o cerebro dun roedor.
Así que o cerebro dun roedor
con 86 mil millóns de neuronas
pesaría 36 kg.
Isto non é posible.
Un cerebro tan enorme
acabaría esmagado
polo seu propio peso.
E a este cerebro imposible
corresponderíalle
un corpo de 89 toneladas.
Non creo que se pareza a nós.
Así que isto xa nos leva a unha
conclusión moi importante:
nós non somos roedores.
O cerebro humano non é
o cerebro dunha rata grande.
Comparados cunha rata, poderiamos
parecer especiais, si,
pero non é unha comparación moi xusta,
dado que sabemos que non somos roedores.
Somos primates,
así que a comparación correcta
é con outros primates.
E aí, se se fan a contas,
resulta que un primate normal
con 86 mil millóns de neuronas
tería un cerebro de case 1,2 kg
que encaixa perfectamente
nun corpo duns 66 quilos,
que no meu caso é exactamente ese.
Isto lévanos a unha conclusión
que non sorprende moito
pero que é moi importante:
Son un primate.
E todos vós sodes primates.
E Darwin tamén o era.
Encántame pensar que Darwin
apreciaría moito isto.
O seu cerebro, coma o noso,
estaba feito á imaxe do
cerebro doutros primates.
Así que o cerebro humano
pode ser extraordinario, si,
pero non é especial no
número de neuronas que ten.
É só un cerebro de primate grande.
Penso que ese é un pensamento
moi humilde e realista
que nos debería lembrar
o noso lugar na natureza.
Por que precisa tanta enerxía, entón?
Ben, outros descubriron
canta enerxía gasta
o cerebro humano e
o doutras especies,
e agora que sabemos
cantas neuronas
ten cada cerebro, podemos
sacar conclusións.
E resulta que tanto o cerebro humano
coma outros cerebros gastan o mesmo,
unha media de seis calorías por
cada mil millóns de neuronas por día.
Así que o custo total
de enerxía dun cerebro
é unha función simple, lineal,
do seu número de neuronas,
e resulta que o cerebro humano
gasta tanta enerxía
como poderiamos agardar.
Así que a razón pola que
o cerebro humano
gasta tanta enerxía é
simplemente porque
ten un número enorme de neuronas,
e porque somos primates
con moitas máis neuronas para
unha masa corporal determinada
ca calquera outro animal.
O custo relativo do noso cerebro é grande
pero só porque somos primates,
non por sermos especiais.
Unha última cuestión, entón:
como chegamos a este
extraordinario número de neuronas?
E, en particular, se os grandes primates
son máis grandes ca nós,
por que non teñen un cerebro máis grande
có noso con máis neuronas?
Cando nos demos de conta do que custa
ter tantas neuronas no cerebro,
pensei: talvez hai unha razón simple.
Eles non poden permitirse a enerxía
para un corpo grande e
un gran número de neuronas.
Así que fixemos contas.
Por unha parte, calculamos
canta enerxía consegue ao día un primate
comendo alimentos crus
e, por outra parte, canta enerxía
precisa un corpo dun determinado tamaño
e canta enerxía precisa un cerebro
dun determinado número de neuronas,
e buscamos as combinacións
de tamaño de corpo e número de neuronas
que un primate podería permitirse
se comese durante certo
número de horas por día.
E descubrimos que,
como as neuronas precisan tanta enerxía,
hai unha compensación entre
o tamaño do corpo e o número de neuronas.
Así que un primate que
come oito horas cada día
pode ter como moito
53 mil millóns de neuronas
pero entón o seu corpo non pode
superar os 25 kg.
Para pesar algo máis,
ten que renunciar a neuronas.
Así que ou se ten un corpo grande
ou un número alto de neuronas.
Se comes coma un primate
non podes ter as dúas cousas.
Unha forma de superar
esta limitación metabólica
sería pasar aínda máis
horas comendo cada día.
pero iso é perigoso
e, pasado certo punto, non é posible.
Os gorilas e os orangutáns,
por exemplo,
poden permitirse uns
30 mil millóns de neuronas
botando oito horas e media
comendo cada día,
e isto é o máximo ao que poden chegar.
Nove horas comendo ao día
parece ser o límite práctico
para un primate.
Que hai de nós?
Cos nosos 86 mil millóns de neuronas
e 60 ou 70 kg de masa corporal,
deberiamos ter que pasar
unhas nove horas
comendo cada día,
o que non é factible.
Se comésemos coma un primate,
non estariamos aquí.
Daquela, como chegamos aquí?
Ben, se o noso cerebro
gasta toda a enerxía
que se supón, e se non podemos pasar
todo o día comendo,
entón a única alternativa,
e conseguir, dalgún xeito, máis enerxía
da mesma comida.
E, sorprendentemente, iso encaixa
co que se supón que inventaron
os nosos devanceiros
hai un millón e medio de anos,
ao inventaren a cociña.
Cociñar é usar o lume
para predixerir alimentos
fóra do noso corpo.
Os alimentos cociñados son máis brandos e,
por tanto, máis fáciles de mastigar
e de converter en papa na boca,
isto permítenos dixerilos completamente
e absorbelos no intestino,
o que fai que desprendan moita
máis enerxía en moito menos tempo.
Así que cociñar dános
tempo libre para facermos
cousas máis interesantes co noso día
e coas nosas neuronas
que pensar só en comer,
buscando comida e engulindo
todo o día.
Grazas á cociña, o que unha vez foi
unha carga pesada, este cerebro enorme
e perigosamente custoso
cun montón de neuronas,
puido converterse nun gran recurso,
ao poder permitírmonos
a enerxía para moitas neuronas
e o tempo para facer
cousas interesantes con elas.
Así que penso que isto
explica por que o cerebro humano
evolucionou tanto e tan rápido,
mentres seguía sendo
só un cerebro de primate.
Con este cerebro enorme que nos
podiamos permitir grazas á cociña,
pasamos rapidamente
da comida crúa á cultura,
agricultura, civilización, tendas,
electricidade, refrixeradores,
todas esas cousas que agora
nos permiten conseguir
a enerxía precisa
para o día enteiro
mentres sentamos
no noso bar preferido de comida rápida.
(Risos)
Así que o que unha vez
foi a solución
agora convértese no problema,
e, ironicamente, buscamos
a solución na comida crúa.
Así que cal é a vantaxe humana?
Que é iso que temos
que ningún outro animal ten?
A miña resposta é que
temos o maior número
de neuronas no córtex cerebral
e creo que é a explicación máis sinxela
para as nosas extraordinarias
habilidades cognitivas.
E que facemos nós que
ningún outro animal fai
e que penso que é fundamental
para permitirnos acadar ese número
tan grande de neuronas no córtex?
En dúas palabras, nós cociñamos.
Ningún outro animal cociña.
Só o fan os humanos.
E penso que é así como
chegamos a ser humanos.
Estudando o cerebro humano cambiou
a miña forma de ver a comida.
Eu agora miro a miña cociña
e inclínome perante ela
e doulles grazas aos
meus devanceiros por dar
co invento que probablemente
nos fixo humanos.
Moitas grazas.
(Aplausos )
מה מייחד את המוח האנושי?
למה אנחנו חוקרים בעלי חיים אחרים
והם לא חוקרים אותנו?
מה יש למוח האנושי או מה הוא עושה
שאף מוח אחר לא יכול לעשות?
כשהתחלתי להתעניין בשאלות הללו, לפני כ- 10 שנים,
העולם המדעי חשב שהוא יודע ממה בנויים מוחות שונים.
למרות שהיה להם מעט מאד ביסוס מדעי,
מדענים רבים חשבו שמוחם של כל היונקים,
כולל המוח האנושי,
בנויים בצורה דומה,
עם מספר תאי מוח שקשור באופן ישיר
לגודלו של המוח.
המשמעות היא ששני מוחות בעלי גודל זהה,
כמו אלו בתמונה, השוקלים 400 גרם,
מכילים כמות דומה של תאי מוח (נוירונים).
אם תאי המוח מתפקדים
כיחידות עיבוד המידע של המוח,
הרי שבעליהם של שני המוחות הללו
צריכים להיות בעלי יכולות שכליות דומות.
אבל, מוח אחד בתמונה שייך לשימפנזה,
והשני לפרה.
ייתכן שלפרות יש עושר גדול
של חיי מחשבה, והן כה חכמות
שהן בוחרות לא לאפשר לנו לגלות את חכמתן,
ומעדיפות שנאכל אותן.
אבל נראה לי שרוב האנשים יסכימו
שלשימפנזים יש יכולת להתנהג ברמת מורכבות,
הבנת פרטים וגמישות רבה יותר מלפרות.
כך שיש לנו עדות ראשונה שהגישה שטוענת
שכל המוחות בנויים באופן זהה
איננה נכונה מיסודה.
אבל בואו נמשיך לבדוק אותה.
אם כל המוחות בנויים באופן דומה
ונשווה בין בעלי חיים שונים עם מוחות בגודל שונה,
במוחות גדולים יותר נצפה למצוא יותר תאי מוח
בהשוואה למוחות קטנים יותר,
וככל שהמוח גדול יותר,
נצפה ליכולות שכליות גבוהות יותר של בעל החיים.
כך שבעל המוח הגדל ביותר בטבע אמור להיות
החכם ביותר.
והנה החדשות הרעות:
המוח שלנו אינו גדול במיוחד.
זה קצת מביך.
המוח האנושי שוקל בין 1.2 ל- 1.5 ק"ג,
לעומתו שוקל מוח של פיל בין 4 ל- 5 ק"ג
ומוח של לווייתן מגיע למשקל של 9 ק"ג,
מה שהוביל את המדענים להכיר בכך
שהמוח האנושי חייב להיות בעל ייחוד
שמסביר את היכולות השכליות הגבוהות שלנו.
הוא חייב להיות יוצא דופן,
חורג מחוקי הטבע.
המוח שלהם גדול יותר, אבל שלנו טוב יותר,
ויתכן שהמוח שלנו יותר טוב, לדוגמה,
בגלל שהוא נראה גדול יותר ממה שהוא אמור להיות,
עם קליפת מוח בשטח גדול יותר מהצפוי
ביחס לגודל הגוף שלנו.
כך שיש לנו קליפת מוח עודפת
שמאפשרת לבצע דברים נוספים ומעניינים,
ולא רק להפעיל את הגוף.
משום שגודל המוח
קשור בד"כ באופן ישיר לגודל הגוף.
כך שהסיבה העיקרית לאמירה לפיה
המוח האנושי גדול מהצפוי
נובעת למעשה מהשוואה של בני האדם
לקופי האדם הגדולים.
הגורילות מגיעות לגודל כפול ואפילו משולש בהשוואה לאדם
כך שמוחן צפוי להיות גדול יותר משלנו,
אבל בפועל זה הפוך.
המוח שלנו גדול ממוחן של הגורילות פי 3.
המוח האנושי נראה חריג
גם בכמות האנרגיה שהוא צורך.
למרות שהוא שוקל רק כ- 2% ממשקל הגוף,
הוא מנצל כ- 25% מהאנרגיה
שגופנו צורך במהלך היממה.
בערך 500 קלוריות מתוך צריכה יומית של 2,000 קלוריות,
נצרכים ע"י המוח לבדו.
המוח האנושי גדול מהצפוי,
הוא צורך יותר מדי אנרגיה,
לכן הוא מיוחד.
וכאן הגיע החלק שהטריד אותי.
בביולוגיה, אנחנו מחפשים חוקים
שחלים על כל בעלי החיים בלי יוצא מן הכלל,
ולא הבנתי מדוע חוקי האבולוציה
חלים על כל בעלי החיים ולא על בני האדם?
אולי הבעיה נובעת מהנחת הייסוד
שכל המוחות בנויים באופן זהה.
אולי שני מוחות בעלי גודל זהה
עשויים להכיל מספר תאי מוח שונה מאד.
אולי מוח גדול מאד
לא מכיל יותר תאי מוח
ממוח קטן יותר.
אולי המוח האנושי מכיל יותר תאי מוח
מכל מוח אחר, בלי קשר לגודלו,
בעיקר באזור קליפת המוח.
כך שעבורי
השאלה הנכונה עליה צריך לענות הייתה:
כמה תאי מוח יש במוח האנושי,
וכמה יש לבעלי חיים אחרים?
יתכן ששמעתם או קראתם איפשהו
שהמוח שלנו מכיל כ- 100 מיליארד תאי מוח,
אז לפני 10 שנים שאלתי את העמיתים שלי
אם הם יודעים מה מקור המספר הזה?
אף אחד לא ידע.
חיפשתי בספרות הרפואית
אחרי המאמר המקורי שנקב במספר הזה,
ולא מצאתי אותו.
מסתבר שאף אחד לא ספר באמת
את מספר תאי המוח במוח האנושי,
או במוח של בעלי חיים אחרים.
אז המצאתי שיטה משלי על מנת לספור את התאים במוח,
השיטה מתבססת על
המסת המוח למעיין מַרָק.
וכך זה עובד:
לוקחים מוח, או חלק ממוח,
וממיסים אותו בסבון,
שהורס את קרומי התאים
אבל לא פוגע בגרעיני התאים,
כך שמתקבל נוזל עם גרעיני תאים חופשיים
שנראה כך,
כמו מרק צח.
המרק הזה מכיל את כל גרעיני התאים
שבמוחו של עכבר.
היתרון של המרק הוא שבהיותו מרק,
ניתן לנער אותו עד למצב בו גרעיני התאים
מפוזרים באופן שווה בנוזל,
כך שאם נבדוק את המרק במיקרוספקופ
ונביט ב- 4 או 5 דגימות מהנוזל,
נוכל לספור בהם את מספר גרעיני התאים, ולחשב
כמה תאים יש במוח כולו.
זה פשוט, זה ישיר,
וזה מהיר מאד.
השתמשנו בשיטה כדי לספור תאי מוח
בעשרות מיני בעלי חיים עד כה,
ומתברר שכל המוחות
לא בנויים באופן דומה.
קחו מכרסמים וקופים ממשפחת הקופאים (פרימַטים) לדוגמה:
במוחות מכרסמים הגדולים יותר, הגודל הממוצע
של תאי המוח הבודדים גדל,
כך שהמוחות מתנפחים מהר
וגדלים בנפחם מהר יותר מקצב הגידול במספר תא המוח.
אבל מוחות של קופים מוסיפים תאי מוח
בלי עליה בגודלו של תא מוח בודד,
מדובר בשיטה חסכונית מאד,
להוסיף תאי מוח.
כתוצאה מכך מוחות הקופים
תמיד יכילו יותר תאי מוח ממוחות מכרסמים באותו הגודל,
וככל שהמוח גדול יותר,
ההבדל גדול יותר.
ומה לגבי המוח האנושי?
מצאנו שלבני האדם יש, בממוצע,
86 מיליארד תאי מוח,
16 מיליארד מתוכם נמצאים בקליפת המוח,
ואם מביאים בחשבון את העובדה שקליפת מוח
מאכלסת תפקודים חשובים כמו
מודעות, חשיבה לוגית וחשיבה מופשטת,
וש- 16 מיליארד תאי מוח מהווה שיא
לכמות תאי מוח בכל קליפת מוח בכל בעלי החיים,
נראה לי שזהו ההסבר הפשוט והברור ביותר
ליכולות השכליות יוצאות הדופן של בני האדם.
אבל יש גם חשיבות לקיומם של 86 מיליארד תאי מוח.
כי מצאנו שהקשר
בין גודל המוח למספר תאי המוח
יכול להיות מתואר באופן מתמטי,
יכולנו לחשב כיצד יראה מוח אנושי
אם הוא יורכב מתאי מוח של מכרסם.
מוח של מכרסם עם 86 מיליארד תאים
ישקול 36 ק"ג.
וזה לא אפשרי.
מוח בגודל כזה
יימחץ מהמשקל העצמי שלו,
ומוח בלתי אפשרי כזה יצריך גוף
ששוקל 89 טון.
אני לא חושבת שהוא יראה כמונו.
אז אנו מסיקים מסקנה חשובה כבר עכשיו,
אנחנו לא מכרסמים.
המוח האנושי אינו מוח של עכבר שגדל.
בהשוואה לעכבר, אנו נראים מיוחדים, אין ספק,
אבל זו השוואה לא הוגנת,
בהנחה שאנחנו יודעים שאנחנו לא מכרסמים.
אנחנו שייכים למשפחת הקופאים,
כך שנכון יותר להשוות אותנו לקופאים אחרים.
ואם בודקים שוב את המשוואה,
מגלים שלקוף כלשהו
בעל 86 מיליארד תאי מוח
יהיה מוח במשקל 1.2 ק"ג,
גודל שנראה מתאים,
לגוף במשקל 66 ק"ג,
שמתאים למשקל שלי בדיוק,
מה שמוביל אותנו לממצא לא מפתיע
אבל עדיין חשוב מאד:
אני שייכת למשפחת הקופאים.
וגם אתם כולכם שייכים למשפחת הקופאים.
וגם צ'ארלס דארוין.
אני אוהבת לחשוב שדארוין היה מעריך את התגלית הזו.
המוח שלו, כמו שלנו,
נבנה בדמותם של מוחות קופאים אחרים.
כך שהמוח האנוש אולי מדהים,
אבל ייחודו לא נובע ממספר תאי המוח.
הוא פשוט מוח של קוֹפָאי גדול.
אני חושבת שמדובר במחשבה שמעוררת ענווה והתפכחות
שצריכה להזכיר לנו את מקומנו בטבע.
אבל למה המוח צורך כל כך הרבה אנרגיה?
ובכן, מדענים אחרים חישבו
כמה אנרגיה צורך המוח האנושי
וכמה צורכים מוחות של מינים אחרים,
ועכשיו כשידוע לנו מספר תאי המוח
שמרכיבים כל מוח, ניתן לחשב את הצריכה.
מסתבר שהמוח האנושי
ומוחות של בעלי חיים אחרים צורכים כמות אנרגיה דומה,
בערך 6 קלוריות ליממה לכל מיליארד תאי מוח.
כך שהצריכה האנרגטית של המוח
היא פשוט, פונקציה ליניארית
של מספר תאי המוח,
ומסתבר שהמוח האנושי
צורך כמות אנרגיה התואמת בדיוק את המשוואה.
כך שהסיבה שהמוח האנושי
צורך כל כך הרבה אנרגיה היא פשוט בגלל
שיש בו המון תאי מוח,
ובגלל שאנחנו שייכים למשפחת הקופאים
עם כמות גדולה של תאי מוח ביחס לגודל הגוף
בהשוואה למיני בעלי חיים אחרים,
המחיר היחסי של המוח שלנו גדול,
אבל רק בגלל שאנחנו שייכים למשפחת הקופאים,
לא בגלל שאנחנו מיוחדים.
ולשאלה האחרונה:
איך הגענו למספר תאי מוח גדול כל כך,
ובעיקר, אם הקופים הגדולים
גדולים מאתנו,
מדוע אין להם מוחות גדולים משלנו, עם יותר תאי מוח?
כשאנחנו מחשבים כמה אנרגיה צורך
מוח בעל הרבה תאי מוח, אני חושבת,
שיתכן והסיבה פשוטה.
פשוט אין להם מספיק אנרגיה לבזבז
על גוף גדול ומוח גדול.
אז חישבנו שוב את הנתונים.
חישבנו מצד אחד
כמה אנרגיה צורכים קופאים ביממה
מאכילת מזון נא,
ומצד שני, כמה אנרגיה
צורך גוף במידה מסויימת
וכמה אנרגיה צורך מוח בעל מספר מסוים של תאי מוח,
והבטנו בשילובים השונים
של גודל גוף ומספר תאי מוח
שמתאימים לצריכת האנרגיה של קופאים
שאוכלים במשך מספר שעות נתון ביממה.
ומה שגילינו הוא
שבגלל שתאי המוח צורכים כל כך הרבה אנרגיה,
יש יחס הפוך בין גודל הגוף ומספר תאי המוח.
כך שקוף שאוכל במשך 8 שעות ביממה
יכול להרשות לעצמו מוח עם 53 מיליארד תאי מוח,
אבל המצב כזה גופו לא יכול להיות כבד
מ- 25 ק"ג.
על מנת לשקול יותר מכך,
הוא חייב לוותר על תאי מוח.
צריך לבחור בין גוף גדול
או מספר גדול של תאי מוח.
כשאתה אוכל כמו קוף קופאי,
אתה לא יכול לקבל את שניהם.
דרך אחת לעקוף את המגבלה המטבולית
היא לאכול במשך יותר שעות ביום,
אבל מדובר בצעד מסוכן,
ומעבר לנקודה מסוימת, זה פשוט בלתי אפשרי.
גורילות ואורנגוטנים, לדוגמה,
משתמשים ב- 30 מיליארד תאי מוח
כשהם מבלים 8.5 שעות ביום באכילה,
ונראה שהם לא מסוגלים לבלות יותר זמן בחיפוש מזון.
9 שעות אכילה ביממה
מהווים את המגבלה המעשית של הקופאים.
ומה איתנו?
עם 86 מיליארד תאי מוח
וגוף במשקל 60 עד 70 ק"ג
אנחנו היינו צריכים לבלות יותר מ- 9 שעות
בכל יום באכילה,
וזה פשוט לא אפשרי.
אם היינו אוכלים כמו קופאים,
לא היינו מתקיימים.
אז איך הגענו לכאן?
ובכן, המוח שלנו צורך את כל האנרגיה
שהוא צריך, ומכיוון שלא ניתן
לבזבז את כל שעות הערות באכילה,
החלופה היחידה, האמתית,
היא להשיג בדרך כלשהי יותר אנרגיה
מאותה כמות של מזון.
ובאופן מפליא, זה תואם באופן מדויק
להמצאה שהמציאו ככל הנראה אבותינו
לפני מיליון וחצי שנים,
כשהם המציאו את הבישול.
הבישול משתמש באש
על מנת לבצע פרוק ראשוני של המזון מחוץ לגוף.
מזון מבושל הוא רך יותר, וקל יותר ללעוס אותו
ולהפוך אותו בפה לעיסה,
וכך ניתן לעכל את המזון במלואו
ולספוג אותו במעיים,
וכך לנצל הרבה יותר אנרגיה בהרבה פחות זמן.
כך שהבישול פינה עבורנו זמן על מנת
שנוכל לעשות דברים מעניינים יותר במהלך היום
ועם כמות תאי המוח שלנו
מאשר רק לחשוב על אוכל,
לחפש אוכל, ולזלול אוכל
במשך כל היום.
כך שבזכות הבישול, מה שפעם היה
מטלה עיקרית, המוח הגדול
והיקר להחריד שלנו, בעל תאי המוח הרבים,
הפך להיות לנכס עיקרי,
עכשיו כשהייתה לנו מספיק אנרגיה גם עבור תאי המוח
וגם עבור זמן פנוי על מנת להשתמש בהם לדברים מעניינים.
נראה לי שזה מסביר למה המוח האנושי
גדל לממדים כה גדולים כל כך מהר באבולוציה,
בזמן שבבסיסו הוא רק מוח של קופאי.
בשלב בו הבישול איפשר לקיים מוח גדול
התקדמנו במהירות מתרבות שצורכת מזון נא,
לחקלאות, ציביליזציה, חנויות מכולת,
חשמל, מקררים,
וכל הדברים שכיום
מאפשרים לנו להשיג את כל האנרגיה הדרושה לנו
ליום שלם בארוחה אחת
במסעדת המזון המהיר החביבה עלינו.
כך שמה שהיה פעם פתרון
הופך כיום לבעיה,
ובאופן אירוני, אנחנו מחפשים את הפתרון במזון הנא.
אז מהו היתרון האנושי?
מה יש לנו
שאין לבעלי החיים האחרים?
התשובה שלי היא שיש לנו את המספר הגדול ביותר
של תאי מוח בקליפת המוח,
ואני חושבת שזהו ההסבר הפשוט ביותר
ליכולות השכליות המופלאות שלנו.
ומה אנחנו עושים שמבדל אותנו מבעלי החיים,
ושלדעתי הוא הבסיס
ליכולתנו להגיע
למספר העצום של תאי מוח בקליפת המוח?
בשתי מלים, אנחנו מבשלים.
אף חיה אחרת לא מבשלת את מזונה. רק בני האדם.
ואני חושבת שזה מה שהפך אותנו לבני אדם.
לימוד המוח האנושי שינה את הדרך בה אני חושבת על מזון.
כיום אני מסתכלת על המטבח שלי,
ואני משתחווה לו,
ואני מודה לאבותיי הקדמונים שהמציאו
את ההמצאה שהפכה אותנו לאנושים.
תודה רבה לכם.
(מחיאות כפיים)
Što je tako posebno oko ljudskog mozga?
Zašto smo mi ti koji proučavamo druge životinje,
a ne one nas?
Što to ljudski mozak ima ili radi
što nijedan drugi mozak ne radi?
Kada sam se počela zanimati za ova pitanja prije 10 godina,
znanstvenici su mislili da znaju od čega su sačinjeni različiti mozgovi.
Iako je postojalo vrlo malo dokaza,
mnogi znanstvenici su mislili da je mozak sisavaca,
uključujući i ljudski mozak,
sačinjen na isti način,
s brojem neurona koji su uvijek
proporcionalni veličini mozga.
To znači da dva mozga jednake veličine,
poput ova dva, s dobranih 400 grama,
bi trebali imati sličan broj neurona.
Sad, ako su neuroni funkcionalna
jedinica mozga koja procesuira informacije,
tada bi vlasnici ovih mozgova
trebali imati slične kognitivne sposobnosti.
A ipak, jedna je čimpanza,
a druga je krava.
Sad, moguće je da krave imaju vrlo bogat
unutarnji mentalni život i da su toliko pametne
da nam ne dopuštaju da to vidimo,
ali mi ih jedemo.
Mislim da će se većina ljudi složiti
da su čimpanze sposobne za mnogo složenije,
planirano i fleksibilno ponašanje nego krave.
To je prvi pokazatelj da
„svi su mozgovi sačinjeni na isti način“ scenarij
nije sasvim točan.
Ali hajdemo se zabaviti.
Ako su svi mozgovi sačinjeni na isti način
i ako ćemo uspoređivati životinje
s mozgovima različitih veličina,
veći mozgovi bi uvijek trebali imati više neurona
no mali mozgovi, i što je veći mozak,
veće su kognitivne sposobnosti njegovog vlasnika.
Znači najveći mozak koji postoji bi trebao
biti kognitivno najsposobniji.
I ovdje dolaze loše vijesti:
Naš mozak nije najveći.
To je poprilično zbunjujuće.
Naš mozak teži između 1.2 i 1.5 kila,
ali mozak slona teži između četiri i pet kila,
a mozak kitova može težiti i devet kila
zbog čega znanstvenici sa sigurnošću tvrde
da je naš mozak poseban
kako bi objasnili naše kognitivne sposobnosti.
Stvarno mora biti izvanredan,
iznimka pravilu.
Možda je njihov veći, ali naš je bolji,
i mogao bi biti bolji, na primijer,
u tome što se čini većim no što je,
s mnogo većom moždanom korom no što bi trebali imati
Za veličinu našeg tijela.
To bi nam dalo dodatne kore
kako bi smo radili zanimljivije stvari
nego samo upravljali tijelom.
To je zato jer veličina mozga
obično prati veličinu tijela.
Zato je glavni razlog za tvrdnju da
je naš mozak veći no što bi trebao biti
zapravo dolazi od usporedbe nas
s velikim primatima.
Gorile mogu biti dva do tri puta veće od nas,
pa bi i njihovi mozgovi također trebali biti veći od naših,
ali zapravo je obrnuto.
Naš mozak je tri puta veći od mozga gorile.
Ljudski mozak je također poseban
po količini energije koju koristi.
Iako teži samo 2% našeg tijela,
sam koristi 25% cjeloukupne energije
koje naše tijelo treba u jednom danu.
To je otprilike 500 kalorija od sveukupnih 2000 kalorija,
samo kako bi vam mozak radio.
Znači ljudski mozak je veći no što bi trebao biti,
koristi puno više energije no što bi trebao,
pa je poseban.
I ovdje me je priča počela mučiti.
U biologiji tražimo zakone
koji su primjenjivi na sve životinje i život generalno,
pa zašto bi zakoni evolucije
bili primjenjivi na sve osim nas?
Možda je problem sa osnovnom pretpostavkom
da su svi mozgovi sačinjeni jednako.
Možda dva mozga slične veličine
mogu zapravo biti sačinjeni od različitog broja neurona.
Možda veoma velik mozak
ne mora nužno imati više neurona
od nekog mozga umjerene veličine.
Možda ljudski mozak zapravo ima najvišen neurona
nego bilo koji mozak, neovisno o njegovoj veličini,
posebno u moždanoj kori.
To mi je postalo
važno pitanje za odgovoriti:
koliko neurona ima ljudski mozak,
i kako to izgleda u usporedbi s drugim životinjama?
Sad, možda ste čuli ili pročitali negdje
da imamo 100 milijardi neurona,
i prije 10 godina, pitala sam svoje kolege
znaju li odakle je došao taj broj.
Nitko nije znao.
Kopala sam po literaturi
kako bi pronašla originalnu referencu na taj broj,
i nisam ju mogla pronaći.
Izgleda da nitko nije zapravo prebrojao
broj neurona u ljudskom mozgu,
ili u bilo kojem drugom mozgu zapravo.
Pa sam pronašla svoj način kako prebrojati stanice u mozgu,
a zapravo se sastoji od
otapanja mozga u juhu.
Ovako nekako ide:
Uzmete mozak, ili dijelove mozga,
i otopite ih u deterdžentu,
što uništi membrane stanica
ali ostavi stanične jezgre netaknutima,
pa dobijete otopinu slobodnih jezgara
koje izgledaju ovako,
poput čiste juhe.
Ova juha sadrži sve jezgre
koje su bile mišji mozak.
Sad, ljepota ove juhe je to što je to juha,
možete ju izmućkati i sve te jezgre
homogeno raspršiti u tekućini,
tako da ako gledamo ispod mikroskopa
samo četiri ili pet uzoraka
možete prebrojati jezgre, a time i saznati
koliko mnogo stanica postoji u mozgu.
Jednostavno je, direktno,
i stvarno brzo.
Koristili smo ovu metodu kako bi izbrojali neurone
u nekoliko različitih vrsta zasad,
i pokazalo se da svi mozgovi
nisu sačinjeni jednako.
Uzmite glodavce i primate, na primjer:
U najvećem mozgu glodavca, prosječan broj
neurona raste,
tako da mozak širi jako brzo
i raste puno brže no što dobija neurone.
Ali mozgovi primata dobijaju neurone
bez da prosječan neuron postaje veći,
što je jako ekonomičan način
dodavanja neurona u mozak.
Rezultat je to da će mozak primata
uvijek imati više neurona nego mozak glodavca iste veličine,
i što je veći mozak,
veća će razlika biti.
A što je s našim mozgovima?
Saznali smo da imamo, prosječno,
oko 89 milijardi neurona,
od toga 16 milijardi su u moždanoj kori,
i ako uzmete u obzir to da je moždana kora
sjedište funkcija poput
pažnje, logičnog i apstraktnog razmišljanja,
i da je 16 milijardi najviše neurona
što ikoja moždana kora ima,
mislim da je to najjednostavnije objašnjenje
naših izvanrednih kognitivnih sposobnosti.
Ali jednako važno je i to što 86 milijardni neurona znači.
Jer saznali smo da se veza
između veličine mozga i broja njegovih neurona
može matematički objasniti,
možemo izračunati kako bi
ljudski mozak izgledao da je sačinjen kao mozak glodavaca.
Mozak glodavca sa 86 milijardi neurona
težio bi 36 kila.
To nije moguće.
Tako veliki mozak bi se urušio
zbog svoje težine,
i ovakav nemoguć mozak bi morao
biti u tijelu od 89 tona.
Mislim da to ne izgleda kao mi.
Ovo nas već dovodi do jako važnog zaključka,
a to je da nismo glodavci.
Ljudski mozak nije veliki mozak štakora.
U usporedbi sa štakorom, možda se činimo posebnima, da
ali to nije pošteno napravljena usporedba
jer mi znamo da nismo glodavci.
Mi smo primati,
pa je pošteno da se uspoređujemo sa ostalim primatima
i ako izračunate,
vidjeli bi da svaki primat
sa 86 milijardi neurona
bi imao mozak težine otprilike 1.2 kile,
što nam odgovara,
u tijelu od nekih 66 kila,
što je u mom slučaju istina,
što nas dovodi do neiznenađujućeg
ali ipak vrlo važnog zaključka:
Ja sam primat.
Svi ste vi primati.
I Darwin je bio.
Volim misliti da bi Darwin
ovo stvarno cijenio.
Njegov mozak, poput naših,
je sačinjen po istoj slici kao i mozak drugih primata.
Ljudski mozak je nevjerovatan, da,
ali nije poseban po svome broju neurona.
To je samo veliki mozak primata.
Mislim da je to veoma skromno i razborito mišljenje
koje bi nas trebalo podsjetiti na naše mjesto u prirodi.
Zašto onda koristi toliko energije?
Drugi ljudi su zapravo otkrili
koliko energije ljudski mozak
i mozak drugih vrsta troši,
i sada kada smo znali koliko neurona
svaki mozak ima, mogli smo to izračunati.
I ispalo je da ljudski mozak
i drugi mozgovi troše otprilike jednako,
prosječno šest kalorija po milijardi neurona na dan.
Konačni utrošak energije mozga je
jednostavno, linearna funkcija
njegovog broja neurona,
i ispalo je da ljudski mozak
troši onoliko energije koliko bi ste očekivali.
Razlog zašto ljudski mozak
troši toliko energije je jednostavno jer
ima velik broj neurona,
i zato što smo primati
s mnogo više neurona za našu tjelesnu veličinu
nego druge životinje,
relativni utrošak našeg mozga je velik,
samo zato što smo primati,
ne zato što smo posebni.
Posljednje pitanje, onda:
kako smo dobili
poveći broj neurona,
i specifično, ako su veliki primati
veći od nas,
zašto nemaju veće mozgove
od nas, s više neurona?
Kada smo shvatili koliko bi skupo bilo
imati toliko neurona u mozgu, shvatila sam,
možda postoji jednostavno rješenje.
Jednostavno ne mogu priuštiti toliko energije
i za veliko tijelo i za velik broj neurona.
Bavili smo se matematikom.
Izračunali smo u jednu ruku
koliko energije primat dobije na dan
jedeći sirovu hranu,
i u drugu ruku, koliko energije
troši tijelo određene veličine,
i koliko energije troši mozak s određenim brojem neurona,
i pogledali smo kombinacije
veličine tijela i broja neurona
koje primat može priuštiti
ako jede određen broj sati po danu.
I otkrili smo da
pošto su neuroni tako skupi,
postoji kompromis između
tjelesne veličine i broja neurona.
Primati koji jedu osam sati na dan
mogu priuštiti najviše 53 milijardi neurona,
ali onda njihovo tijelo ne može biti veće
Od 25 kila.
Kako bi težilo više,
mora se odreći neurona.
Može biti ili veliko tijelo
ili veliki broj neurona.
Kada jedete kao primat,
ne možete priuštiti oboje.
Jedini način kako izaći iz ovog metaboličkog ograničenja
je provesti još više sati na dan jedući,
ali ovdje priča postaje nategnuta,
u jednom trenutku to više neće biti moguće.
Gorile i orangutani, na primijer,
su si priuštili 30 milijardi neurona
jedući osam i pol sati na dan,
I to je otprilike najviše što mogu.
Devet sati hranjenja na dan
izgleda da je stvarni limit za primate.
Što je s nama?
S naših 86 milijardi neurona
i 60 do 70 kila tjelesne mase,
trebali bi provesti više od devet sati
po danu svaki put kada se hranimo,
što jednostavno nije izvodljivo.
Ako jedemo poput primata,
ne bi smo trebali biti ovdje.
Kako smo dospjeli onda ovdje?
Pa, ako naš mozak troši onoliko energije
koliko bi trebalo, i ako možemo potrošiti
svaki budni sat u danu hraneći se,
onda je jedino rješenje, zapravo,
da nekako dobijemo više energije
iz iste hrane.
I značajno, to odgovara upravo
onome što se vjeruje da su naši preci izumili
prije jedan i pol milijun godina,
a to je kuhanje.
Kuhanje je korištenje vatre
kako bi se predprobavila hrana izvan našeg tijela.
Kuhana hrana je mekša, lakša je za žvakanje
i pretvarajući se potpuno u kašu u našim ustima,
dozvoljava joj se da bude potpuno probavljena
i apsorbirana u našoj probavi,
što omogućava puno više energije u manje vremena.
Kuhanje nam oslobađa vrijeme kako bi radili
puno zanimljivije stvari s našim vremenom
i s našim neuronima
nego samo razmišljati o hrani,
tražiti hranu i trpati ju u nas
cijeli dan.
Znači zbog kuhanja, što je prije bila
velika prepreka, ovaj veliki,
opasno skup mozak s puno neurona,
je uspio postati od velike važnosti,
sad kad možemo priuštiti i
energiju za mnogo neurona
i vrijeme da radimo zanimljive stvari s njima.
Mislim da ovo objašnjava zašto je ljudski mozak
postao tako velik tako brzo u evoluciji,
ali i ostao samo mozak primata.
S ovim velikim mozgom koji je omogućilo kuhanje,
ubrzo smo prešli sa sirove hrane do kulture,
poljoprivrede, civilizacije, trgovina s hranom,
struje, hladnjaka,
svih tih stvari koje nam danas
dopuštaju da dobijemo svu energiju koju trebamo
kako bi smo cijeli dan proveli samo sjedeći
u vašem najdražem fast food restoranu.
Ono što je jednom bilo riješenje
sada je postalo problem,
i ironično, tražimo rješenje u sirovoj hrani.
Što je ljudska prednost?
Što je to što imamo
a što druge životinje nemaju?
Moj odgovor je da imamo najveći broj
neurona u moždanoj kori,
i mislim da je to najjednostavnije objašnjenje
za naše odlične kognitivne sposobnosti.
I što je to što mi radimo, a nijedna druga životinja ne radi,
i što vjerujem je bila osnova
koja nam je omogućila doseći taj veliki
najveći broj neurona u kori?
U dvije riječi, mi kuhamo
Nijedna druga životinja ne kuha svoju hranu. Samo ljudi da.
I mislim da smo tako postali ljudi.
Proučavanje ljudskog mozga je promjenilo način na koji razmišljam o hrani.
Sada gledam svoju kuhinji,
i poklanjam joj se,
i zahvaljujem svojim precima što su došli
do otkrića koje nas je vjerojatno učinilo ljudima.
Hvala vam puno.
(Pljesak)
Mi olyan különleges az emberi agyban?
Mért van az, hogy
mi tanulmányozzuk a többi állatot,
és nem azok minket?
Mi van az emberi agyban
vagy annak működésében,
ami nincs meg a többiben?
Amikor felmerültek bennem
ezek a kérdések kb. 10 évvel ezelőtt,
a kutatók tudni vélték,
miből vannak a különféle agyak.
Noha nagyon kevés bizonyíték volt rá,
sok kutató gondolta úgy,
hogy az összes emlős agya,
beleértve az emberét is,
egyforma felépítésű,
és a neuronok száma
arányos az agy méretével.
Ez azt jelenti, hogy
két azonos méretű agyban,
mint ez a két 400 grammos itt,
nagyjából ugyanannyi
neuronnak kéne lennie.
Nos, ha a neuronok
az agy információfeldolgozó egységei,
akkor e két agy tulajdonosa
nyilván hasonló kognitív
képességgel rendelkezik.
Márpedig az egyik csimpánz,
a másik egy marha.
Vagy a marháknak valójában gazdag
lelkiviláguk van, csak olyan okosak,
hogy el tudják titkolni előlünk...
de hát megesszük őket...
Szerintem legtöbben egyetértenek azzal,
hogy a csimpánzok sokkal összetettebb,
bonyolultabb és rugalmasabb
viselkedésre képesek, mint a marhák.
Ez tehát annak a jele, hogy a
"minden agy egyforma felépítésű" dolog
nem egészen stimmel.
De nézzük tovább.
Ha minden agy
egyforma felépítésű lenne,
és különböző agyméretű állatokat
hasonlítanánk össze egymással,
akkor a nagyobb agyakban
mindig több neuront találnánk,
mint a kisebbekben,
és minél nagyobb volna az agy,
annál jobb kognitív képessége
enne a tulajdonosának.
Tehát a létező legnagyobb agy lenne
a legjobb kognitív képességű.
De van egy rossz hír:
Nem a mi agyunk a legnagyobb.
Elég bosszantó.
Az agyunk 1,2-1,5 kilót nyom,
ugyanakkor az elefánté 4-4,5 kilós,
a bálnáé pedig akár 9 kiló is lehet.
Ezért gondolják azt a kutatók,
hogy az agyunk különleges lehet,
mert ez megmagyarázná
kognitív képességeinket.
Igazán különlegesnek kell lennie,
egyfajta kivételnek a szabály alól.
Lehet a többié nagyobb, de a miénk a jobb,
például jobb lehet azért,
mert nagyobb a kelleténél,
sokkal nagyobb agykéreggel,
mint a testméretünkhöz dukál.
Ez a nagyobb agykéreg képesít arra,
hogy érdekesebb dolgokat is tegyünk,
mint a testünk puszta működtetése.
Tudniillik az agy mérete
általában a test méretét követi.
Vagyis azért mondhatjuk azt,
hogy az agyunk nagyobb a kelleténél,
mert ilyenkor a viszonyítási alap
a többi emberszabású.
A gorilla 2-3-szor akkora,
mint az ember,
tehát az agyának is
nagyobbnak kéne lennie,
de éppen fordítva van.
Az agyunk 3-szor akkora,
mint a gorilláé.
Az emberi agy különlegesnek mutatkozik
a felhasznált energia tekintetében is.
Bár az agy tömege
csupán 2%-a a testének,
mégis 25%-át használja el
annak az energiának,
mely testünk napi
működtetéséhez kell.
Ez 2000 kilojoule-t jelent
a napi 8000-ből
csak az agy működtetésére!
Tehát az emberi agy
nagyobb a kelleténél,
több energiát fogyaszt a kelleténél,
vagyis különleges.
És ez az a pont a történetben,
amely nem hagyott nyugton.
A biológiában olyan
szabályokat keresünk,
amelyek minden állatra alkalmazhatók
és általában véve az életre is.
Mért alkalmazhatók az evolúciós szabályok
mindenkire, kivéve minket?
Talán a hiba abban
az alapfeltevésben volt,
hogy minden agy
egyforma felépítésű.
Talán két hasonló méretű agyban
nagyon eltérő számú neuron is lehet.
Talán egy nagy agyban
nem okvetlenül kell
több neuronnak lennie,
mint egy szerényebb méretűben.
Talán az emberi agyban
van a legtöbb neuron
függetlenül az agy méretétől,
különösen ami az agykérget illeti.
Vagyis a következő kérdésre
kerestem a választ:
Hány neuron van az emberi agyban,
és hogy viszonyul ez
a többi állatéhoz?
Talán hallottak vagy olvastak már arról,
hogy 100 milliárd neuronunk van,
tehát 10 éve megkérdeztem a kollégáimat,
hátha tudják, honnan van ez az adat.
Senki sem tudta.
Átnyálaztam a szakirodalmat
az adat eredeti forrása után,
de semmit sem találtam.
Úgy látszik, soha senki sem
számolta meg igazán,
hány neuron is van az ember agyában
vagy bármilyen más agyban egyáltalán.
Erre kitaláltam egy módszert arra,
hogyan lehetne megszámolni az agysejteket,
ami lényegében abból áll,
hogy az agyat levessé oldjuk.
A recept a következő:
Fogod az agyat, vagy egy részét,
és feloldod egy detergensben,
amely elroncsolja a sejtmembránokat,
de a sejtmagokat érintetlenül hagyja,
így kapsz a végén egy szuszpenziót,
mely sejtmagokból áll --
olyan, mint ez,
mint egy szűrt leves.
Ez a leves tartalmazza
az összes sejtmagot,
amely eredetileg
egy egér agyában volt.
Nos, az a jó ebben a levesben,
hogy mivel leves,
föl lehet kavarni, hogy a sejtmagok
egyenletesen oszoljanak szét a folyadékban,
ha tehát az ember megnéz a mikroszkóppal
4-5 mintát ebből a homogén oldatból,
és megszámolja bennük
a magokat, akkor
meg tudja mondani,
hány sejt volt az agyban.
Egyszerű, közvetlen,
és hamar megvan.
Ezzel a módszerrel
több tucat faj neuronszámát
határoztuk meg eddig,
és kiderült, hogy az agyak
nem mind egyforma felépítésűek.
Vegyük például a rágcsálókat
és a főemlősöket:
A nagyobb rágcsálóagyakban átlagosan
nagyobbak a neuronok,
tehát az agy mintegy felfúvódik,
vagyis a mérete sokkal gyorsabban nő,
mint a benne foglalt neuronok száma.
De a főemlősagy neuronszáma anélkül nő,
hogy közben a neuronok megnőnének,
ami igen hatékony módja annak,
hogy az ember agyában
növeljük a neuronszámot.
Emiatt egy főemlősagyban
mindig több neuron van, mint
egy ugyanakkora rágcsálóagyban,
és minél nagyobb az agy,
annál nagyobb lesz az eltérés.
Nos, mi a helyzet a mi agyunkkal?
Azt találtuk, hogy átlagosan
86 milliárd neuronunk van,
melyből 16 milliárd
az agykéregben található,
és ha figyelembe vesszük,
hogy az agykéreg
az olyan funkciók székhelye, mint
a tudat, a logika és az absztrakt érvelés,
és hogy a 16 milliárdos neuronszám
az abszolút csúcs agykérgileg,
akkor azt hiszem,
ez a legegyszerűbb magyarázat
az ember kiemelkedően jó
kognitív képességeire.
De épp ilyen fontos
a 86 milliárd neuron jelentése.
Mivel az összefüggés
az agy mérete és a benne lévő
neuronok száma között
matematikailag megfogalmazható,
kiszámíthatjuk, milyen lenne
az emberi agy,
ha a felépítése
a rágcsálókéhoz volna hasonló.
Nos, egy 86 milliárd neuront
tartalmazó rágcsálóagy
36 kilót nyomna.
Ez nem lehetséges.
Ilyen hatalmas agy szétnyomódna
a saját súlya alatt,
és egy ilyen lehetetlen agyhoz
89 tonnás test passzolna.
Szerintem nem illik ránk ez a személyleírás.
Tehát máris leszűrhetünk
egy fontos következtetést,
nevezetesen: nem lehetünk rágcsálók.
Az emberi agy nem egy nagy patkányagy.
A patkányhoz képest
valóban különlegesnek látszunk,
de ez az összehasonlítás
nem igazán sportszerű,
mert tudjuk, hogy nem vagyunk rágcsálók.
Főemlősök vagyunk,
tehát más főemlősökhöz
kell mérnünk magunkat.
És akkor a matekozásból
az jön ki, hogy egy átlagos főemlős
86 milliárd neuronnal
kb. 1,2 kilós aggyal rendelkezne,
ami éppen illik is
egy kb. 66 kilós testhez,
ami pont az én méretem,
és ezzel el is jutottunk
egy nem meglepő,
ám mégis hihetetlenül
fontos következtetéshez:
főemlős vagyok.
Ahogy önök is itt mindannyian.
És az volt Darwin is.
Jólesik arra gondolni, hogy Darwin
nyilván megörült volna a hírnek.
Darwin agya, ahogy a miénk is,
a többi főemlősagy mintájára készült.
Az emberi agy tehát különleges lehet,
de nem a neuronszám tekintetében.
Egyszerűen csak egy nagy főemlős agya.
Azt hiszem, ez kijózanító
és szerénységre intő gondolat,
mely figyelmeztet bennünket arra,
hogy hol a helyünk a természetben.
Akkor hát mért fogyaszt annyi energiát?
Nos, mások utánajártak,
mennyi energiába kerül az ember
és más fajok agya,
és most, hogy tudjuk már, hány neuron
építi fel a különböző agyakat,
jöhet a matekozás.
Kiderül, hogy az emberi agy
és a többi nagyjából ugyanannyiban van,
vagyis egymilliárd neuronra számolva
átlagban napi 25 kilojoule-ba.
Tehát egy agy teljes energiaköltsége
egyszerű lineáris függvénye
a benne lévő neuronok számának,
ami az emberi agyra
épp akkora energiát jelent,
amekkora várható volt.
Vagyis az emberi agy egyszerűen azért
fogyaszt annyi energiát, mert
borzasztó sok neuront tartalmaz,
és mert főemlősök vagyunk,
éspedig a testméretünkhöz képest
sokkal több neuronnal
bármely más állatnál --
az agyunk relatív költsége
nem azért magas,
mert különlegesek vagyunk,
hanem azért, mert főemlősök.
Az utolsó kérdés ez:
Hogy jutottunk hozzá ilyen
jelentős számú neuronhoz,
továbbá, ha a nagy emberszabásúak
nagyobbak nálunk,
hogyhogy nem nagyobb
az agyuk a miénknél?
Amikor leesett, milyen költséges is
ilyen rengeteg neuron fenntartása
az agyban, arra gondoltam,
talán létezik egyszerű válasz.
Lehet, hogy egyszerűen
nem elég az energia
egy nagy testhez és hozzá
a nagyszámú neuronhoz.
Újabb matekozás.
Kiszámítottuk egyrészt azt,
hogy mennyi energiát szerez
egy főemlős naponta
a nyers dolgokból, amit megeszik,
másrészt azt, hogy
mennyi energiába kerül
egy adott méretű test,
ill. egy agy, amely
adott számú neuront tartalmaz,
és megkerestük
azokat a kombinációkat
a testméretből és az agyban foglalt
neuronok számából,
amelyeket egy főemlős
megengedhet magának,
ha napi meghatározott számú
órát szán az evésre.
És arra jutottunk, hogy
mivel a neuronok olyan költségesek,
kell lennie egy kompromisszumnak
a testméret és a neuronszám között.
Ha tehát egy főemlős
napi 8 órát táplálkozik,
akkor legfeljebb 53 milliárd
neuront engedhet meg magának,
de akkor a teste nem lehet több
25 kilónál.
Ha ennél nagyobbra akar nőni,
le kell mondania valamennyi neuronról.
Tehát vagy nagyobb test,
vagy több neuron.
Ha úgy táplálkozol, ahogy egy főemlős,
akkor a kettő együtt nem megy.
Egyetlen mód van az anyagcsere
szabta korlát megkerülésére,
még több időt fordítani az evésre,
de ez veszélyes,
és egy ponton túl lehetetlen is.
A gorilla és az orangután pélául
kb. 30 milliárd neuront
engedhet meg magának
napi 8 és fél óra evés árán,
és ennél többre nemigen képesek.
Napi 9 óra táplálkozás
lehet a gyakorlati határ
egy főemlős számára.
És mi van velünk?
A 86 milliárd neuronunkkal
és a 60-70 kiló testtömegünkkel
napi 9 óránál tovább kéne ennünk,
és egy napot sem hagyhatnánk ki,
ami nem megy.
Ha úgy táplálkoznánk,
ahogy egy főemlős,
nem lennénk itt.
Hát akkor hogyhogy itt vagyunk?
Nos, az agyunk annyi energiába kerül,
amennyibe kerül, és ha nem tölthetjük
evéssel a nap minden éber óráját,
akkor csak egy lehetőség marad:
valamilyen módon
több energiát nyerni
ugyanabból a táplálékból.
És ez pontosan megegyezik azzal
a módszerrel, amelyre
elődeink feltételezhetően
másfél millió éve tértek át,
amikor feltalálták a főzést.
A főzés annyit tesz, mint tűzmeleg segítségével
előemészteni a táplálékot
a testünkön kívül.
A főtt táplálék puhább,
ezért könnyebb megrágni,
és péppé őrölni a szánkban,
és így teljesen meg tudja emészteni a gyomrunk,
hogy felszívódjon a belünkben,
amitől sokkal több energiához jutunk
sokkal rövidebb idő alatt.
A főzés tehát időt szabadít fel
számunkra ahhoz,
hogy sokkal érdekesebb
dolgokra fordítsuk a napot
és a neuronjainkat,
mint az evésen rágódni,
étel után kajtatni és habzsolni
egész álló nap.
Tehát a főzésnek köszönhetően
az, ami egykor
csak nyűg volt az ember nyakán,
ez a nagy,
veszélyesen költséges agy,
a sok neuronjával,
nagy kinccsé változhatott,
mert immár energia is van
a sok neuron ellátásához
és idő is, hogy érdekes
dolgokra használjuk őket.
Azt hiszem, ez a magyarázata annak,
hogy az emberi agy
olyan nagyra nőtt és olyan gyorsan
az evolúció során,
miközben végig csak egy
főemlősagy maradt.
Ezzel a nagy agyunkkal, melynek tartását
a főzés tette megfizethetővé,
a nyerskosztról hamarosan áttértünk a kultúrára,
a mezőgazdaságra, a civilizációra, a vegyesboltra,
az elektromosságra, a frizsiderre,
mindarra, ami manapság
annyi energiát ad nekünk,
amennyi kell --
pl. ahhoz, hogy
naphosszat elüldögéljünk
kedvenc gyorséttermünkben.
Ami tehát egykor megoldás volt,
az mára problémává vált,
és -- ironikus módon -- a megoldást
a nyerskosztban keressük.
Tehát mi teszi naggyá az embert?
Mi van nekünk,
ami nincs meg a többieknek?
Válaszom az, hogy nekünk van a legtöbb
neuron az agykérgünkben,
és azt hiszem,
ez a legegyszerűbb magyarázat
kiemelkedően jó kognitív képességeinkre.
És mi az, amit csak mi tudunk,
és a többi állat nem,
és ami, azt hiszem, döntő volt abban,
hogy ilyen nagy --
a legnagyobb -- neuronszámot
érjük el az agykérgünkben?
Kétszavas a válasz: A főzés!
Nincs még egy állat, amelyik megfőzi
az ételét, csakis az ember.
És azt hiszem, végső soron
ez tett minket emberré.
Az emberi agy tanulmányozása
megváltoztatta azt, ahogy az ételre gondolok.
A konyhámra nézek,
és meghajlok előtte,
és köszönetet mondok őseimnek
azért a találmányért,
mely emberré tett minket.
Nagyon köszönöm.
(Taps)
Apa yang istimewa dengan otak manusia?
Mengapa kita mempelajari binatang yang lain
bukannya binatang lain yang mempelajari kita?
Apa yang dimiliki atau dilakukan otak manusia
yang tidak dimiliki atau dilakukan otak binatang lain?
Saat saya mulai tertarik dengan pertanyaan ini sekitar 10 tahun yang lalu,
para ilmuwan berpikir mereka tahu apa penyusun berbagai otak yang berbeda.
Walaupun berdasarkan bukti yang sangat sedikit,
banyak ilmuwan berpikir bahwa semua otak binatang menyusui,
termasuk otak manusia
dibuat dengan cara yang sama,
dengan sekumpulan neuron yang selalu
berbanding lurus dengan ukuran otak.
Hal ini berarti dua otak dengan ukuran yang sama,
seperti kedua otak ini, dengan berat 400 gram,
seharusnya memiliki jumlah neuron yang sama.
Lalu, jika neuron memiliki fungsi sebagai
unit pengolah informasidi otak,
maka pemilik kedua otak ini
harus memiliki kemampuan kognitif yang sama.
Namun, salah satu otak itu milik seekor simpanse
dan satunya lagi milik seekor sapi.
Mungkin sapi memang memiliki kekayaan mental
dan sangat cerdas
dan mereka memilih untuk menyembunyikannya dari kita,
namun sapi adalah makanan kita.
Saya rasa kebanyakan orang akan setuju
bahwa simpanse dapat melakukan hal yang lebih rumit,
lebih rinci, dan fleksibel dibandingkan sapi.
Jadi ini adalah petunjuk pertama bahwa
skenario "semua otak dibuat dengan cara yang sama"
tidaklah benar.
Namun mari kita bermain.
Jika semua otak dibuat dengan cara yang sama
dan Anda ingin membandingkan berbagai ukuran otak binatang,
otak yang berukuran lebih besar seharusnya memiliki lebih banyak neuron
dibandingkan yang berukuran lebih kecil, dan semakin besar ukuran otak
semakin besar kemampuan kognitif binatang itu.
Jadi semakin besar ukuran otak seharusnya berdampak
pada semakin besar kemampuan kognitifnya.
Lalu ada kabar buruk:
Ukuran otak kita bukanlah yang paling besar.
Hal ini cukup menyakitkan.
Otak kita memiliki berat antara 1,2 sampai 1,5 kilogram,
namun otak gajah beratnya sekitar 4 sampai 5 kilogram,
dan berat otak ikan paus dapat mencapai 9 kilogram,
yang menjadi alasan mengapa para ilmuwan terpaksa mengatakan
bahwa otak kita pastilah istimewa
untuk menjelaskan kemampuan kognitif kita.
Otak kita pasti luar biasa,
sebuah pengecualian pada aturan itu.
Otak mereka mungkin lebih besar, namun otak kita lebih baik,
dan mungkin lebih baik, karena sebagai contoh,
otak kita tampak lebih besar dari yang seharusnya
dengan korteks otak yang lebih besar dari yang seharusnya
untuk ukuran tubuh kita.
Jadi kita diberikan korteks tambahan
untuk melakukan lebih banyak hal menarik dibandingkan sekedar mengoperasikan tubuh.
Itu karena ukuran otak
biasanya mengikuti ukuran tubuh.
Jadi alasan utama untuk mengatakan
bahwa otak kita lebih besar dari yang seharusnya,
sebenarnya muncul dari membandingkan diri kita
dengan kera raksasa.
Gorila bisa berukuran dua hingga tiga kali lebih besar daripada kita,
sehingga otak mereka seharusnya juga lebih besar,
namun ternyata yang terjadi sebaliknya.
Otak kita tiga kali lebih besar dibandingkan otak gorila.
Otak manusia juga tampak istimewa
dari jumlah energi yang digunakannya.
Walaupun berat otak hanya 2 persen dari berat tubuh,
namun otak menggunakan 25 persen dari semua energy
yang dibutuhkan tubuh setiap hari,
yaitu sekitar 500 kalori dari total 2.000 kalori
hanya untuk membuat otak bekerja.
Jadi otak manusia lebih besar daripada yang seharusnya
dan menggunakan energi lebih banyak daripada yang seharusnya,
sehingga menjadi istimewa.
Dan pada titik inilah kisah ini mulai mengganggu saya.
Dalam biologi, kita mencari aturan
yang berlaku secara umum pada binatang dan makhluk hidup
jadi mengapa aturan evolusi
berlaku pada binatang lain kecuali kita?
Mungkin masalahnya adalah anggapan dasar
bahwa semua otak terbuat dengan cara yang sama.
Mungkin dua otak dengan ukuran yang sama
sebenarnya dapat tersusun dari jumlah neuron yang berbeda.
Mungkin otak berukuran besar
tidak berarti memiliki lebih banyak neuron
dibandingkan otak berukuran sedang.
Mungkin otak manusia sebenarnya memiliki neuron terbanyak
dibandingkan otak-otak yang lain, berapapun ukurannya,
terutama pada korteks otak.
Jadi bagi saya ini menjadi
pertanyaan yang penting untuk dijawab:
berapa banyak neuron yang dimiliki otak manusia
dibandingkan dengan binatang yang lain?
Kini, Anda mungkin pernah mendengar atau membaca
bahwa kita memiliki 100 miliar neuron,
jadi 10 tahun yang lalu, saya bertanya pada rekan kerja saya
apakah mereka tahu dari mana angka ini berasal.
Namun tidak ada yang tahu.
Saya telah mencari acuan pertama
dari angka itu di literatur,
namun tidak dapat menemukannya.
Tampaknya tidak ada yang benar-benar pernah menghitung
jumlah neuron dalam otak manusia,
atau binatang yang lainnya.
Jadi saya mengusulkan cara tersendiri untuk menghitung jumlah sel otak
yang pada dasarnya adalah
dengan melarutkan otak itu dalam sup.
Caranya adalah:
Anda mengambil otak atau bagian dari otak
dan melarutkannya dalam detergen,
yang menghancurkan membran sel,
namun inti selnya tetap utuh
sehingga Anda mendapatkan suspensi dari inti sel bebas
yang tampak seperti ini,
seperti sup yang jernih.
Sup ini mengandunt semua inti sel
yang merupakan otak seekor tikus.
Lalu, keindahan dari sup ini adalah karena bentuknya adalah sup,
Anda dapat mengaduknya dan membuat inti sel itu
tersebar secara merata di dalam cairan
sehingga kini dengan melihat di bawah mikroskop
dari empat atau lima contoh saja dari larutan ini,
Anda dapat menghitung jumlah inti sel dan meengetahui
berapa banyak sel yang dimiliki oleh otak itu.
Cara ini sederhana, langsung,
dan sangat cepat.
Jadi kami telah menggunakan metode itu untuk menghitung neuron
dari lusinan otak spesies yang berbeda
dan ternyata otak-otak itu
tidak terbuat dengan cara yang sama.
Contohnya adalah tikus dan kera.
Pada otak-otak tikus besar, ukuran rata-rata
dari neuron meningkat,
sehingga otaknya mengembang dengan cepat
dan ukurannya bertambah jauh lebih cepat dibandingkan pertambahan neuron.
Namun pada otak kera, walaupun jumlah neuron meningkat,
namun ukuran neuron tidak menjadi lebih besar,
yang merupakan cara yang sangat ekonomis
untuk menambahkan neuron dalam otak Anda.
Hasilnya adalah otak kera
akan selalu memiliki lebih banyak neuron dibandingkan otak tikus yang berukuran sama
dan semakin besar otak itu,
semakin besar pula perbedaannya.
Lalu bagaimana dengan otak kita?
Kami menemukan bahwa rata-rata
kita memiliki 86 miliar neuron.
16 miliar di antaranya adalah korteks otak
dan jika Anda menganggap korteks otak
adalah bagian yang berfungsi untuk
kesadaran serta penalaran logika dan abstrak,
dan 16 miliar neuron itu adalah jumlah terbesar
dari semua korteks.
Saya rasa inilah penjelasan paling mudah
bagi kemampuan kognitif kita yang luar biasa.
Namun sama pentingnya adalah apa arti 86 miliar neuron itu.
Karena kita menemukan bahwa hubungan
antara ukuran otak dan jumlah neuron
dapat dijelaskan secara matematika,
kita dapat menghitung bagaimana bentuk otak manusia
jika tersusun seperti otak tikus.
Jadi, berat otak tikus dengan 86 miliar neuron
adalah 36 kilogram.
Itu tidak mungkin.
Otak sebesar itu akan hancur
akibat beratnya sendiri,
dan otak yang mustahil ini akan memerlukan tubuh
seberat 89 ton.
Saya rasa kita tidak seperti itu.
Hal ini sudah membawa kita pada satu kesimpulan penting
yaitu bahwa kita bukanlah tikus.
Otak manusia bukanlah otak tikus yang besar.
Dibandingkan dengan tikus, kita mungkin tampak istimewa, benar,
namun itu bukanlah perbandingan yang adil
karena kita tahu bahwa kita bukan tikus.
Kita adalah kera,
jadi perbandingan yang benar adalah dengan kera lainnya.
Lalu, jika Anda menghitung,
Anda akan menemukan bahwa pada umumnya
kera dengan 86 miliar neuron
akan memiliki otak seberat 1,2 kilogram,
yang tampak sesuai
untuk tubuh seberat 66 kilogram,
yang pada kasus saya memang benar,
dan itu membawa kita pada kesimpulan
yang tidak mengejutkan namun masih sangat penting:
Saya adalah kera.
Dan Anda semua adalah kera.
Begitu pula Darwin.
Saya suka berpikir bahwa Darwin akan menghargai hal ini.
Otaknya, sama seperti kita
terbuat dari gambaran otak kera lainnya.
Jadi otak manusia mungkin luar biasa, benar,
namun tidaklah istimewa dalam hal jumlah neuron
Otak manusia hanyalah otak kera yang besar.
Saya rasa itu adalah pemikiran yang sangat rendah hati dan bijaksana
yang mengingatkan kita akan tempat kita di alam.
Lalu mengapa otak kita menggunakan begitu banyak energi?
Orang lain telah menemukan
berapa banyak energi yang dipakai
oleh manusia dan binatang lainnya,
dan kini kita tahu berapa banyak neuron
yang menyusun setiap otak, lalu kita dapat menghitung.
Dan ternyata energi yang digunakan otak manusia
dan otak binatang lain sama,
sekitar enam kalori per miliar neuron per hari.
Jadi jumlah energi yang digunakan oleh otak
sangat sederhana, dan merupakan fungsi linier
dari jumlah neuron
dan ternyata otak manusia
menggunakan energi yang besar seperti yang akan Anda duga.
Jadi alasan mengapa otak manusia
menggunakan begitu banyak energi adalah hanya karena
otak manusia memiliki jumlah neuron yang banyak
dan karena kita adalah kera
dengan jumlah neuron yang lebih besar untuk ukuran tubuh tertentu
dibandingkan binatang yang lainnya,
penggunaan energi relatif otak kita juga besar,
namun itu hanya karena kita adalah kera, bukan karena kita istimewa.
Pertanyaan terakhir, lalu:
bagaimana kita memiliki jumlah neuron yang luar biasa
dan khususnya, jika kera raksasa
lebih besar daripada kita,
mengapa mereka tidak memiliki otak yang lebih besar daripada kita, dengan neuron yang lebih banyak?
Saat kita tahu betapa banyaknya energi
diperlukan untuk memiliki jumlah neuron yang banyak, saya menemukan
mungkin ada alasan yang sederhana.
Mereka tidak bisa menyediakan energi
untuk tubuh yang besar dan jumlah neuron yang banyak.
Jadi kami melakukan perhitungan.
Di satu sisi, kami menghitung
berapa banyak energi yang didapatkan seekor kera per hari
dari makanan mentah,
dan di sisi lain, berapa banyak energi
yang diperlukan tubuh dengan ukuran tertentu
dan berapa banyak energi yang diperlukan oleh otak dengan jumlah neuron tertentu,
dan kami melihat pada gabungan dari
ukuran tubuh dan jumlah neuron otak
yang dapat dimiliki oleh kera
jika kera itu makan dengan waktu tertentu per harinya.
Dan kami menemukan
bahwa karena neuron memerlukan energi yang sangat besar
ada kompromi antara ukuran tubuh dan jumlah neuron.
Jadi seekor kera yang makan 8 jam setiap hari
paling banyak dapat memiliki 53 miliar neuron,
namun berat tubuhnya tidak akan lebih
dari 25 kilogram.
Agar dapat memiliki berat lebih dari 25 kilogram,
jumlah neuronnya harus dikurangi.
Jadi antara tubuh yang besar
atau jumlah neuron yang banyak.
Saat Anda makan seperti kera,
Anda tidak akan bisa memperoleh keduanya.
Salah satu jalan keluar dari keterbatasan metabolisme ini
adalah dengan menghabiskan banyak waktu untuk makan,
namun itu akan berbahaya,
dan sampai pada titik tertentu, tidak akan mungkin lagi.
Contohnya gorila dan orang utam
dapat memiliki 30 miliar neuron
dengan menghabiskan 8 setengah jam untuk makan
dan tampaknya itulah waktu terlama yang dapat mereka habiskan untuk makan.
Sembilan jam per hari untuk makan
tampak menjadi batas untuk kera.
Bagaimana dengan kita?
Dengan 86 miliar neuron
dan berat tubuh sekitar 60 hingga 70 kilogram,
seharusnya kita menghabiskan lebih dari sembilan jam
setiap harinya untuk makan
yang tidak mungkin.
Jika kita juga seperti kera,
kita tidak akan berada di sini sekarang.
Lalu bagaimana kita bisa berada di sini?
Jika otak kita memerlukan energi sebanyak
yang seharusnya dan kita tidak bisa
menghabiskan seluruh waktu terjaga kita untuk makan,
maka satu-satunya pilihan, sebenarnya,
adalah dengan memperoleh lebih banyak energi
dari jumlah makanan yang sama.
Dan yang luar biasa adalah hal itu cocok
dengan apa yang dipercaya telah ditemukan leluhur kita
satu setengah juta tahun yang lalu,
saat mereka menemukan memasak.
Memasak adalah menggunakan api
untuk mem-pracerna makanan di luar tubuh kita.
Makanan masak lebih lembut sehingga lebih mudah dikunyah
dan lebih mudah diubah menjadi bubur di dalam mulut
sehingga makanan itu dapat dicerna lebih sempurna
dan terserap di dalam usus Anda
yang menjadikan makanan itu menghasilkan lebih banyak energi dalam waktu yang lebih singkat.
Jadi memasak membuat kita memiliki lebih banyak waktu
untuk melakukan hal menarik yang lain
dan dengan neuron kita
daripada hanya memikirkan, mencari,
dan melahap makanan
sepanjang hari.
Jadi karena memasak, apa yang sebelumnya merupakan
hutang yang besar,
dengan otak besar yang mahal dengan banyak neuron ini,
kini bisa menjadi harta utama,
kini kita dapat memperoleh energi untuk neuron yang besar
dan waktu untuk melakukan banyak hal menarik dengan neuron itu.
Jadi saya pikir hal ini menjelaskan mengapa otak manusia
tumbuh menjadi begitu besar dan cepat dalam evolusi,
sedangkan yang lain masih menjadi kera.
Dengan otak yang besar yang dimungkinkan dengan memasak ini,
kita berkembang dengan cepat dari makanan mentah menjadi budaya,
pertanian, peradaban, toko kelontong,
listrik, lemari es,
semua benda yang kini
memungkinkan kita untuk memperoleh energi yang dibutuhkan
sepanjang hari hanya dengan sekali duduk
pada restoran cepat saji kesukaan Anda.
Jadi apa yang dulunya merupakan jalan keluar
kini menjadi masalah kita,
dan ironisnya, kita melihat jalan keluarnya pada makanan mentah.
Lalu apa keuntungan dari menjadi manusia?
Apa yang kita miliki
namun tidak dimiliki binatang lain?
Jawaban saya adalah kita memiliki neuron
dengan jumlah terbesar di korteks otak
dan saya rasa itulah penjelasan paling sederhana
untuk kemampuan kognitif kita yang luar biasa.
Dan apa yang kita lakukan dan tidak dilakukan binatang lainnya,
dan yang saya yakin merupakan dasar
yang memungkinkan kita bisa memiliki
jumlah neuron paling besar di dalam korteks?
Dalam dua kata, kita memasak.
Tidak ada binatang yang memasak makanan. Hanya manusia.
Dan saya rasa karena itulah kita menjadi manusia.
Mempelajari otak manusia mengubah cara berpikir saya tentang makanan.
Kini saya melihat dapur saya
dan saya membungkukkan badan
dan berterima kasih kepada leluhur saya yang telah
menemukan sesuatu yang membuat kita menjadi manusia.
Terima kasih banyak.
(Tepuk tangan)
Cos'ha di così speciale il cervello umano?
Perché siamo noi a studiare altri animali
e non loro a studiare noi?
Che cosa ha o cosa fa il cervello umano
che non fanno gli altri cervelli?
Quando mi sono interessata a questi argomenti, circa 10 anni fa,
gli scienziati pensavano di sapere di cosa
fossero fatti i diversi cervelli.
Nonostante si basassero su poche prove,
molti scienziati pensavano
che tutti i cervelli di mammiferi,
incluso il cervello umano,
fossero fatti nello stesso modo,
con un numero di neuroni sempre
proporzionale alle dimensioni del cervello.
Questo significa che due cervelli
delle stesse dimensioni,
come questi due, con un peso rispettabile
di 400 grammi,
dovrebbero avere un numero simile di neuroni.
Ora, se i neuroni sono le unità funzionali
di trattamento delle informazioni del cervello,
i padroni di questi due cervelli
dovrebbero avere abilità cognitive simili.
Comunque, uno è di uno scimpanzé,
e l'altro è di una mucca.
Ora, forse le mucche hanno una ricca
vita mentale e sono così furbe
che hanno deciso di non farcelo sapere,
ma noi le mangiamo.
Penso che molti saranno d'accordo
che gli scimpanzé siano capaci
di comportamenti più complessi,
elaborati e flessibili delle mucche.
Quindi, questo è il primo segno del fatto che
lo scenario "tutti i cervelli vengono fatti
nello stesso modo"
non è molto corretto.
Ma andiamo avanti.
Se tutti i cervelli fossero fatti nello stesso modo
e si dovessero confrontare animali con cervelli
di dimensioni diverse,
i cervelli più grandi dovrebbero avere
sempre più neuroni
di quelli più piccoli,
e più il cervello è grande,
più il proprietario dovrebbe essere
cognitivamente capace.
Dunque, il cervello più grande dovrebbe
essere anche quello
con le maggiori capacità cognitive.
Ed ora arrivano le cattive notizie:
il nostro cervello non è il più grande.
Sembra abbastanza avvilente.
Il nostro cervello pesa tra 1,2 e 1,5 kg,
ma il cervello degli elefanti pesa
tra i 4 e i 5 kg,
e il cervello di una balena può pesare circa 9 kg,
e questo è il motivo per cui
gli scienziati usavano dire
che il nostro cervello deve essere speciale
per spiegare le nostre abilità cognitive.
Deve essere veramente straordinario,
un'eccezione alla regola.
Il loro può essere più grande,
ma il nostro è migliore,
e potrebbe essere ancora meglio, ad esempio,
per il fatto che sembra più grande
di quanto dovrebbe,
e con una corteccia cerebrale più grande
di quella che dovrebbe
rispetto alle dimensioni dei nostri corpi.
Questo ci darebbe una corteccia extra
per fare cose più interessanti che unicamente
far funzionare il nostro corpo.
E questo perché la dimensione del cervello
di solito segue quella del corpo.
La ragione principale per dire
che il nostro cervello è più grande del dovuto
in realtà proviene dalla comparazione tra noi
e le grandi scimmie.
I gorilla possono essere due o tre volte
più grandi di noi,
e quindi il loro cervello dovrebbe essere
più grande del nostro,
invece è il contrario.
Il nostro cervello è tre volte più grande
di quello di un gorilla.
Il cervello umano inoltre sembra speciale
per la quantità di energia che impiega.
Sebbene pesi solo il 2% del corpo,
da solo utilizza il 25% di tutta l'energia
che il nostro corpo impiega giornalmente
per funzionare.
Si tratta di 500 calorie
su un totale di 2000 calorie
solo per far funzionare il cervello.
Allora, il cervello umano è più grande
di quanto dovrebbe,
consuma più energia di quanto dovrebbe,
quindi è speciale.
E qui è dove la storia ha incominciato
a preoccuparmi.
In biologia noi cerchiamo regole
da applicare a tutti gli animali
ed alla vita in generale,
e quindi perché le regole dell'evoluzione
dovrebbero applicarsi a tutti meno che a noi?
Forse il problema risiede nell'assunzione di base
che tutti i cervelli sono fatti allo stesso modo.
Forse due cervelli di taglia simile
possono davvero essere composti da un numero
di neuroni molto diverso.
Forse un cervello molto grande
non ha necessariamente più neuroni
di uno di più modeste dimensioni.
Forse il cervello umano ha proprio più neuroni
di ogni altro cervello,
indipendentemente dalla dimensione,
specialmente nella corteccia cerebrale.
E quindi questa è diventata per me
la domanda fondamentale a cui rispondere:
"Quanti neuroni ha il cervello umano,
e come si confronta con gli altri animali?"
Potreste aver sentito o letto da qualche parte
che abbiamo 100 miliardi di neuroni,
così 10 anni fa chiesi ai miei colleghi
se sapevano da dove uscisse questo numero.
Nessuno lo sapeva.
Ho cercato a fondo in letteratura
la fonte originale di quel numero,
e non l'ho mai trovata.
Sembra che nessuno abbia mai contato davvero
il numero di neuroni nel cervello umano,
o in qualsiasi altro cervello, se è per questo.
E quindi ho inventato un mio metodo
per contare le cellule nel cervello,
che essenzialmente consiste
nel dissolvere quel cervello in un brodo.
Funziona così:
si prende un cervello, o una parte di esso,
lo si dissolve in un detergente,
che distrugge le membrane cellulari
ma lascia i nuclei intatti,
ed alla fine si ha una sospensione
di nuclei liberi
che ha questo aspetto,
come un brodo chiaro.
Questo brodo contiene tutti i nuclei
che prima erano in un cervello di topo.
La bellezza di un brodo è che in quanto tale
lo si può agitare e far si che quei nuclei
siano distribuiti in modo omogeneo nel liquido,
in modo che poi guardando al microscopio
solo 4 o 5 campioni di questa soluzione omogenea
si possano contare i nuclei
e di conseguenza dire
quante cellule c'erano nel cervello.
È semplice, è preciso,
ed è davvero veloce.
Abbiamo usato questo metodo per contare i neuroni
in decine di specie differenti finora,
e ne risulta che tutti quei cervelli
non sono fatti allo stesso modo.
Prendete i roditori ed i primati, per esempio:
nei cervelli dei grandi roditori, la taglia media
dei neuroni aumenta,
in modo che il cervello si gonfi rapidamente
ed aumenti di dimensione molto più velocemente
di quanto aumentano i neuroni.
Ma i cervelli dei primati acquisiscono neuroni
senza che il neurone medio diventi più grande,
che è un modo molto economico
di aggiungere neuroni al proprio cervello.
Il risultato è che un cervello di primate
avrà sempre più neuroni di un cervello di roditore
della stessa taglia.
E più grande è il cervello
maggiore sarà questa differenza.
E quindi, cosa possiamo dire del nostro cervello?
Abbiamo scoperto che abbiamo, in media,
86 miliardi di neuroni,
di cui 16 miliardi sono nella corteccia cerebrale.
E se considerate che la corteccia cerebrale
è il luogo di funzioni
come la coscienza e
il ragionamento logico ed astratto,
e che 16 miliardi è il numero massimo di neuroni
di qualunque corteccia,
credo che questa sia la spiegazione più semplice
per le nostre considerevoli capacità cognitive.
Ma altrettanto importante è cosa significano
quegli 86 miliardi di neuroni.
Poiché abbiamo trovato che la relazione
tra la dimensione del cervello
ed il suo numero di neuroni
può essere descritta matematicamente,
noi possiamo calcolare a cosa assomiglierebbe
un cervello umano se fosse fatto
come quello di un roditore.
Un cervello di roditore con 86 miliardi di neuroni
peserebbe 36 Kg.
Questo non è possibile.
Un cervello così grosso sarebbe schiacciato
dal proprio peso,
e questo cervello impossibile andrebbe
in un corpo di 89 tonnellate.
Non credo che assomigli a noi.
Questo ci porta già ad una conclusione
molto importante,
cioè che non siamo roditori.
Il cervello umano non è quello
di un grosso topo.
In confronto ad un topo possiamo
sembrare speciali, certo,
ma non è un confronto appropriato da fare,
posto che sappiamo di non essere roditori.
Siamo primati,
e quindi il confronto corretto è con altri primati.
E quindi, facendo i conti,
troverete che un primate generico
con 86 miliardi di neuroni
avrebbe un cervello di circa 1,2 Kg,
che sembra corretto
in un corpo di circa 66 Kg,
che nel mio caso è esatto,
il che ci porta ad una conclusione
poco sorprendente ma incredibilmente importante:
io sono un primate.
E tutti voi siete primati.
E così era Darwin.
Mi piace pensare che Darwin avrebbe
davvero apprezzato questo.
Il suo cervello, come il nostro,
è stato fatto ad immagine di quello di altri primati.
quindi il cervello umano può
essere particolare, certo,
ma non è speciale per il suo numero di neuroni.
È solo un grosso cervello di primate.
Credo che questa sia una considerazione
umile e semplice
che dovrebbe ricordarci il nostro posto in natura.
E quindi, perché ci costa così tanta energia?
Altre persone hanno immaginato
quanta energia consuma il cervello umano
e quello di altre specie,
ed ora che sappiamo di quanti neuroni
ogni cervello è composto, possiamo fare i conti.
Viene fuori che sia il cervello umano
che gli altri cervelli consumano allo stesso modo,
una media di 6 calorie al giorno
per miliardo di neuroni.
Quindi il costo energetico totale di un cervello
è una semplice funzione lineare
del suo numero di neuroni.
Ne esce che il cervello umano
consuma tanta energia quanta ce ne aspettiamo.
Quindi la ragione per cui il cervello umano
consuma tanta energia è semplicemente perché
ha un numero enorme di neuroni,
e perché siamo primati
con molti più neuroni per una data
dimensione fisica
di ogni altro animale,
il consumo relativo del nostro cervello è grande
ma solo perché siamo primati,
non perché siamo speciali.
Un'ultima domanda, allora:
com'è che abbiamo un così grande
numero di neuroni,
ed in particolare, se le grandi scimmie
sono più grandi di noi,
perché non hanno un cervello più grande
del nostro, con più neuroni?
Quando abbiamo capito quanto fosse costoso
avere tanti neuroni nel cervello, ho immaginato
che ci fosse un motivo semplice.
Loro non possono permettersi l'energia necessaria
per un corpo così grande
e per un gran numero di neuroni.
Così abbiamo fatto i conti.
Abbiamo calcolato
da una parte quanta energia ottiene un primate
ogni giorno mangiando cibo crudo,
e dall'altra quanta energia
consuma un corpo di un certa dimensione
e quanta ne consuma un cervello
con un certo numero di neuroni.
Ed abbiamo cercato le combinazioni
di dimensione fisica e numero di neuroni
che potrebbe permettersi un primate
se mangiasse per un certo numero di ore al giorno.
Quello che abbiamo scoperto è che
poiché i neuroni consumano così tanto,
c'è un equilibrio tra le dimensioni fisiche
ed il numero di neuroni.
Quindi un primate che mangia per otto ore al giorno
può permettersi al massimo 53 miliardi di neuroni,
ma di conseguenza il suo corpo non può pesare
più di 25 Kg.
Per pesare più di così
deve cedere neuroni.
E così o si ha un grande corpo
o un grande numero di neuroni.
Se si mangia come un primate,
non ci si può permettere entrambi.
Un modo per ovviare a questa limitazione
sarebbe di passare sempre più ore
al giorno a mangiare,
ma sarebbe pericoloso,
ed oltre un certo punto,
non sarebbe proprio possibile.
Gorilla ed oranghi, per esempio,
possono permettersi 30 miliardi di neuroni
passando otto ore e mezzo al giorno a mangiare,
e pare che sia proprio quello che facciano.
Nove ore al giorno di nutrizione
sembra che sia il limite pratico per un primate.
E noi?
Con i nostri 86 miliardi di neuroni
ed una massa corporea di tra i 60 e i 70 Kg,
dovremmo nutrirci per più di nove ore al giorno,
ogni singolo giorno,
il che non è possibile.
Se mangiassimo come un primate,
non potremmo essere qui.
E quindi come siamo arrivati qui?
Se il nostro cervello consuma tanta energia
quanta ne dovrebbe, e se noi non possiamo passare
ogni ora da svegli a mangiare,
allora davvero l'unica alternativa
è ottenere più energia, in qualche modo,
dallo stesso cibo.
E, sorprendentemente, è esattamente quello
che pensiamo abbiano inventato
i nostri progenitori
1,5 milioni di anni fa,
quando hanno inventato la cottura.
Cuocere significa usare il fuoco
per pre-digerire il cibo al di fuori del nostro corpo.
I cibi cotti sono più morbidi e quindi
più facili da masticare
e da trasformare in una massa morbida nella bocca,
in modo che possano essere completamente digeriti
ed assorbiti nello stomaco,
rendendoli più nutrienti
in molto meno tempo.
Quindi cuocere ci lascia del tempo per fare
cose molto più interessanti nella nostra giornata
e con i nostri neuroni
piuttosto che solo pensare al cibo,
cercare cibo e ingozzarci
per tutto il giorno.
Quindi, grazie alla cottura, quello che una volta
era un problema notevole, questo cervello
grosso e difficile da mantenere con tanti neuroni,
adesso può diventare un notevole vantaggio,
ora che possiamo avere sia l'energia
per tanti neuroni
che trovare il tempo per farci cose interessanti.
Credo che questo spieghi perché il cervello umano
sia cresciuto fino a diventare così grande
in modo così veloce nell'evoluzione,
restando comunque un cervello da primate.
Con questo grosso cervello reso possibile
dalla cottura,
siamo passati rapidamente dai cibi crudi alla cultura,
all'agricoltura, alla civiltà, ai negozi di alimentari,
all'elettricità, ai frigoriferi,
tutte quelle cose che oggigiorno
ci permettono di avere tutta l'energia che ci serve
per un giorno intero in una sola seduta
al vostro fast food preferito.
Ora, quella che una volta era la soluzione
adesso è diventato il problema,
e, ironicamente, cerchiamo la soluzione
nei cibi crudi.
E quindi qual è il vantaggio umano?
Cos'è che noi abbiamo
che nessun altro animale ha?
La mia risposta è che abbiamo il maggior numero
di neuroni nella corteccia cerebrale,
e penso che sia la spiegazione più semplice
per le nostre notevoli abilità cognitive.
E cos'è che facciamo che nessun altro animale fa,
e che io credo sia stato fondamentale
per permetterci di raggiungere quel grande,
il più grande, numero di neuroni nella corteccia?
In due parole: noi cuciniamo.
Nessun altro animale cuoce il proprio cibo.
Solo gli umani lo fanno.
Credo che sia così che siamo diventati umani.
Studiare il cervello umano ha cambiato il mio modo
di pensare al cibo.
Adesso guardo la mia cucina
e la ossequio,
e ringrazio i miei antenati per essere giunti
a quell'invenzione che probabilmente
ci ha resi umani.
Grazie mille.
(Applausi)
人の脳の何がそんなに
特別なのでしょうか?
私たちは動物を研究しますが
その逆はありません
何故でしょうか?
人の脳にはあり
動物の脳にないものは
何でしょう?
10年前こういうことに
興味を持ったとき
科学者は どの脳も 同じ物から
できていると思っていました
その根拠となる証拠は
殆どなかったのですが
科学者が思っていたことは
全てのほ乳類の脳は
人も含め —
同じ様に出来ていて —
そのニューロン数は
脳のサイズに
釣り合っているということでした
どういうことかと言うと
例えば同じサイズの
こちらのような400グラムの
2つの脳があるとすれば
その2つのニューロン数は
同じ位だろうということです
ニューロンが
情報処理機能を担っているなら
ニューロンが
情報処理機能を担っているなら
この2つの脳の持ち主は
似たような認知能力が
ありそうなものですが
1つはチンパンジーで
もう1つは牛です
牛は本当に豊かな
精神生活があり —
頭が良いのかもしれません
私たちに分らないように
してるだけかもしれません
でも私たちは食べますよね
殆どの人は
チンパンジーは牛よりもっと
複雑で精巧で柔軟な行動が
出来ることには同意すると思います
これこそが 最初の矛盾で
“ 脳は全て同じ様に出来ている ”という
論理は正しくない ということです
“ 脳は全て同じ様に出来ている ”という
論理は正しくない ということです
しかし続けましょう
もし脳が同じ様に出来ていて
いろいろなサイズの脳を持つ動物を
比べてみるとします
大きい脳は小さい脳よりもっと —
ニューロンの数が多い筈で —
脳が大きければ それだけ
認知能力があるということになります
だとすると一番大きな脳は
最も認知能力があるべきです
でも 悪いニュースがあります
人の脳は一番大きくはないのです
全く不思議に思えます
私たちの脳は
1.2から1.5キロの重さですが
象の脳は4キロから5キロまであり
クジラは9キロにもなります
これが科学者が私たちの脳は
“特別”だということにしていた理由です
これが科学者が私たちの脳は
“特別”だということにしていた理由です
私たちの認知能力を説明する為です
本当に特別に違いありません
そのルールに
当てはまらないのですから
彼らの方が大きいかもしれませんが
私たちの方がいいのです
という事は 優れた脳は
体の大きさの割に大きく
その大脳皮質はずっと大きく
その大脳皮質はずっと大きく
その余分の皮質で
体を動かすだけでなく もっと
面白いことができているようです
というのは脳のサイズは普通 —
体のサイズによるのですが
私たちの脳が体のサイズからして
大きすぎると言われる主な理由は
人間を類人猿と
比較しているからです
人間を類人猿と
比較しているからです
ゴリラは人の
2倍から3倍のサイズなので
その脳は人のより
大きいはずですが
その反対なのです
人の脳はゴリラのそれの
3倍の大きさです
また特別なのは人の脳が
使うエネルギー量です
また特別なのは人の脳が
使うエネルギー量です
人の脳の重さは体重の
2%しかないのですが
人が1日に要するエネルギーの
25%を消費します
人が1日に要するエネルギーの
25%を消費します
それは2千カロリーの内の
5百カロリーです
ただ脳を働かせるだけで
それほど使います
人の脳は体の割には大きく
エネルギーは驚く程消費する
それで特別だ…
とここで私は
気になり始めたのです
生物学では生物一般に適用出来る
ルールを探し出します
生物学では生物一般に適用出来る
ルールを探し出します
ではどうして進化のルールが
人間にだけ
あてはまらないのでしょうか?
全ての脳は同じ様に出来ているという
大前提に問題があり
全ての脳は同じ様に出来ているという
大前提に問題があり
脳が同じサイズでもニューロンの数は
実際は違っているかもしれません
脳が同じサイズでもニューロンの数は
実際は違っているかもしれません
大きい脳は必ずしも —
ニューロンが多いという
訳でもないかもしれません
ニューロンが多いという
訳でもないかもしれません
人の脳はそのサイズに関わらず
実際は最もニューロン数が多く
人の脳はそのサイズに関わらず
実際は最もニューロン数が多く
特に大脳皮質では
そうなのかもしれません
私にとってこれは
興味深い大切な疑問となりました
人の脳のニューロン数は?
それは他の動物と比べると?
人の脳は1千億のニューロンがあると
聞かれたことがあるでしょう
人の脳は1千億のニューロンがあると
聞かれたことがあるでしょう
それで10年前同僚に
この数字が —
何処から来たのか
尋ねてみましたが
誰も知りませんでした
書物をあさり その数字の出典を探しましたが
書物をあさり その数字の出典を探しましたが
見つかりませんでした
実際に人の脳のニューロン数を
数えた人は誰もいなかった様です
実際に人の脳のニューロン数を
数えた人は誰もいなかった様です
なにも人の脳だけに
限ったことではないのですが
それで脳の細胞を
数える方法を考え出しました
簡単にいうと脳を溶かして
スープ状にするのです
この様になります
脳または脳の一部をとり
それを界面活性剤と混ぜて
細胞膜組織を壊します
細胞核はそのままです
それで遊離核の懸濁液が出来ます
こんな感じで
澄んだスープの様です
これは ネズミ1匹の脳の
細胞核が 入っています
これは ネズミ1匹の脳の
細胞核が 入っています
スープが素晴らしいのは
それはスープだからです
掻き混ぜて細胞核を
溶液内に均一に分散します
その均一溶液のサンプルを
4,5滴取り顕微鏡で見て
細胞核を数えれば
それで脳の細胞数がわかります
単純で簡単です
時間もかかりません
この方法でニューロンを数えた生物は
数十種類になります
分ったことは
脳は全部同じ様には
出来ていないということです
齧歯類と霊長類を見て下さい
大型齧歯類の場合
ニューロン自体の平均径が大きくなり
大型齧歯類の場合
ニューロン自体の平均径が大きくなり
脳が急に膨らみ
ニューロンの数が増える以前に
脳は格段に大きくなりますが
霊長類は平均的なニューロン自体は
大きくならずその数が増えるのです
霊長類は平均的なニューロン自体は
大きくならずその数が増えるのです
これはニューロンを増やすには
効率的な方法です
これはニューロンを増やすには
効率的な方法です
つまり霊長類の脳は
同じサイズの齧歯類の脳より
ニューロンが多いのです
それで脳が大きければ大きい程
それだけその差は広がるでしょう
では私たちの脳はどうでしょう
人の脳には平均して860億の
ニューロンがあると突き止めました
人の脳には平均して860億の
ニューロンがあると突き止めました
その中の160億は
大脳皮質にあります
大脳皮質が
論理・抽象的な推論能力や知覚
といった機能の中枢で
論理・抽象的な推論能力や知覚
といった機能の中枢で
160億という数はどんな大脳皮質も
持ち合わせていないことを考えると
160億という数はどんな大脳皮質も
持ち合わせていないことを考えると
これで私たちの驚くべき認知能力の
説明が簡単に出来ると思います
これで私たちの驚くべき認知能力の
説明が簡単に出来ると思います
脳の全ニューロン程の
重要性があると言って良い程です
脳のサイズとニューロン数との
関係が数学的に説明出来るので
人脳が齧歯類のような脳だったなら
どんなものだろうか
それも計算出来るでしょう
どんなものだろうか
それも計算出来るでしょう
齧歯類が860億数の
ニューロンを持ったとしたなら
その脳は 36キロにもなります
それはあり得ません
その重さで脳自体が
潰れてしまいますし
そんな脳に見合う身体は
89トンになってしまします
これでは人間だと
いえそうもありません
ここから導き出される重要な結論は
私たちは齧歯類ではなく
人の脳は齧歯類の脳を大きくしたもの
ではないということです
ネズミと比べると
私たちは特別に見えますが
ネズミと比べるのがいけないのです
人とネズミの違いは明らかですから
私たちは霊長類です
比較は他の霊長類とするべきです
そこでその計算をすると
860億数のニューロンを持つ
一般的霊長類は
860億数のニューロンを持つ
一般的霊長類は
約1.2キロの脳を
持つことになるでしょう
66キロ位の体には
それで丁度という感じですね
66キロ位の体には
それで丁度という感じですね
私の体に丁度合います
あまり驚くことではないのですが
それでもとても重要な結論です
私は霊長類です
あなた方もそうで
ダーウィンもそうです
ダーウィンがこれを本当に
理解してくれると思っています
彼の脳も私たちのと同様
他の霊長類に
そっくりに出来ています
人の脳は確かに驚嘆すべきものですが
ニューロン数に関しては
特別でもないのです
人の脳は大きな霊長類の脳
というだけ—
この考えはとても謙虚で
冷静だと思います
これは自然界に於ける
人間の立場を思い出させます
では何故私たちの脳はそんなに
エネルギーを使うのでしょうか
どれくらいのエネルギーを
人や他の動物の脳が
使うかは分っています
既に それぞれの脳にある
ニューロン数が分っていますから
計算が出来ます
その結果 人と他の動物達の脳も
エネルギー消費量は同じくらいで
ニューロン10億に対して
一日平均6カロリー要します
脳が使用する総エネルギーは
ニューロン数の
シンプルな一次関数です
ニューロン数の
シンプルな一次関数です
人の脳のエネルギー消費は
予想通りというわけです
それで人の脳が これ程 —
エネルギーを費やしているのは —
ニューロンが膨大にあるから
というだけで
人は霊長類で —
他の動物より体のサイズの割には
ニューロンが多いため —
他の動物より体のサイズの割には
ニューロンが多いため —
エネルギー使用量は比較的多いのです
でも それは霊長類だからであって
特別だからではないのです
では最後の質問として
どうやって こんな膨大な数の
ニューロンを手に入れたのでしょう
特に類人猿が
人より大きいなら
なぜ彼らの脳の方が大きく
ニューロンがもっと多くはないのでしょうか
脳が多くのニューロンを維持するのは
大変なことに気付いた時
脳が多くのニューロンを維持するのは
大変なことに気付いた時
単純な理由があるかもしれないと分ったのです
他の霊長類には大きな体と
多数のニューロンの両方を
維持して行くエネルギーがないのです
それで計算しました
まず計算したのは1日の
生の物を食しての
霊長類のエネルギー摂取量です
生の物を食しての
霊長類のエネルギー摂取量です
その一方 あるサイズの体の
消費エネルギー量と
ある数のニューロンの脳の
消費エネルギー量を計算して
体がどれくらいの大きさで
ニューロンがどれくらいなら
動物が維持できるのか
その組み合わせを探しました
その動物が1日に食する時間が
決まっているとしてです
分ったことは
ニューロンは熱量を
よく消費するので
体のサイズとニューロンの数の間には
トレードオフがあるのです
1日に8時間食べる動物は
最大で530億ニューロンを
維持出来ますが
その体は大きくても
せいぜい25キロです
その体は大きくても
せいぜい25キロです
それ以上の体重では
ニューロンを犠牲に
しなくてはなりません
つまり大きな体か ニューロン数が
大きいかの どちらかということです
つまり大きな体か ニューロン数が
大きいかの どちらかということです
類人猿の様に食べていたら
脳も体も大きいということは
あり得ません
この代謝限界を克服する一つの方法は
1日に食事に費やす時間を
増やすことですが
それは危険です
限界を通り超え 絶対むりです
例えばゴリラとオランウータンが
約3百億数のニューロンを持とうと思ったら
それには1日8時間半も
食べなくてはなりません
食べることだけしか
出来ないという感じですね
1日9時間が
霊長類には限界でしょうね
では私たちは?
860億のニューロンを持ち —
60から70キロの体重なら —
1日に9時間以上 毎日
食べなければなりません
1日に9時間以上 毎日
食べなければなりません
これは ちょっとあり得ませんね
類人猿みたいに食べていたら
私たちはここまで
進化してなかったでしょう
では どうやって
ここまで来たのでしょう
もし私たちの脳が
計算通りのエネルギーが必要で —
眠る以外の全ての時間を
食事にあてられないとしたら
それに代わることは
もっとエネルギーを
同じ食物から得なくてはなりません
驚くことに私たちの祖先が
考え出したことが
丁度それなのです
それは150万年前のことです
料理をするということ考え出し —
料理に火を使い —
食べ物自体を消化し易くしたのです
料理された食べ物は柔らかく
噛み易く
口の中で完全にぐちゃぐちゃになり
完全に消化され易く —
体に吸収され易くなります
なので短時間でより多くの
エネルギーになり易いのです
だから料理することのお陰で私たちは
ニューロンを使い
もっと面白いことをする時間ができ
ニューロンを使い
もっと面白いことをする時間ができ
食べることや
食糧を探すことばかり考え —
一日中食べてばかりいなくてもいいのです
一日中食べてばかりいなくてもいいのです
それで 料理をすることにより —
かつて 二ューロンが多い大きな脳は
維持が大変で不利なものでしたが
かつて 二ューロンが多い大きな脳は
維持が大変で不利なものでしたが
今や 脳は私たちの主要財産となりました
多くのニューロンを維持する
エネルギーと時間を確保でき
ニューロンで面白いことが
出来るようになったからです
これで進化において人の脳がどうして
こんなに速く大きくなったかが
説明できると思います
それでも霊長類の脳ではありますが
料理をすることにより
こんな大きな脳が維持可能になり
生の食生活から始まり
文化 —
農業 文明 スーパー
電気 冷蔵庫 と—
1日に必要な総エネルギーを
私たちに一度に —
好みのファーストフード店で —
全て 確保可能に
させてくれる様になったのです
それで解決策であったことが
問題となり
皮肉なことですが私たちは生鮮食品に
その解決法を探しているのです
人間でいることの利点は?
私たちにはあり—
他の動物にないことはなんでしょう?
私の答えは 人の脳では
最も多くのニューロンが
大脳皮質にあるということです
それが人の優れた
認知能力の理由だと思います
それが人の優れた
認知能力の理由だと思います
他の動物はせず
人だけがすることはなんでしょう?
それによって 人の脳がこれほど大きくなり
大脳皮質が他にない程のニューロンを
持つことになったのだと思います
大脳皮質が他にない程のニューロンを
持つことになったのだと思います
それは料理です
他の動物は料理をしません
人間だけです
そのお陰で今の私たちがあるのだと思います
人の脳の研究をして
私の食に対する考えも変わりました
自分の台所を見ると
頭を下げて
私たちを人にしてくれた料理を
考えついた先祖に感謝します
私たちを人にしてくれた料理を
考えついた先祖に感謝します
どうもありがとうございました
(拍手)
사람의 뇌는 무엇이 그리 특별한 걸까요?
왜 다른 동물들이 우리를 연구하는 대신
우리가 그들을 연구하는 걸까요?
사람의 뇌는 다른 뇌에 없는
그 무엇을 가지고 있거나
할 수 있는 걸까요?
제가 10여 년 전 이 질문들에
관심을 가지기 시작했을 때
과학자들은 각각 다른 뇌들이
무엇으로 만들어졌는지 안다고 생각했습니다.
비록 빈약한 근거에 바탕을 두었지만
많은 과학자들은 사람의 뇌를 포함한
모든 포유류의 뇌가
같은 방식으로 만들어졌다고 생각했고
또 신경 세포의 수는
늘 뇌의 크기에 비례한다고 생각했어요.
크기가 같은 두 개의 뇌에서,
예를 들어, 두 개의 뇌가
각각 400그램이라면
비슷한 수의 신경 세포를
가지고 있어야 한다는 뜻입니다.
자, 만약 신경 세포가
뇌의 정보처리 기능 단위라면
이 두 뇌의 주인들은
비슷한 인지 능력을
가지고 있어야 합니다.
그러나 하나는 침팬지의 뇌이고
다른 하나는 소의 뇌입니다.
어쩌면 소는 매우 풍요로운
내적 정신 생활을 영유하고
또 아주 영리해서
우리가 그 사실을 깨닫지 못하게 하기로
선택한 것일 수 있습니다.
하지만 우리는 소를 먹지요.
저는 대부분의 사람들이
침팬지가 소보다 훨씬 더
복잡하고, 정교하고,
또 유연한 행동을 할 수 있다는 사실에
동의하실 거라 생각합니다
그래서 이 사실은
"모든 뇌는 같은 방식으로
만들어져 있다" 라는 가설이
그다지 맞지는 않다라는 점을 나타내는
첫 번째 표시입니다.
하지만 일단 동조하는 척 해보죠.
그래서 만약 모든 뇌가
동일한 방식으로 만들어졌고
크기가 다른 뇌를 가진 동물들을 비교한다면
큰 뇌는 항상 작은 뇌보다
더 많은 신경 세포를 가지고 있어야 하고
또 뇌가 클수록
그 주인의 인지 능력은 더 뛰어나야 하겠죠.
그래서 그 중에 가장 큰 뇌의
인지 능력이 가장 뛰어나야 합니다.
그런데 여기 안 좋은 소식이 하나 있어요.
우리의 뇌는 가장 크지 않습니다.
꽤 성가신 일이죠.
우리 뇌의 무게는
1.2에서 1.5킬로그램 정도이지만
코끼리의 뇌는
4에서 5킬로그램 정도 되요.
그리고 고래의 뇌는
9킬로그램까지 나가기도 합니다.
이로 인해 과학자들은
우리의 인지 능력을 설명하기 위해
우리의 뇌가 특별할 것이라고
말하곤 했습니다.
인간의 뇌는 정말 특별해서
법칙에 예외가 된다고 말이죠.
더 큰 뇌가 있을 수 있지만
우리의 뇌가 더 낫다는 겁니다.
예를 들면
원래 보여야 하는 것보다
더 커 보이고
우리 몸의 크기에 비해
훨씬 더 큰 대뇌 피질을
갖고 있다는 점에서 낫다는 거에요.
그래서 단지 신체를 작동시키는 것보다
더 재미있는 일을 할 수 있게 하는
여분의 대뇌 피질을 갖게 된거죠.
왜냐하면 뇌의 크기는
보통 신체 사이즈에 비례하기 때문입니다.
그래서 우리의 뇌가 필요 이상으로 크다고
이야기하는 주된 이유는
우리 자신을 유인원과 비교하는 것에서
비롯됩니다.
고릴라는 우리보다
두세 배 더 클 수 있기 때문에
그들의 뇌도
우리의 것보다 커야 하지만
사실은 그 반대에요.
고릴라의 뇌보다
우리의 뇌가 세 배 더 큽니다.
인간의 뇌가 사용하는
에너지의 양도
특별해 보입니다.
뇌는 고작 체중의
2퍼센트 만을 차지하지만
혼자서 신체가 하루에 필요로 하는
전체 에너지의
25퍼센트를 사용합니다.
총 2,000 칼로리 중 500 칼로리가
뇌를 작용하는데 쓴다는 거죠.
인간의 뇌는 필요 이상으로 크고
필요 이상으로
많은 에너지를 사용하기에
특별한 겁니다.
여기서부터 신경이 쓰이더군요.
생물학에서 우리는 전체적으로
모든 동물과 생명에
적용되는 법칙을 찾습니다.
그럼 왜 진화의 법칙은
다른 모두에게 적용되지만
우리에겐 그러지 않을까요?
아마 문제는 모든 뇌들은
같은 방식으로 만들어져 있다는
기초적 가정에 있었던 것 같습니다.
어쩌면 비슷한 크기의 두 뇌가
실제로는 매우 다른 수의 신경 세포로
이루어질 수도 있다는 거죠.
혹은 매우 큰 뇌가
작은 크기의 뇌보다
신경 세포를 더 많이
가지고 있지 않을 수도 있고요.
아니면 인간의 뇌는 실제로
크기와 상관없이 모든 뇌 중에서,
특히 대뇌 피질에
가장 많은 신경 세포를
가지고 있을 지도 몰라요.
이것은 저에게
답해야 할 중요한 질문이 되었어요.
인간의 뇌는 얼마나 많은
신경 세포로 이루어져 있고
그 수는 다른 동물들과
비교했을 때 어떠한가?
여러분은 아마 어디선가
우리가 1,000억 개의 신경 세포를 가지고 있다고
들었거나 읽은 적이 있을 거에요.
그래서 전 10년 전, 동료들에게 물었습니다.
이 숫자의 출처가 어딘지 아는가 하고요.
하지만 아무도 몰랐어요.
저는 그 숫자의 출처를 찾기 위해
참고 문헌을 뒤져봤지만
찾을 수 없었습니다.
그 누구도
사람의 뇌에 있는 신경 세포의 수나
다른 뇌의 신경 세포 수를
세어본 적이 없는 것 같습니다.
그래서 저는 세포를 세는
저만의 방법을 생각해 냈어요.
이는 기본적으로
뇌를 용해시켜 수프처럼 만드는 겁니다.
이런 식이에요.
뇌 혹은 뇌의 일부분을
세제로 녹입니다.
세제는 세포막을 파괴하지만
세포핵은 손상시키지 않아서
세포핵으로 이루어진
맑은 수프처럼 보이는
현탁액을 얻게 되죠.
이 액체에는 한 때 쥐의 뇌였던
모든 세포핵이 들어있어요.
이 수프의 장점은
액체이기 때문에
잘 휘저어서
액체 내의 세포핵을
균일하게 퍼뜨릴 수 있다는 거에요.
그리고 현미경으로
균일 용액의 표본을
4, 5개 정도만 관찰하여
핵의 수를 센다면
그 뇌의 세포수를 알 수 있는거죠
이 방법은 간단하고 명료한 데다가
정말 빨라요.
그래서 우린 이 방법을 사용해
수십 종의 신경 세포수를 세었고
그로 인해 모든 뇌들이
같은 방식으로 만들어지지 않았다는
사실을 알아냈습니다.
설치류와 유인원을 예로 들어보죠.
큰 설치류의 뇌에는
신경 세포의 평균 크기가 증가하여
뇌는 매우 빨리 팽창하고
신경 세포수를 늘리는 속도보다
훨씬 빠르게 커집니다.
하지만 유인원의 뇌가
신경 세포수를 늘릴 때는
신경 세포의 평균 크기가
더이상 커지지 않아요.
이것이 뇌에 신경 세포를 추가하는
매우 실속 있는 방법입니다.
유인원의 뇌는 항상
같은 크기의 설치류의 뇌보다
더 많은 신경 세포를 가지게 되고
뇌가 더 클수록
그 차이도 더 커지게 되는 결과를 낳죠.
우리의 뇌는 어떨까요?
우리는 평균적으로
860억 개의 신경 세포를
가지고 있음을 알아냈습니다.
그중 160억 개는 대뇌 피질에 있고
대뇌 피질이
의식적, 논리적 그리고
추상적 사고와 같은
기능을 하는 것을 고려하다면
그리고 대뇌 피질이 가질 수 있는
신경 세포의 수가
최대 160억 개라는 점을 생각해본다면
이것이 우리가 가진 놀라운 인지 능력에 대한
가장 간단한 설명이라고 생각합니다.
하지만 860억 개의 신경 세포가
뜻하는 바도 중요해요.
우리는 뇌의 크기와
신경 세포 수 사이의 관계를
수학적으로 설명할 수 있다는 걸
알아냈기 때문에
만약 우리 뇌가
설치류의 뇌처럼 만들어졌다면
그 모습이 어떨지
계산할 수 있습니다.
860억개의 신경 세포를 가진
설치류의 뇌의 무게는
36 킬로그램일 겁니다.
말이 안되죠.
그 정도로 큰 뇌는
자체의 무게로 으스러질 거고
또 이 말도 안 되는 뇌는
89 톤짜리 몸에나 어울릴 거에요.
현재의 우리처럼
보이지 않을 거라 생각합니다.
이 사실은
아주 중요한 결론을 이끌어냅니다.
우리는 설치류가 아니라는 것이죠.
사람의 뇌는
커다란 설치류의 뇌가 아닙니다.
우리는 쥐에 비해 특별해 보일지 모르지만
우리가 설치류가 아님을 알고 있는 상태에선
타당한 비교가 될 수 없어요.
우리는 영장류이고
그러기에 다른 영장류와
비교되어야 합니다.
거기서 계산을 해보면
일반적인 영장류로서
860억 개의 신경 세포를 가지고 있다면
뇌는 약 1.2 킬로그램일 것입니다
66 킬로그램의 신체에
적당해 보이죠.
제 경우엔 정확히 들어맞아요.
이 사실은 아주 놀랍지는 않지만
여전히 중요한 결론으로
우릴 이끕니다.
바로 제가 영장류라는 것이죠.
여러분도 모두 영장류이고요.
다윈도 그랬죠.
저는 다윈이 이 사실에
아주 감사했을 거라고 생각해요.
다윈의 뇌는 우리 뇌처럼
다른 영장류의 뇌와 같게
만들어졌었습니다.
사람의 뇌는 아마 훌륭할 거예요.
하지만 이 뇌가 가진
신경 세포의 수는 특별하지 않습니다.
그저 커다란 영장류의 뇌일 뿐이죠.
저는 이 겸손하고
정신을 일깨우는 사실이
자연 내의 우리 위치를
상기시켜준다고 생각해요.
그렇다면 왜 그렇게 많은
에너지를 필요로 할까요?
다른 사람들은
인간의 뇌와
다른 종의 뇌가 소비하는
에너지 양을 알아냈고
우리는 이제 각 뇌가 얼마나 많은
신경 세포로 이루어졌는지 아니까
계산할 수 있어요.
사람의 뇌와
다른 뇌가 소비하는 에너지는
거의 같다고 밝혀졌습니다.
10억 개의 신경 세포는
하루에 평균 6 칼로리를 소비해요.
뇌가 소비하는 전체 에너지는
신경 세포 수에 대한
단순한 선형 함수이고
여러분이 예상하셨던 대로
사람의 뇌는
많은 에너지를 소비하는 것이죠.
사람의 뇌가
그런게 큰 에너지를 소비하는 이유는
단순히 많은 신경 세포를
가지고 있기 때문입니다.
그리고 영장류인 우리는
다른 동물과 달리
주어진 신체 크기에 비해
훨씬 많은 신경 세포를 가졌기 때문에
우리 뇌의 상대적인 소비가 큰 거예요.
하지만 우리가 영장류라서 그런 거지
우리가 특별해서는 아니에요.
그렇다면 마지막 질문입니다.
우리는 어쩌다 이렇게
많은 신경 세포를 가지게 되었을까요.
특히 유인원이
우리보다 크다면
왜 그들은 우리보다 더 많은 신경 세포와
더 큰 뇌를 가지고 있지 않을까요?
우리가 뇌 속에
많은 신경 세포를 가지고 있는 게
얼마나 많은 에너지를
필요로 하는지 깨달았을 때
전 아마 간단한 이유가
있을 거라 생각했어요.
유인원은 커다란 몸과
많은 신경 세포를 모두 유지할
에너지를 감당할 수 없습니다.
그래서 우린 계산을 했어요.
한편으로는
영장류가 날 것을 먹으면서
얻는 하루 에너지의 양을 계산했고
다른 한편으로는 특정한 크기의 몸이
얼마나 많은 에너지를 소비하고
특정 수의 신경 세포를 가진 뇌가
얼마나 많은 에너지를 쓰는지 계산했어요.
그리고 영장류가 지닐 수 있는
신체 크기와 뇌 신경 세포 수의
조합을 살펴봤습니다.
하루에 특정 시간 동안
먹는다는 가정하에요.
그리고 우리는
신경 세포는 아주 많은
에너지를 소비하기 때문에
신체 크기와 신경 세포 수 사이에
일종의 거래가 있다는 걸 알아냈어요.
하루에 8시간 동안 먹는 영장류는
최대 530억 개의 신경 세포를
감당할 수 있지만
그 신체는
25 킬로그램 이상
커질 수 없습니다.
그보다 더 커지려면
신경 세포를 포기해야 해요
그래서 커다란 신체
아니면 많은 수의
신경 세포를 가지는 것이죠.
영장류처럼 먹으면
둘 다 감당할 수 없어요.
이러한 신진대사의 제약에서
벗어나는 한가지 방법은
날마다 먹는 시간을 늘리는 것이지만
이 방법은 위험하고
특정한 시점이 지나면
불가능해집니다.
예를 들어 고릴라와 오랑우탄은
하루에 8시간 반 동안 먹으면서
300억 개의 신경 세포를
감당할 수 있어요.
그게 그들이 감당할 수 있는
최대치로 보입니다.
하루 9시간의 음식 섭취가
영장류의 실질적인 한계치로 보입니다.
우리는 어떨까요?
860억 개의 신경 세포와
60 ~ 70 킬로의 신체를 가진
우리는 하루에
9시간 이상을 먹어야 하는데
그렇게 하는 건 불가능해요.
우리가 영장류처럼 먹었다면
우리는 여기에 없었을 겁니다.
그렇다면 우린 어떻게
이 자리에 있게 되었을까요?
우리 뇌가 필요한 만큼
많은 에너지를 소비하고
우리가 깨어있는 매시간을
먹으며 보낼 수 없다면
오직 한가지 실제적인 대안은
같은 음식에서
더 많은 에너지를 얻는 것입니다.
그리고 놀랍게도 이 방법은
150만 년 전 우리의 조상들이
발명한 것과 일치합니다.
요리를 발명한 시점이죠.
요리라는 건 불을 사용해
음식의 소화가 잘 되도록
몸 밖에서 조리하는 겁니다.
요리된 음식은 더 부드러워서
더 쉽게 씹히고
입 안에서 완전히 죽으로 변해
장 내에서 완벽한 소화와
흡수를 가능하게 해요.
짧은 시간 안에 보다 많은
에너지를 얻게 하는 거죠.
그래서 요리는 우리에게
날마다 흥미로운 일을 하고
신경 세포와도 함께 할 수 있는
시간을 줍니다.
하루 종일 단순히 먹을 것만 생각하고
먹을 것을 찾아다니고
먹는 대신에요.
요리 덕분에
한 때는 중대한 짐이었던
위험할 정도로 많은 수의
신경 세포를 가진 큰 뇌가
지금은 중요한 자산이 되어
이제 우린 많은 신경 세포를 유지할
에너지를 섭취할 수 있고
신경 세포와 같이 재미있는 일을
할 시간도 가질 수 있습니다.
그래서 전 이 사실이 인간의 뇌가
빨리 커지며 진화한 이유를
설명할 수 있다고 생각해요.
여전히 영장류의 뇌인데도
불구하고 말이죠.
요리로 인해
커다란 뇌를 감당할 수 있어서
우리는 날음식에서 문화,
농업, 문명, 식료품 가게,
전기, 냉장고로 재빨리 옮겨갔고
요즘 이 모든 것들은
여러분이 좋아하는
패스트푸드 식당에서
하루에 필요한 모든 에너지를
한 번에 얻을 수 있게 해줍니다.
한 때는 해결책이었던 것이
이제는 문제가 되었고
아이러니하게도 우린 그 해답을
날음식에서 찾고 있어요.
그렇다면 인간이 가진
장점은 뭘까요?
대체 다른 동물에게는 없는
무엇을 우리가 가지고 있는 걸까요?
제 대답은 우린 대뇌 피질에
가장 많은 신경 세포를 갖고 있고
그것이 우리의 뛰어난 인지 능력에 대한
가장 간단한 설명이라고 생각합니다.
또한 우리는 하지만
다른 동물은 하지 않는,
제가 그것이야말로 우리가
대뇌 피질 속에 가장 많은 신경 세포를
가질 수 있게 한 근원이라고
믿는 것은 뭘까요?.
두 단어로, 우리는 요리한다는 겁니다.
다른 동물은 요리를 하지 않아요.
사람들만 요리를 하죠.
전 그로 인해 우리가
인간이 되었다고 생각합니다.
인간의 뇌에 대한 연구는
제가 음식을 생각하는 방향을 바꾸었어요.
저는 이제 부엌을 보면서
인사를 하고
우리를 인간이 되게 이끈
발명을 하신 조상들께 감사드립니다.
감사합니다.
(박수)
Kuo žmonių smegenys yra tokios ypatingos?
Kodėl yra taip, kad mes studijuojame kitus gyvūnus,
vietoj to, kad jie studijuotų mus?
Ką tokio žmogaus smegenys turi ar daro,
ko jokios kitos smegenys neturi ar nedaro?
Kai aš susidomėjau šitais klausimais maždaug prieš 10 metų,
mokslininkai manė, kad žino iš ko skirtingos smegenys sudarytos.
Nors tai rėmė labai mažai įrodymų,
daug mokslininkų manė, kad visos žinduolių smegenys,
įskaitant žmogaus smegenis,
buvo sudarytos tokiu pačiu būdu,
su neuronų skaičiumi, kuris visada buvo
proporcingas smegenų dydžiui.
Tai reiškia, kad dvi tokio pačio dydžio smegenys,
kaip šitos dvi, atitinkamai 400 gramų,
turėtų turėti panašų neuronų skaičių.
Dabar, jei neuronai yra smegenų funkcinės
informacijos apdorojimo vienetai,
tuomet šių dviejų smegenų savininkai
turėtų turėti panašius protinius sugebėjimus.
Ir visgi, vienos yra beždžionės,
ir kitos yra karvės.
Na, galbūt karvės turi iš tiesų turtingą
vidinį protinį gyvenimą ir yra tokios protingos,
kad pasirenka neleisti mums to suprasti,
bet mes jas valgome.
Manau dauguma žmonių sutiks,
kad beždžionės sugeba elgtis daug sudėtingiau,
painiau ir lanksčiau negu karvės.
Taigi, tai yra pirmasis įrodymas, kad
„visos smegenys sudarytos tokiu pačiu būdu“ scenarijus
nėra visiškai teisingas.
Bet pažaiskime toliau.
Jei visos smegenys sudarytos tokiu pačiu būdu,
ir jei palygintumėte gyvūnus su skirtingų dydžių smegenimis,
didesnės smegenys visada turėtų turėti daugiau neuronų
negu mažesnės smegenys, ir kuo didesnės smegenys,
tuo daugiau protiškai pajėgus turėtų būti jų savininkas.
Taigi, didžiausios smegenys taip pat turėtų būti
labiausiai protiškai pajėgios.
Ir štai ateina blogos naujienos:
Mūsų smegenys, ne pačios didžiausios.
Atrodo gan apmaudu.
Mūsų smegenys sveria tarp 1,2 ir 1,5 kilogramų,
bet dramblių smegenys sveria tarp keturių ir penkių kilogramų,
o banginių smegenys gali sverti iki devynių kilogramų,
būtent dėl to mokslininkai griebdavosi sakyti,
kad mūsų smegenys turi būti ypatingos,
kad paaiškintų mūsų protinius sugebėjimus.
Tai turi būti iš tikrųjų nepaprasta,
išimtis taisyklei.
Jų gali būti didesnės, bet mūsų yra geresnės,
ir tai gali būti geriau, pavyzdžiui,
tuo kad jos atrodo didesnės negu turėtų būti,
su žymiai didesne didžiųjų smegenų žieve negu mes turėtume turėti
tokiems mūsų kūnų dydžiams.
Taigi, tai mums suteiktų papildomos žievės
daryti daugiau įdomių dalykų negu vien tik valdyti kūną.
Taip yra todėl, nes smegenų dydis
paprastai atitinka kūno dydį.
Taigi, pagrindinė teiginio, kad
mūsų smegenys yra didesnės negu turėtų būti, priežastis
iš tikrųjų kyla dėl mūsų lyginimosi
su žmogbeždžionėmis.
Gorilos gali būti nuo dviejų iki trijų kartų didesnės negu esame mes,
taigi jų smegenys taip pat turėtų būti didesnės negu mūsų,
tačiau yra atvirkščiai.
Mūsų smegenys yra tris kartus didesnės negu gorilos smegenys.
Žmogaus smegenys taip pat atrodo ypatingos
energijos kiekio sunaudojimu.
Nors jos sveria tik du procentus viso kūno,
vien tik jos sunaudoja 25 procentus visos energijos
reikalingos jūsų kūnams per dieną.
Tai 500 kalorijų iš 2000 kalorijų bendrai,
vien tik palaikyti jūsų smegenis veikiančias.
Taigi, žmogaus smegenys yra didesnės negu turėtų būti,
jos naudoja žymiai daugiau energijos negu turėtų,
tai jos ypatingos.
Ir čia yra ta vieta, kur ši istorija pradėjo man neduoti ramybės.
Biologijoje, mes ieškome taisyklių,
kurios pritaikomos visiems gyvūnams ir gyvybei bendrai,
taigi kodėl evoliucijos taisyklės turėtų būti
pritaikomos visiems kitiems, bet ne mums?
Galbūt problema yra su esmine prielaida,
kad visos smegenys yra sudarytos tokiu pačiu būdu.
Galbūt dvi panašaus dydžio smegenys
iš tikrųjų gali būti sudarytos iš skirtingo neuronų skaičiaus.
Galbūt labai didelės smegenys
nebūtinai turi daugiau neuronų
negu vidutinio dydžio smegenys.
Galbūt žmogaus smegenys iš tikrųjų turi daugiausiai neuronų
iš bet kurių smegenų, nepaisant jų dydžio,
ir ypatingai didžiųjų smegenų žievėje.
Taigi, tai man tapo
svarbus klausimas atsakyti:
kiek neuronų žmogaus smegenys turi,
ir kaip tai galima palyginti su kitais gyvūnais?
Na, jūs galbūt kur nors girdėjote ar perskaitėte,
kad mes turime 100 milijardų neuronų,
tai prieš 10 metų aš paklausiau savo kolegų,
ar jie žino iš kur šitas skaičius atsirado.
Tačiau niekas nežinojo.
Aš kasiausi po literatūrą
dėl originalios to skaičiaus nuorodos,
ir niekaip negalėjau rasti.
Pasirodo, kad niekada niekas iš tikrųjų nesuskaičiavo
neuronų skaičių žmogaus smegenyse,
ar bet kokiose kitose smegenyse.
Taigi, aš sugalvojau savo pačios būdą kaip suskaičiuoti ląsteles smegenyse,
ir tai pagrinde sudaryta iš
smegenų ištirpdymo į sriubą.
Tai veikia taip:
Paimamos smegenys, ar jų dalys,
ir ištirpdomos tirpiklyje,
kuris sunaikina ląstelių membranas,
tačiau palieka ląstelės branduolį nepaliestą,
taip lieka laisvų branduolių suspensija,
kuri atrodo taip,
kaip skaidri sriuba.
Šitoje sriuboje talpinami visi branduoliai,
kurie kadaise buvo pelės smegenys.
Taigi, tokios sriubos grožis yra tai, kad tai yra sriuba,
ją galima suplakti ir priversti tuos branduolius
būti homogeniškai pasiskirsčiusiais skystyje,
taigi, žiūrint dabar pro mikroskopą
vien tik keturiais ar penkiais šito homogeniško tirpalo pavyzdžiais,
galima suskaičiuoti branduolius, ir taip pasakyti
kiek tos smegenys turi ląstelių.
Paprasta, tiesmuka,
ir labai greita.
Taigi, mes naudojome šitą metodą skaičiuoti neuronus
daugelyje skirtingų rūšių,
ir pasirodo, kad visos smegenys
nėra sudarytos tokiu pačiu būdu.
Panaudokime graužikus ir primatus, kaip pavyzdžius:
Didesnėse graužikų smegenyse vidutinis
neurono dydis išauga,
taigi smegenys išsiplečia labai greitai
ir didėja daug greičiau negu įgauna neuronų.
Bet primatų smegenys įgauna neuronų
vidutiniam neuronui netampant didesniu,
tai yra labai ekonomiškas būdas
pridėti neuronų savo smegenims.
Rezultatas yra tai, kad primatų smegenys
visada turės daugiau neuronų negu tokio pačio dydžio graužikų smegenys,
ir kuo didesnės smegenys,
tuo didesnis šis skirtumas bus.
Na, kaip tada dėl mūsų smegenų?
Mes atradome, kad turime, vidutiniškai,
86 milijardus neuronų,
iš kurių, 16 milijardų yra didžiųjų smegenų žievėje,
ir jei atsižvelgiame į tai, kad didžiųjų smegenų žievė
yra tokių funkcijų vieta kaip,
sąmoningumas ir loginis ir abstraktus mąstymas,
ir tai, kad 16 milijardų neuronų yra daugiausiai
kiek yra bet kurioje smegenų žievėje,
manau tai yra paprasčiausias paaiškinimas
dėl mūsų nepaprastų protinių sugebėjimų.
Bet taip pat svarbu yra tai, ką tie 86 milijardai neuronų reiškia.
Kadangi mes atradome, kad ryšys
tarp smegenų dydžio ir neuronų skaičiaus
gali būti paaiškinta matematiškai,
mes galėtume apskaičiuoti kaip žmonių smegenys
atrodytų, jei būtų sudarytos kaip graužikų smegenys.
Taigi, 86 milijardų neuronų graužikų smegenys
svertų 36 kilogramus.
Tai nėra įmanoma.
Tokios didelės smegenys būtų sutraiškytos
savo paties svorio,
ir šitos neįmanomos smegenys būtų talpinamos
89 tonų kūne.
Nemanau, kad tai panašu į mus.
Taigi, tai jau dabar priveda mus prie labai svarbios išvados,
tai, kad mes nesame graužikai.
Žmonių smegenys nėra didelės graužikų smegenys.
Palyginus su žiurke, mes atrodytume ypatingi, taip,
bet tai nėra teisingas palyginimas,
žinant tai, kad mes nesame graužikai.
Mes esame primatai,
taigi teisingas palyginimas yra su kitais primatais.
Ir štai, jei paskaičiuosit matematiškai,
atrasit, kad įprastas primatas
su 86 milijardais neuronų smegenyse
turėtų maždaug 1,2 kilogramų svorio smegenis,
kas atrodo kaip tik,
apie 66 kilogramų kūne,
kas ir mano atveju yra kaip tik,
o tai priveda mus prie labai nestebinančios,
bet vistiek ypatingai svarbios išvados:
Aš esu primatė.
Ir visi jūs esate primatai.
Ir taip pat buvo Darvinas.
Man patinka galvoti, kad Darvinas būtų tikrai vertinęs tai.
Jo smegenys, kaip mūsų,
buvo sudarytos pagal kitų primatų smegenų struktūrą.
Taigi, žmonių smegenys gali būti nepaprastos, taip,
bet jos neypatingos savo neuronų skaičiumi.
Tai tik didelės primatų smegenys.
Manau, kad tai yra labai nužeminanti ir prablaivinanti mintis,
kuri turėtų mums priminti mūsų vieta gamtoje.
Kodėl, tuomet, tai reikalauja tiek daug energijos?
Na, kiti žmonės išsiaiškino
kiek energijos žmogaus smegenys
ir kitų rūšių smegenys sunaudoja,
ir, dabar, kai mes sužinojome kiek neuronų
kiekvienos smegenys turi, mes galėjome matematiškai apskaičiuoti.
Ir pasirodo, kad, abiejos, žmogaus
ir kitos smegenys, reikalauja maždaug tiek pat,
vidutiniškai šešių kalorijų milijardui neuronų per dieną.
Taigi, vienų smegenų bendras energijos sunaudojimas
yra paprastas – neuronų skaičiaus
tiesinė funkcija,
ir pasirodo, kad žmogaus smegenys
naudoja tiek pat energijos kiek ir tikėtina.
Taigi, priežastis kodėl žmogaus smegenys
naudoja tiek daug energijos yra paprasčiausiai dėl to,
kad jos turi didelį neuronų skaičių,
ir, kadangi mes esame primatai,
su daug daugiau neuronų kūno dydžiui
negu bet koks kitas gyvūnas,
santykinės mūsų sąnaudos yra didesnės,
bet tik dėl to, kad mes esame primatai, ne todėl kad mes esame ypatingi.
Taigi, paskutinis klausimas:
kaip mes įgijome tokį neįtikėtiną neuronų skaičių
ir būtent, jei didžiosios beždžionės
yra didesnės negu mes,
kodėl jos neturi didesnių smegenų su daugiau neuronų negu mes?
Kai mes supratome kiek daug reikalauja
turėti smegenyse daug neuronų, pamaniau,
galbūt tam yra paprasta priežastis.
Jie tiesiog negali leisti tiek energijos
dideliam kūnui ir dideliam neuronų skaičiui.
Taigi, mes paskaičiavome.
Iš vienos pusės, paskaičiavome
kiek energijos primatas gauna per dieną
valgydamas neapdorotą maistą,
ir, iš kitos pusės, kiek energijos
tam tikro dydžio kūnas reikalauja
ir kiek energijos tam tikro neuronų skaičiaus smegenys reikalauja,
ir mes ieškojome kūno dydžio ir
smegenų neuronų skaičiaus kombinacijų,
kurias primatas galėtų leisti,
jei valgytų tam tikrą valandų skaičių per dieną.
Ir ką atradome, yra tai, kad
kadangi neuronai yra tokie eikvojantys,
yra apsikeitimas tarp kūno dydžio ir neuronų skaičiaus.
Taigi, primatas, kuris valgo aštuonias valandas per dieną,
gali sau leisti daugiausiai 53 milijardus neuronų,
bet tuomet jo kūnas negali būti didesnis
negu 25 kilai.
Kad sverti daugiau negu tiek,
turi paaukoti neuronus.
Taigi, arba didesnis kūnas,
arba didelis neuronų skaičius.
Kai valgai kaip primatas,
negali sau leisti abiejų.
Vienas iš būdų kaip išvengti šio medžiagų apykaitos apribojimo
būtų: praleisti daugiau valandų per dieną valgant,
bet tai darosi pavojinga,
ir po tam tikros ribos, tai tiesiog neįmanoma.
Gorilos ir orangutangai, pavyzdžiui,
gali sau leisti 30 milijardų neuronų
praleisdami aštuonias su puse valandos per dieną valgydami,
ir tai, pasirodo, yra maždaug kiek daugiausiai jie gali.
Devynios valandos maitinimosi per dieną
pasirodo esant praktinis limitas primatui.
O kaip su mumis?
Su mūsų 86 milijardais neuronų
ir nuo 60 iki 70 kilų kūno masės,
mes turėtume praleisti daugiau nei devynias valandas
per dieną, kiekvieną dieną, maitindamiesi,
kas yra tiesiog neįmanoma.
Jei mes valgytume kaip primatai,
mes čia neturėtume būti.
Kaip mes tuomet čia atsiradome?
Na, jei mūsų smegenys reikalauja tiek pat daug energijos,
kaip ir turėtų, ir jei mes negalime praleisti
kiekvienos valandos per dieną maitindamiesi,
tuomet vienintelė alternatyva, iš tikrųjų,
yra kažkaip gauti daugiau energijos
iš to pačio maisto.
Ir neįtikėtinai, tai atitinka ką
manoma, kad mūsų protėviai išrado
prieš pusantro milijono metų,
kai jie išrado kepimą.
Kepti, reiškia naudoti ugnį,
kad paruošti maistą virškinimui dar ne kūne.
Iškeptas maistas yra minkštesnis, taigi, jį yra lengviau sukramtyti
ir burnoje paversti visiška koše,
ir taip tampa visiškai suvirškintas
ir perimtas žarnyne,
ir tai suteikia žymiai daugiau energijos per žymiai trumpesnį laiką.
Taigi, kepimas mums suteikia laiko daryti
daug daugiau įdomesnių dalykų tą dieną
ir kartu su mūsų neuronais
negu vien galvoti apie maistą
ieškoti maisto, ir ryti maistą
visą dieną.
Taigi, kas dėl kepimo kartą buvo
pagrindinė prievolė, šios didelės,
pavojingai daug reikalaujančios smegenys su daug neuronų,
dabar gali tapti svarbiu dalyku,
dabar, kai galime sau leisti tiek energijos daugybei neuronų
ir laiko su jais daryti įdomius dalykus.
Taigi, manau, kad tai paaiškina, kodėl evoliucijoje žmogaus smegenys
užaugo tokios didelės, taip greitai,
tuo tarpu likdamos tik primatų smegenimis.
Dabar galint leisti tokias dideles smegenis gaminant maistą,
mes staigiai perėjome nuo gryno maisto iki kultūros,
žemdirbystės, civilizacijos, krautuvių,
elektros energijos, šaldytuvų,
visų tų dalykų, kurie šiomis dienomis
vienu prisėdimu suteikia mums
reikalingos energijos visai dienai
mėgstamiausiame greito maisto užkandinėje.
Taigi, kas kartą buvo atsakymas,
dabar tapo problema,
ir ironiškai, mes ieškome atsakymų gryname maiste.
Taigi, koks yra žmogaus pranašumas?
Ką mes tokio turime,
ko joks kitas gyvūnas neturi?
Mano atsakymas yra tai, kad mes turime didžiausią neuronų
skaičių didžiųjų smegenų žievėje,
ir manau, kad tai yra paprasčiausias paaiškinimas
dėl mūsų neįtikėtinų smegenų sugebėjimų.
Ir ką mes tokio darome, ko joks kitas gyvūnas nedaro,
ir tai, kas manau buvo esminis dalykas,
kuris mums leido pasiekti tiek daug,
didžiausią neuronų skaičių didžiųjų smegenų žievėje?
Dviem žodžiais, mes kepame.
Joks kitas gyvūnas nekepa savo maisto. Tik žmonės tai daro.
Ir manau, kad taip mes tapome žmonėmis.
Žmogaus smegenų studijos pakeitė mano požiūrį į maistą.
Dabar aš žiūriu į savo virtuvę,
ir jai nusilenkiu,
ir dėkoju savo protėviams kad sugalvojo
išradimą, kuris tikriausiai padarė mus žmonėmis.
Labai jums dėkoju.
(Plojimai)
Зошто е толку специјален човечкиот мозок?
Зошто токму ние ги проучуваме другите животни,
а не тие нас?
Што има или прави човечкиот мозок,
а што не можат другите мозоци?
Кога се заинтересирав за овие прашања пред околу 10 години,
начниците мислеа дека знаат од што се направени различните мозоци.
Иако беше базирано на многу малку докази,
многу научници мислеа дека мозоците на цицачите,
вклучувајќи го и човечкиот мозок,
се направени на ист начин,
дека бројот на неврони е секогаш
пропорционален на големината на мозокот.
Ова значи дека два мозоци со иста големина,
како овие два, со тежина од по 400 грама,
би требало да имаат сличен број на неврони.
Е сега, ако невроните се функционалните
единици на мозокот за обработка на информации,
тогаш сопствениците на овие два мозоци
треба да имаат слични когнитивни способности.
Но, едниот е на шимпанзо,
а другиот на крава.
Можеби кравите имаат навистина богат
ментален живот и се толку паметни
што одлучиле да го сокријат тој факт од нас,
но ние ги јадеме.
Мислам дека повеќето луѓе ќе се сложат
дека шимпанзата се способни за посложени,
подетални и пофлексибилни однесувања отколку кравите.
Ова е првиот знак дека сценариото
"сите мозоци се направени на ист начин"
не е баш исправно.
Но ајде да речеме дека е така.
Ако сите мозоци се направени на ист начин,
ако споредиш животни кои имаат мозоци со различна големина,
тогаш поголемите мозоци треба да имаат повеќе неврони
отколку помалите мозоци, и колку е поголем мозокот
толку поинтелигентен треба да биде неговиот сопственик.
Значи, најголемиот мозок што ќе го најдеме треба
да биде и најинтелигентниот.
И еве ги лошите вести:
Нашиот мозок не е најголемиот мозок.
Доста вознемирувачко.
Нашиот мозок тежи помеѓу 1.2 и 1.5 килограми,
но мозокот на слонот тежи помеѓу четири и пет килограми,
а мозокот на китот може да тежи сѐ до 9 килограми.
А за да ги објаснат човековите когнитивни способности
научниците честопати велеа
дека нашиот мозок мора да е специјален.
Мора да е извонреден,
исклучок од правилото.
Нивниот можеби е поголем, но нашиот е подобар,
и можеби е подобар, на пример,
се чини дека е поголем одошто треба,
имаме многу поголем церебрален кортекс одошто треба да имаме,
имајќи ја на ум големината на нашето тело.
Имаме вишок кортекс со кој
можеме да правиме интересни работи, а не само да управуваме со телото.
Тоа е така бидејќи големината на мозокот
вообичаено е во склад со големината на телото.
Заклучокот дека нашиот мозок е поголем
одошто треба да биде, се базира
на нашите споредби со другите
примати.
Горилата можат да бидат двапати или трипати поголеми од нас,
па оттука и нивните мозоци треба да се поголеми од нашите,
но во реалноста е обратно.
Нашиот мозок е трипати поголем од оној на горилото.
Човечкиот мозок е специјален и во однос
на тоа колку енергија троши.
Иако е само 2 проценти од вкупната телесна тежина,
мозокот користи 25 проценти од енергијата
која му е потребна на телото за да функционира.
Тоа се 500 калории од вкупните 2,000 калории,
само за да ви работи мозокот.
Човечкиот мозок е поголем одошто треба да биде,
користи многу повеќе енергија одошто треба,
и затоа е специјален.
И токму овде приказната почна да ми смета.
Во биологијата бараме правила
кои важат за сите животни и за животот во глобала,
и зошто законите на еволуцијата
би важеле за сите само не за нас?
Можеби проблемот лежи во основната претпоставка
дека сите мозоци се направени на ист начин.
Можеби два мозоци со иста големина
содржат различен број на неврони.
Еден многу голем мозок
не мора да значи дека има повеќе неврони
од мозок со средна големина.
Можеби човечкиот мозок има најмногу неврони
споредено со другите мозоци, без оглед на неговата големина,
особено во церебралниот кортекс.
И така за мене стана
важно да одговорам на прашањето:
колку неврони има човечкиот мозок,
и како изгледа тоа во споредба со другите животни?
Е сега, можеби сте слушнале или прочитале некаде
дека имаме 100 милијарди неврони,
и така пред 10 години ги прашав моите колеги
дали знаат како е дојдено до овој број.
Но никој не знаеше.
Копав низ литературата за да откријам
од каде потекнува овој број, но не
можев да откријам.
Се чини дека всушност никој ги нема избројано
невроните во човечкиот мозок,
а ниту пак во другите мозоци.
И така смислив начин како да ги избројам клетките во мозокот.
Во суштина, правиме супа
од мозокот.
Вака функционира:
Земате мозок, или делови од мозокот,
и го растворате во детергент,
кој ги уништува клеточните мембрани,
а клеточното јадро останува недопрено,
и на крај добивате раствор од клеточни јадра
кој изгледа вака,
како бистра супа.
Оваа супа ги содржи сите јадра
кои некогаш биле дел од мозок на глушец.
Убавината на супата се состои во тоа што можете
да ја промешате и на тој начин рамномерно
да ги распределите јадрата во течноста,
и кога ќе разгледате под микроскопот
четири или пет примероци од овој хомоген раствор,
ке можете да ги изброите јадрата
и ќе знаете колку клетки имал тој мозок.
Едноставно е, ефикасно
и навистина брзо.
Го користевме овој метод за да ги изброиме невроните
кај дузина различни видови до сега,
и се покажа дека не сите мозоци
се направени на ист начин.
Да ги земеме глодарите и приматите, на пример:
Во мозоците на поголемите глодари, просечната големина
на невронот се зголемува,
па така мозокот многу брзо се шири,
а ширењето е многу побрзо одошто растот на бројот на неврони.
Но во мозокот на приматите бројот
на неврони расте, а без притоа да се зголеми нивната просечна големина,
и ова е многу економичен начин
за додавање на неврони во мозокот.
Како резултат на ова приматскиот мозок
секогаш ќе има повеќе неврони во споредба со глодарскиот мозок од иста големина,
и колку е поголем мозокот,
толку поголема ќе биде оваа разлика.
И што е со нашиот мозок?
Откривме дека ние имаме, во просек,
86 милијарди неврони,
од кои 16 милијарди се во церебралниот кортекс,
и ако земете во предвид дека цербралниот кортекс
е седиште на функциите како
свесноста, логичкото и апстрактно резонирање,
и тоа што нашиот кортекс има најмногу
неврони споредено со било кој друг кортекс,
мислам дека ова е наједноставното објаснување
за нашите неверојатни когнитивни способности.
Но исто толку е важно и значењето на 86те милијарди неврони.
Оти откривме дека врската помеѓу
големината на мозокот и бројот на неврони кој ги поседува
може да се опише математички,
можеме да пресметаме како би изгледал
човечкиот мозок доколку беше направен како оној на глодарите.
Глодарски мозок со 86 милијарди неврони
би тежел 36 килограми.
Тоа е невозможно.
Мозок со толкава големина би бил згмечен
од сопствената тежина,
и овој невозможен мозок би одел
со тело кое тежи 89 тони.
Ова не личи на нас.
Ова веќе нѐ води до еден многу важен заклучок,
дека ние не сме глодари.
Човечкиот мозок не е голем стаорски мозок.
Во споредба со стаорец, ние сме специјални, да,
но ваквата споредба не е фер,
имајќи во предвид дека не сме глодари.
Ние сме примати,
па така би требало да се споредуваме со другите примати.
И тука, ако пресметате
ќе видите дека еден генерички примат
со 86 милијарди неврони
би имал мозок од 1.2 килограми,
што изгледа сосема исправно,
во тело од некои 66 килограми,
што во мојот случај е сосема така,
а тоа нѐ води до еден многу не-изненадувачки,
но сепак неверојатен заклучок:
Јас сум примат.
И сите вие сте примати.
И Дарвин бил.
Сакам да размислувам за тоа колку ќе го ценеше ова Дарвин.
Неговиот мозок, како и нашите,
бил направен по урнек на другите приматски мозоци.
Човечкиот мозок можеби е извонреден, да,
но сепак не е специјален.
Едноставно е голем приматски мозок.
Мислам дека ова е многу понизна и отрезнувачка мисла
која треба да нѐ потсетува за нашето место во природата.
Зошто троши толку многу енергија, тогаш?
Едни други луѓе пресметале колку
енергија троши човечкиот мозок
и оној на другите видови,
и сега кога знаеме од колку неврони е направен
секој мозок, можеме да ја направиме математиката.
И излегува дека и човечкиот
и другите мозоци имаат иста потрошувачка,
во просек по шест калории на една милијарда неврони.
Вкупната енергетска потрошувачка на мозокот
е едноставна, линеарна функција
која зависи од бројот на неврони,
и се покажа дека човечкиот мозок
троши онолку енергија колку што очекувавме.
Причината заради која човечкиот мозок
троши толку многу енергија е едноставно
затоа што има огромен број на неврони,
и бидејќи сме примати
кои имаат многу повеќе неврони од било кое друго
животно.
Релативната потрошувачка на нашиот мозок е голема,
но само затоа што сме примати, а не оти сме специјални.
И последното прашање:
како сме дошле до овој неверојатен број на неврони,
и особено, ако големите примати
се поголеми од нас,
тогаш зошто тие немаат поголем мозок од нас, со повеќе неврони?
Кога сфативме колку многу е скапо да
имаш многу неврони во мозокот, помислив,
можеби причината е едноставна.
Тие едноставно не можат да обезбедат
енергија за двете, и за големо тело и за голем број на неврони.
И ја направивме математиката.
Од една страна пресметавме
колку енергија добива приматот на ден
јадејќи сирова храна,
и од друга страна, колку енергија троши
тело со одредена големина
и колку енергија троши мозок со одреден број на неврони,
и разгледувавме кои комбинации
на телесна големина и број на неврони
би можел да си ги дозволи
приматот доколку јаде одреден број часови на ден.
И дојдовме до тоа дека,
бидејќи невроните се многу скапи,
се јавува трампа помеѓу големината на телото и бројот на неврони.
Примат кој јаде осум часа на ден
може да си дозволи 53 милијарди неврони,
но во тој случај неговото тело нема да биде повеќе
од 25 килограми.
За да тежи повеќе од тоа,
ќе мора да се откаже од невроните.
Значи, или големо тело
или голем број на неврони.
Ако јадете како приматот,
не можете да си ги дозволите и двете.
Еден излез од ова метаболитско ограничување
е да поминете повеќе часови јадејќи,
но тогаш станува опасно,
и над одредена точка, веќе е невозможно.
Горилата и орангутаните, на пример,
можат да си дозволат 30 милијарди неврони
поминувајќи осум и пол часа на ден јадејќи,
и се чини дека тоа е најмногу што можат.
Девет часовна исхрана на ден
се чини дека е практичната граница за еден примат.
Што е со нас?
Со нашите 86 милијарди неврони
и телесна маса од 60 до 70 килограми,
ние би требало да поминеме над девет часа
секој ден хранејќи се,
нешто што е неизводливо.
Ако јадевме како приматите,
немаше да бидеме овде.
Тогаш, како стигнавме до овде?
Епа, ако нашиот мозок троши онолку енергија
колку што треба, и ако не можеме
да поминуваме толку многу време во исхрана,
тогаш единствената алтернатива
е некако да извлечеме повеќе енергија
од истата храна.
И неверојатно, тоа точно се совпаѓа
со она за што се верува дека нашите предци го измислиле
пред една и пол милиони години,
а тоа е готвењето.
Да готвите е да користите оган
за да извршите пред-варење на храната надвор од телото.
Готвената храна е помека, и затоа полесно можете
да ја џваката и да ја претворите во каша во устата,
а на тој начин таа целосно се вари
и се апсорбира во желудникот,
на тој начин давајќи повеќе енергија за многу пократко време.
Значи готвењето ни ослободува време
да правиме многу поинтересни работи
со нашите неврони
отколку само да мислиме на храна,
да бараме храна и да гмечеме храна
по цел ден.
Заради готвењето, она што некогаш било
голем товар, овој голем,
опасно скап мозок со многу неврони,
сега би можел да биде главна предност,
сега кога можеме да си ја дозволиме и енергијата за повеќе неврони
и времето за да правиме интересни работи со нив.
Мислам дека ова објаснува зошто човечкиот мозок
станал толку голем за толку краток еволуциски период,
а попатно останувајќи само приматски мозок.
Со овој голем мозок кој е возможен благодарение на готвењето,
отидовме набрзина од сирова храна на култура,
земјоделие, цивилизација, продавници,
струја, фрижидери,
сите оние работи кои денес
ни овозможуваат да ја добиеме сета потребна
енергија за целиот ден, едноставно
седнувајќи во вашиот омилен локал за брза храна.
И така она што некогаш било решение
денес ни стана проблем,
и иронично, решението го бараме во сировата храна.
И која е предноста на луѓето?
Што имаме ние, а што
нема ниту едно друго животно?
Мојот одговор е дека ние имаме најголем број
на неврони во церебралниот кортекс,
и мислам дека ова е наједноставното објаснување
за нашите извонредни когнитивни способности.
И што правиме, а што не прави ни едно друго животно,
и што верувам било клучно
во тоа што сме стекнале толку голем,
најголем број на неврони во кортексот?
Со два збора, ние готвиме.
Ни едно друго животно не готви. Само луѓето.
И мислам дека така сме станале луѓе.
Изучувајќи го човечкиот мозок почнав поинаку да гледам на храната.
Сега кога ќе ја погледнам кујната,
јас ѝ се поклонувам,
и им се заблагодарувам на моите предци
за ова откритие кое нѐ направи луѓе.
Ви благодарам многу.
(Аплауз)
Wat is zo bijzonder aan het menselijk brein?
Waarom bestuderen wij andere dieren,
en zij niet ons?
Wat heeft het menselijk brein,
of wat kan het doen,
dat geen enkel ander brein kan?
Toen ik 10 jaar geleden
geïnteresseerd raakte in deze vragen,
dachten wetenschappers dat ze wisten
waar verschillende hersenen van gemaakt zijn.
Al was het gebaseerd
op weinig wetenschappelijk bewijs,
dachten veel wetenschappers
dat alle zoogdierhersenen,
waaronder het menselijk brein,
op dezelfde manier gemaakt waren,
met een aantal neuronen dat altijd
evenredig was aan de grootte van het brein.
Dat zou betekenen
dat twee breinen van dezelfde grootte,
zoals deze twee,
van een respectabele 400 gram,
ongeveer evenveel neuronen
zouden moeten hebben.
Dus als neuronen de praktische
informatieverwerkende delen zijn
van het brein,
dan zouden de eigenaars
van deze twee hersenen
dezelfde cognitieve capaciteiten
moeten hebben.
Maar de éne zijn van een chimpansee,
de andere van een koe.
Nu hebben koeien misschien
een ontzettend veelzijdig
intern mentaal leven
en zijn ze zo intelligent zijn
dat ze er bewust voor kiezen
om ons dat niet te laten zien,
maar wij eten koeien.
De meeste mensen zijn het ermee eens
dat chimpansees in staat zijn
tot veel complexere,
uitgebreidere en flexibler
soorten gedrag dan koeien.
Dus dit is een eerste aanwijzing dat
de theorie van gelijke bouw
van alle hersenen
niet helemaal klopt.
Maar we gaan nog even mee.
Als alle hersenen gelijk
gemaakt waren,
en je zou dieren met
verschillende hersengroottes vergelijken,
dan zouden grotere hersenen altijd
meer neuronen moeten hebben dan kleinere
en de cognitieve capaciteit zou moeten
toenemen met de omvang van het brein.
Dus de grootste hersenen moeten dan
de grootste cognitieve vaardigheden hebben.
En hier is het slechte nieuws:
ons brein is niet het grootste dat er is.
Het lijkt nogal irritant.
Ons brein weegt tussen 1,2 and 1,5 kilo,
maar dat van de olifant
weegt tussen vier en vijf kilo,
en dat van de walvis
kan tot negen kilo wegen.
Wetenschappers beweerden daarom doorgaans
dat ons brein dan wel 'bijzonder' moest zijn,
om onze cognivitieve vaardigheden
te kunnen verklaren.
Het moet dan wel zeer uitzonderlijk zijn,
een uitzondering op de regel.
Hun brein mag dan groter zijn,
maar dat van ons is beter,
en dat zou bijvoorbeeld kunnen zijn
omdat het groter lijkt te zijn dan nodig,
met een veel grotere hersenschors dan nodig
voor de grootte van onze lichamen.
Dat zou ons extra hersenschors geven
om interessantere dingen te doen
dan slechts het lichaam te besturen.
Dat is omdat de grootte van het brein
normaal overeenkomt
met de grootte van het lichaam.
De belangrijkste reden om te zeggen
dat ons brein groter is dan nodig,
komt doordat we onszelf
vergelijken met mensapen.
Gorilla's kunnen 2 tot 3 keer
zo groot zijn als wij,
dus hun hersenen zouden
ook groter moeten zijn,
maar het is andersom.
Ons brein is drie keer zo groot
als dat van een gorilla.
Het menselijk brein lijkt ook bijzonder
wat betreft zijn energieverbruik.
Hoewel het slechts 2%
van het lichaamsgewicht heeft,
gebruikt het 25% van alle energie
dat het lichaam per dag verbruikt.
Dat is 500 calorieën van
een dagelijks totaal van 2.000 calorieën,
enkel om je brein te laten functioneren.
Dus het menselijk brein is groter dan nodig,
het gebruikt veel meer energie dan nodig,
en daarom is het bijzonder.
En dit is waar het hele verhaal
me begon te storen.
In de biologie zoeken we altijd naar regels
die gelden voor alle dieren,
en leven in het algemeen,
dus waarom zouden
de regels van de evolutie
van toepassing zijn op alle andere
levende organismen, maar niet op ons?
Misschien lag het probleem
bij de veronderstelling
dat alle hersenen
gelijk gemaakt zijn.
en kunnen twee even grote breinen
gemaakt zijn van verschillende
aantallen neuronen.
Misschien heeft een erg groot brein
niet noodzakelijk meer neuronen
dan een wat kleiner brein.
Misschien heeft het menselijk brein
het grootste aantal neuronen
van alle hersenen,
ongeacht de grootte,
met name in de hersenschors.
Dit werd voor mij
de belangrijkste vraag
die ik wilde beantwoorden:
hoeveel neuronen
heeft het menselijk brein,
en hoe verhoudt zich dat
tot andere diersoorten?
Je hebt misschien gehoord of ergens gelezen
dat we 100 miljard neuronen hebben,
dus tien jaar geleden
vroeg ik mijn collega's
of ze wisten waar dit aantal vandaan kwam.
Niemand wist het antwoord.
Ik heb gezocht in de literatuur
naar de oorsprong van dat getal,
en het nooit gevonden.
Het lijkt dat niemand ooit
daadwerkelijk geteld heeft
hoeveel neuronen
het menselijk brein bevat,
of welk brein dan ook.
Dus bedacht ik mijn eigen manier
om hersencellen te tellen,
en die komt in feite erop neer
dat je soep maakt van hersenen.
Het werkt als volgt.
Men neemt een brein,
of een deel van dat brein,
en laat het ontbinden in wasmiddel,
wat de celmembranen vernietigt
maar de celkernen intact houdt,
zodat je een vocht overhoudt
met vrije celkernen
dat er zo uitziet,
als een heldere soep.
Deze soep bevat alle celkernen
die ooit samen een muizenbrein vormden.
Nu, de schoonheid van een soep
is dat, omdat het soep is,
je het kunt roeren om de celkernen
homogeen te verspreiden in de vloeistof,
zodat je nu onder een microscoop
van slechts vier of vijf monsters
van dit homogene vocht
de celkernen maar hoeft te tellen
om te bepalen
hoeveel cellen dat brein had.
Het is makkelijk, rechtstreeks
en ontzettend snel.
We hebben met deze methoden
neuronen geteld
in, tot nu toe, tientallen diersoorten
en het blijkt dat alle hersenen
níet op dezelfde manier gemaakt zijn.
Neem knaagdieren en primaten, bijvoorbeeld.
In breinen van grotere knaagdieren
neemt de gemiddelde neurongrootte toe,
zodat het brein snel opzwelt
en veel sneller in grootte toeneemt
dan in aantal neuronen.
Maar primatenbreinen
krijgen meer neuronen
zonder dat de grootte
van de neuronen toeneemt,
wat een erg economische manier is
om meer neuronen te krijgen
in het brein.
Het resultaat is dat het brein
van een primaat
altijd meer neuronen heeft dan
dan een even groot knaagdierbrein,
en hoe groter het brein,
hoe groter dit verschil zal zijn.
Dus, hoe zit het met ons brein?
We hebben vastgesteld
dat we, gemiddeld,
86 miljard neuronen hebben,
waarvan 16 miljard zich
in de hersenschors bevinden,
en als je de hersenschors beschouwt
als de zetel van functies zoals
bewustzijn en logisch
en abstract redeneren,
en dat 16 miljard
het grootste aantal neuronen is
van welke cortex dan ook,
dan lijkt dit de simpelste verklaring
voor onze opmerkelijke
cognitieve vaardigheden.
Maar het is net zo belangrijk
wat die 86 miljard neuronen betekenen.
Omdat we zagen dat de relatie
tussen de grootte van het brein
en het aantal neuronen
wiskunding beschreven kan worden,
kunnen we berekenen
hoe het menselijk brein
eruit zou zien als het gemaakt was
als dat van een knaagdier.
Welnu, een knaagdierbrein
met 86 miljard neuronen
zou 36 kilo wegen.
Dat is onmogelijk.
Zo'n enorm brein
zou verpletterd worden
door zijn eigen gewicht,
en dit onmogelijke brein zou huizen
in een lichaam dat 89 ton weegt.
Ik denk niet dat wij er zo uitzien.
Dit brengt ons nu al
tot een belangrijke conclusie:
wij zijn geen knaagdieren! (Gelach)
Het menselijk brein
is geen enorm rattenbrein!
Vergeleken met een rat
lijken we misschien bijzonder,
maar dat is geen eerlijke vergelijking
aangezien we nu weten
dat we geen knaagdieren zijn.
Wij zijn primaten,
dus de juiste vergelijking
is met andere primaten.
En als je het uitrekent,
zie je dat een gemiddelde primaat
met 86 miljard neuronen
een brein zou hebben
van ongeveer 1.2 kilo,
wat precies goed lijkt
in een lichaam van ongeveer 66 kilo,
wat in mijn geval precies klopt,
en dat brengt ons tot
een totaal niet verrassende
maar toch erg belangrijke conclusie:
ik ben een primaat.
En jullie zijn allemaal primaten.
Net als Darwin.
Volgens mij had Darwin
dit echt gewaardeerd.
Zijn brein was, net als het onze,
gemaakt naar het evenbeeld
van andere primatenhersenen.
Dus het menselijk brein
mag dan opmerkelijk zijn,
maar het is niet bijzonder
in de hoeveelheid neuronen.
Het is gewoon
een groot primatenbrein.
Ik vind dat een ontnuchterende
en bescheiden gedachte
die ons herinnert aan onze plaats in de natuur.
Waarom kost het dan zoveel energie?
Anderen hebben uitgezocht
hoeveel energie
ons brein en dat van andere soorten kost,
en nu we wisten hoeveel neuronen
ieder brein bevatte,
konden we het uitrekenen.
Het blijkt dat menselijke en andere breinen
ongeveer hetzelfde kosten:
gemiddeld zes calorieën
per miljard neuronen per dag.
Dus de totale energiekosten van een brein
staan in evenredige verhouding
tot de hoeveelheid neuronen,
en het blijkt dat het menselijk brein
evenveel energie kost
als men zou verwachten.
Dus de reden waarom het menselijk brein
zoveel energie kost is enkel
dat het enorm veel neuronen bevat,
en omdat we primaten zijn
met veel méér neuronen
in verhouding tot lichaamsgrootte
dan welk ander dier dan ook,
zijn de relatieve kosten
van ons brein groot.
Maar alleen omdat we primaten zijn,
niet omdat we bijzonder zijn.
De laatste vraag dan:
hoe zijn we aan die opmerkelijke
hoeveelheid neuronen gekomen?
En vooral: als mensapen
groter zijn dan wij,
waarom hebben zij dan niet
een groter brein met meer neuronen?
Toen we ons realiseerden
hoe kostbaar het is
om veel neuronen te hebben,
bedacht ik
dat er misschien een eenvoudige reden is.
Zij hebben simpelweg de energie niet
voor een groot lichaam én
een grote hoeveelheid neuronen.
Dus we rekenden het uit.
We berekenden enerzijds
hoeveel energie een primaat
dagelijks binnenkrijgt
door het eten van rauw voedsel
en anderzijds de energiekosten van
een lichaam van een bepaalde grootte
en de energiekosten van een brein
met een bepaald aantal neuronen.
We zochten naar de combinaties
van lichaamsgrootte en
hoeveelheid neuronen
die een primaat zich kon veroorloven
als hij een bepaald aantal uren per dag eet.
En we zagen dat
omdat neuronen zo kostbaar zijn,
er een wisselwerking is tussen lichaamsgrootte
en hoeveelheid neuronen.
Een primaat die dagelijks acht uur eet
kan zich maximaal 53 miljard
neuronen veroorloven,
maar dan kan het lichaam
niet groter zijn dan 25 kilo
Om meer te wegen,
moet het neuronen opgeven.
Dus het is óf een groot lichaam,
óf een grote hoeveelheid neuronen.
Als je eet als een primaat
kun je ze niet allebei bekostigen.
Eén oplossing
voor deze stofwisselingsbeperking
is om nóg meer uren per dag te eten,
maar dat is gevaarlijk
en het is slechts mogelijk
tot een bepaald punt.
Gorilla's en orang-oetan's kunnen zich
ongeveer 30 miljard neuronen veroorloven
door 8,5 uur per dag te eten,
en dat lijkt hun maximum te zijn.
Negen uur eten per dag
lijkt de praktische limiet
voor een primaat.
Hoe zit het dan met ons?
Met onze 86 miljard neuronen
en 60 tot 70 kilo aan lichaamsgewicht,
zouden we meer dan negen uur per dag
etend moeten doorbrengen,
wat simpelweg niet haalbaar is.
Als wij zouden eten als een primaat,
konden we hier niet zijn.
Dus hoe zijn we dan
hier terecht gekomen?
Als ons brein zo veel energie kost
als het zou moeten kosten,
en we kunnen niet de hele dag
bezig zijn met eten,
dan is het enige realistische alternatief
om meer energie te verwerven
uit dezelfde voedselbronnen.
En merkwaardig genoeg klopt dat precies
met wat we denken dat onze voorouders
anderhalf miljoen jaar geleden uitvonden
toen zij het koken van voedsel uitvonden.
Koken maakt gebruik van vuur
om voedsel voor te verteren
buiten ons lichaam.
Gekookt voedsel is zachter,
dus makkelijker om te kauwen
en compleet tot pap
te maken in je mond.
Hierdoor wordt het voedsel compleet verteerd
en geabsorbeerd in je darmen,
waardoor het veel meer energie
oplevert in veel minder tijd
Dus koken geeft ons de tijd om
veel interessantere dingen
te doen in onze dag
en met onze neuronen
dan denken aan voedsel,
zoeken naar voedsel
en het de hele dag naar binnen werken.
Dus dankzij koken kon
wat ooit een enorm nadeel was,
dit grote, gevaarlijk kostbare brein
met zo veel neuronen,
nu een grote aanwist worden,
nu we ons zowel de energie
voor veel neuronen kunnen veroorloven
als de tijd om er
interessante dingen mee te doen.
Dit verklaart waarom het menselijk brein
zo snel zo groot groeide in de evolutie,
terwijl het nog steeds
een primatenbrein is.
Nu dit grote brein
betaalbaar is dankzij koken,
gingen we snel
van rauw voedsel naar cultuur,
landbouw, beschaving, winkels,
electriciteit, ijskasten...
alle dingen waarmee we tegenwoordig
de energie die we nodig hebben
voor een hele dag
in één keer kunnen binnenkrijgen
bij onze favoriete fast-foodketen.
Dus wat ooit een oplossing was,
werd nu het probleem,
en ironisch genoeg zoeken we nu
de oplossing in rauw voedsel.
Dus wat is het voordeel voor mensen?
Wat hebben wij
dat geen enkel ander dier heeft?
Mijn antwoord is dat wij de meeste
neuronen hebben in de hersenschors,
en dat is de simpelste verklaring
voor onze opmerkelijke cognitieve vaardigheden.
En wat doen wij
dat geen enkel ander dier doet,
en dat volgens mij fundamenteel was
om ons dat grootste aantal neuronen
in de hersenschors te laten ontwikkelen?
In twee woorden: wij koken.
Geen enkel ander dier kookt.
Enkel mensen.
En ik denk dat dat is
hoe we mensen geworden zijn.
Door het bestuderen van het menselijk brein
denk ik nu anders over eten.
Wanneer ik nu naar mijn keuken kijk,
maak ik een buiging
en bedank ik mijn voorouders
voor de uitvinding die ons waarschijnlijk
tot mens heeft gemaakt.
Ontzettend bedankt.
(Applaus)
Co sprawia, że ludzki mózg
jest tak niezwykły?
Co sprawia, że to my badamy inne zwierzęta
a nie one nas?
Co ludzki mózg ma lub robi
czego inne mózgi nie potrafią?
Kiedy zainteresowałam się
tymi pytaniami około 10 lat temu,
naukowcy myśleli, że wiedzą,
z czego zbudowane są inne mózgi.
Pomimo, że dowodów było mało,
wielu naukowców myślało,
że wszystkie mózgi ssaków,
włączając ludzki,
są zbudowane tak samo
z liczbą neuronów zawsze
proporcjonalną do rozmiaru mózgu.
To oznacza, że dwa mózgi
tego samego rozmiaru,
tak jak te dwa,
ze stosowną wagą 400 gramów
powinny posiadać zbliżoną liczbę neuronów.
Jeśli neurony stanowią funkcjonalne
jednostki przenoszące informacje w mózgu,
to posiadacze tych dwóch mózgów
powinni mieć podobne zdolności poznawcze.
Ale pierwszym jest szympans,
drugim krowa.
Być może krowy prowadzą naprawdę bogate
życie wewnętrzne i są tak mądre,
że wolą to przed nami ukryć,
a my je zjadamy.
Myślę, że większość ludzi zgodzi się,
że zachowania,
do których zdolne są szympansy,
są znacznie bardziej złożone i elastyczne
niż zachowania krów.
Jest to pierwszą wskazówką, że teoria
"wszystkie mózgi są zbudowane tak samo"
nie do końca się sprawdza.
Lecz kontynuujmy.
Jeśli wszystkie mózgi
są zbudowane tak samo
i mielibyśmy porównać zwierzęta
o różnych rozmiarach mózgów,
większe mózgi powinny mieć więcej neuronów
niż mniejsze i posiadać odpowiednio
większe zdolności poznawcze.
Dlatego też największy mózg powinien mieć
największe zdolności poznawcze.
Tutaj muszę przedstawić złą wiadomość:
Nasz mózg nie jest tym największym.
Wydaje się to bardzo irytujące.
Nasz mózg waży między 1,2 a 1,5 kg.
Z kolei mózg słonia
waży pomiędzy 4 a 5 kg,
a mózg wieloryba może ważyć aż do 9 kg.
Dlatego naukowcy uciekali się do mówienia,
że nasz mózg musi być niezwykły
żeby wyjaśnić nasze zdolności poznawcze.
Nasz mózg musi być naprawdę niezwykły
i wyjątkowy.
Ich mózgi mogą być większe,
ale nasz jest lepszy
i mógłby być lepszy, na przykład
w tym, że wydaje się większy niż powinien
ze znacznie większą korą mózgową
niż powinniśmy mieć,
biorąc pod uwagę rozmiar ciał.
To dodałoby nam dodatkową korę
w celu robienia ciekawszych rzeczy
niż tylko poruszanie ciałem.
Rozmiar mózgu
zwykle wynika z rozmiaru ciała.
Głównym powodem dla którego mówimy,
że nasz mózg jest większy niż powinien być
jest porównywanie się
z małpami człekokształtnymi.
Goryle mogą być dwa lub trzy razy
większe od nas,
więc ich mózgi też powinny być
większe od naszych,
lecz tak naprawdę jest odwrotnie.
Nasz mózg jest trzy razy większy
od mózgu goryla.
Ludzki mózg także wydaje się niezwykły
pod względem ilości energii, którą zużywa.
Chociaż jego waga stanowi
tylko 2% masy ciała,
zużywa aż 25% całej energii,
której ciało potrzebuje
do codziennego funkcjonowania.
To 500 kalorii z łącznej sumy 2000
potrzebnych aby nasz mózg działał.
Więc ludzki mózg
jest większy niż powinien,
używa znacznie więcej energii
niż powinien,
więc jest szczególny.
W tym momencie te kwestie
zaczęły mnie niepokoić.
W biologii szukamy reguł
odnoszących się
do wszystkich zwierząt i życia w ogóle,
więc dlaczego teoria ewolucji
dotyczy wszystkich ale nie nas?
Być może problem leży
w podstawowym założeniu,
że wszystkie mózgi są zbudowane tak samo.
Może mózgi podobnego rozmiaru
w rzeczywistości mogą być zbudowane
z różnej ilości neuronów.
Być może ogromny mózg
nie koniecznie ma więcej neuronów
niż mózg skromniejszego rozmiaru.
Może ludzki mózg
w rzeczywistości ma najwięcej neuronów
ze wszystkich mózgów, niezależnie od rozmiaru,
zwłaszcza w korze mózgowej.
Dla mnie następujące pytanie
stało się bardzo ważnym:
z jak wielu neuronów składa się mózg ludzki,
i jak to jest w porównaniu do innych zwierząt?
Być może słyszeliście lub czytaliście,
że mamy 100 miliardów neuronów,
więc 10 lat temu zapytałam moich kolegów
czy wiedzą skąd pochodzi ta liczba.
Lecz nikt nie wiedział.
Przekopałam literaturę by
znaleźć oryginalne odniesienie do tej liczby
i nigdy go nie znalazłam.
Wygląda na to, że nikt do tej pory nie policzył
liczby neuronów w ludzkim mózgu
czy w którymkolwiek innym mózgu.
Więc wymyśliłam
własny sposób wyliczenia komórek w mózgu
i w zasadzie opiera się on
na rozpuszczaniu mózgu do konsystencji zupy.
To działa następująco:
Bierzemy mózg, lub część mózgu
i rozpuszczamy ją w detergencie,
który niszczy błony komórkowe
lecz pozostawia jądro komórkowe..
Otrzymujemy wolne jądra w zawiesinie,
która wygląda tak
jak czysta zupa.
Ta zawiesina zawiera wszystkie jądra,
które kiedyś były mózgiem myszy.
Piękno zupy polega na tym,
że jest to zawiesina,
którą można pomieszać
i jednorodnie rozprowadzić
jądra w roztworze, tak by po spojrzeniu
pod mikroskop na 4 czy 5 próbek
tego jednorodnego roztworu
można policzyć jądra i potem stwierdzić
ile komórek posiadał dany mózg.
To proste, jasne
i naprawdę szybkie.
Użyliśmy już tej metody
do policzenia neuronów
występujących w wielu różnych gatunkach
i okazało się, że nie wszystkie mózgi
są zbudowane w ten sam sposób.
Weźmy na przykład gryzonie i naczelne.
W mózgach większych gryzoni,
średnia wielkość neuronów rośnie
więc mózg rozdyma się bardzo szybko
i znacznie szybciej
zyskuje większy rozmiar niż neurony.
Lecz mózgi naczelnych zyskują neurony
bez zwiększania rozmiaru średniego neuronu
co jest bardzo oszczędnym sposobem
na dodanie neuronów do mózgu.
W rezultacie mózg ssaka naczelnego
zawsze będzie miał
więcej neuronów niż mózg gryzonia
o takim samym rozmiarze i im większy mózg,
tym większa będzie różnica między nimi.
Co można więc stwierdzić o naszym mózgu?
Dowiedzieliśmy się, że średnio
86 miliardów neuronów,
z których 16 miliardów
znajduje się w korze mózgowej.
Jeśli uznamy, że kora mózgowa
odpowiada za funkcje takie jak
świadomość, logiczne i abstrakcyjne myślenie,
a te 16 bilionów to najwięcej
spośród innych kor.
Myślę, że jest to najprostsze rozwiązanie
naszych niezwykłych zdolności poznawczych.
Lecz równie ważne jest
znaczenie 86 miliardów neuronów.
Bo odkryliśmy, że związek między
rozmiarem mózgu i ilością neuronów
może być opisany matematycznie,
możemy wyliczyć jak wyglądałby ludzki mózg
gdyby był zbudowany tak jak u gryzoni.
Mózg gryzonia z 86 miliardami neuronów
ważyłby 36 kg.
To niemożliwe.
Tak ogromny mózg zostałby zmiażdżony
przez własna wagę
i ten nieprawdopodobny mózg
mieściłby się w ciele o wadze 89 ton.
Nie sądzę, że to nas przypomina.
Już teraz możemy dojść
do bardzo ważnego wniosku,
że nie jesteśmy gryzoniami.
Ludzki mózg nie jest dużym mózgiem szczura.
W porównaniu ze szczurem
wydajemy się niezwykli,
lecz nie jest to trafne porównanie
biorąc pod uwagę,
że nie jesteśmy gryzoniami.
Jesteśmy naczelnymi,
więc adekwatnym będzie
porównanie z innymi naczelnymi.
Jeśli poprawnie wyliczymy,
dowiemy się, że pospolity ssak
z 86 miliardami neuronów
miałby mózg o wadze 1,2 kg
co wydaje się właściwe,
w ciele o masie około 66 kg,
co w moim przypadku jest poprawne.
To prowadzi nas do niezaskakującego,
lecz bardzo istotnego wniosku:
jestem ssakiem naczelnym.
Wszyscy jesteśmy ssakami naczelnymi.
Był nim także Darwin.
Uwielbiam wyobrać sobie,
że Darwin doceniłby te badania.
Jego mózg, jak i nasz,
został uformowany
na podobieństwo innych mózgów naczelnych.
Ludzki mózg jest więc niesamowity,
lecz nie jeśli chodzi o liczbę neuronów.
Jest po prostu dużym mózgiem naczelnego.
Myślę, że jest to
upokarzająca i otrzeźwiająca myśl,
która powinna przypominać
o naszym miejscu w naturze.
Dlaczego więc zużywa aż tyle energii?
Inni naukowcy dowiedli
jak dużo energii zużywa mózg ludzki
i mózg innych gatunków
i wiedząc ile neuronów
każdy z mózgów zawiera, mogliśmy policzyć.
Okazało się, że mózg ludzki i inne mózgi
zużywają podobne ilości energii,
średnio 6 kalorii na miliard neuronów dziennie.
Całkowite zużycie energii mózgu
jest prostą funkcją liniową
ilości jego neuronów.
Okazuje się, że ludzki mózg
zużywa tyle samo energii
ile mogliśmy się spodziewać.
Powodem dla którego mózg zużywa
tyle energii jest po prostu to,
że posiada dużo neuronów
Ponieważ jesteśmy ssakami naczelnymi
ze znacznie większą ilością neuronów
na daną masę ciała
niż jakiekolwiek inne zwierzę,
względny koszt naszego mózgu jest duży,
lecz dlatego że jesteśmy naczelnymi,
a nie kimś specjalnym.
Przed nami ostatnie pytanie:
w jaki sposób zyskaliśmy
tak niezwykłą liczbę neuronów
i w szczególności, jeśli małpy człekokształtne
są większe od ludzi
dlaczego nie mają większego mózgu
z większą ilością neuronów?
Gdy zrozumieliśmy jak drogie jest posiadanie
tak wielu neuronów w mózgu, zdałam sobie sprawę,
że może istnieje proste wyjaśnienie.
Nie mogą wydać tyle energii
na duże ciało i dużą liczbę neuronów.
Zrobiliśmy obliczenia.
Z jednej strony ustaliliśmy ile energii
naczelny pobiera z codziennego
spożywania surowizny
i z drugiej, ile energii
zużywa ciało o określonej masie
i ile energii zostaje zużyte
przez konkretną liczbę neuronów.
Spojrzeliśmy na zestawienia
masy ciała i liczby neuronów w mózgu,
występujących u naczelnego
żywiącego się
przez daną ilość godzin dziennie.
Dowiedzieliśmy się,
że ponieważ neurony są tak kosztowne
istnieje kompromis
między masą ciała a liczbą neuronów.
Naczelny, który żywi się 8 godzin dziennie
może utrzymać
najwyżej 53 miliardy neuronów,
ale wtedy ciało nie może
ważyć więcej niż 25 kg.
Aby uzyskać większą wagę
musi poświęcić neurony.
Więc albo duże ciało,
albo duża liczba neuronów.
Jeśli jesz tyle co ssak naczelny
nie możesz mieć obu na raz.
Jedynym sposobem na to metaboliczne ograniczenie
byłoby spędzanie
jeszcze większej ilości godzin na jedzeniu
lecz jest to niebezpieczne
i po przekroczeniu pewnej granicy,
po prostu niemożliwe.
Na przykład goryle i orangutany
utrzymują około 30 miliardów neuronów
spędzając 8,5 godziny dziennie jedząc
i wydaje się, że więcej nie mogą.
9 godzin jedzenia dziennie
wydaje się być limitem
dla ssaka naczelnego.
Co z nami?
Z 86 miliardami neuronów
i od 60 do 70 kg masy ciała
powinniśmy spędzać ponad 9 godzin
dziennie na jedzeniu,
co jest niemożliwe.
Gdybyśmy jedli jak naczelne
nie powinniśmy istnieć.
Jak się więc tutaj znaleźliśmy?
Jeśli nasz mózg
zużywa tyle energii ile powinien
i jeśli nie możemy spędzić
każdej godziny naszego dnia na jedzeniu,
jedyną alternatywą
jest uzyskanie większej ilości energii
z tego samego jedzenia.
Co niezwykłe, jest to zgodne z tym
co nasi przodkowie wynaleźli
1,5 miliona lat temu
kiedy wynaleźli gotowanie.
Gotować to używać ognia,
aby poddać jedzenie
wstępnemu trawieniu poza ciałem.
Ugotowane jedzenie
jest bardziej miękkie i łatwiejsze do żucia,
zamienia się w papkę w naszej buzi,
co pozwala na kompletne strawienie
i wchłonięcie do jelit,
co umożliwia wytworzenie
więcej energii w krótszym czasie.
Gotowanie daje nam czas na robienie
bardziej interesujących rzeczy w ciągu dnia
i z naszymi neuronami,
niż tylko myślenie o jedzeniu,
szukanie jedzenia i spożywanie go
przez cały dzień.
Dzięki gotowaniu, to co kiedyś było
główną wadą, ten potężny
niebezpiecznie drogi mózg
z mnogością neuronów,
teraz staje się główną zaletą,
kiedy możemy dostarczyć energii
dla wielu neuronów
i mamy czas
na używanie ich do interesujących rzeczy.
Myślę, że to wyjaśnia dlaczego mózg ludzki
stał się tak duży
i tak szybki w toku ewolucji,
pozostając tylko mózgiem ssaka naczelnego.
Z tym dużym mózgiem
utrzymywanym przez gotowanie
szybko przeskoczyliśmy
od surowych produktów do kultury,
rolnictwa, cywilizacji, sklepów spożywczych,
elektryczności, lodówek,
wszystkiego tego co współcześnie
pozwalają nam pozyskać całą energię,
której potrzebujemy na cały dzień,
siedząc w ulubionej restauracji fast food.
To co kiedyś było rozwiązaniem,
teraz stało się problemem
i próbujemy znaleźć rozwiązanie
w surowym jedzeniu.
Jaka jest więc przewaga ludzi?
Co my posiadamy
czego nie mają inne zwierzęta?
Moją odpowiedzią jest fakt,
że posiadamy najwięcej
neuronów w korze mózgowej
i jest to najprostszym wyjaśnieniem
naszych niezwykłych zdolności poznawczych.
Co sprawia, że robimy to
czego nie potrafią inne zwierzęta
i co uważam za zasadniczą przewagę,
która pozwala nam osiągnąć
największą liczbę neuronów w korze?
W dwóch słowach: gotujemy.
Żadne inne zwierzęta
nie gotują swojego pożywienia.
Myślę, że w ten sposób
staliśmy się ludźmi.
Badania ludzkiego mózgu z
mieniły moje myślenie o jedzeniu.
Patrzę na moją kuchnię
i kłaniam się jej
i dziękuję moim przodkom za wynalazek,
który prawdopodobnie uczynił nas ludźmi.
Dziękuję bardzo.
(Brawa)
O que tem o cérebro humano de tão especial?
Porque é que estudamos outros animais
em vez de serem eles a estudarem-nos?
O que tem ou faz um cérebro humano
que nenhum outro cérebro faz?
Quando me interessei por estas questões
há cerca de 10 anos,
os cientistas pensavam que sabiam
de que eram feitos os diferentes cérebros.
Embora baseando-se em muito poucas provas,
muitos cientistas pensavam que
todos os cérebros de mamíferos,
incluindo o cérebro humano,
eram feitos da mesma forma,
com um número de neurónios que era sempre
proporcional ao tamanho do cérebro.
Isto significa que dois cérebros do mesmo tamanho,
como estes dois, com uns respeitáveis 400 gramas,
deveriam ter um número semelhante de neurónios.
Se os neurónios são as unidades funcionais
processadoras de informação do cérebro,
então os donos destes dois cérebros
deveriam ter
capacidades cognitivas semelhantes.
E contudo, um é um chimpanzé,
e o outro é uma vaca.
Talvez as vacas tenham uma rica
vida mental interna e sejam tão espertas
que escolham não nos deixar percebê-lo,
mas nós comemo-las.
Penso que a maioria das pessoas concordará
que os chimpanzés são capazes
de comportamentos muito mais complexos,
elaborados e flexíveis do que as vacas.
Este é então o primeiro indicador de que
o cenário
"todos os cérebros são feitos da mesma forma"
não está muito correto.
Mas aceitemo-lo.
Se todos os cérebros
são feitos da mesma forma
e comparássemos animais
com cérebros de diferentes tamanhos,
cérebros maiores
deveriam possuir mais neurónios
do que cérebros mais pequenos,
e quanto maior o cérebro,
mais capacidade cognitiva
deveria ter quem o possui.
Então, o maior cérebro deveria ter também
a maior capacidade cognitiva.
Mas aqui vêm as más notícias:
o nosso cérebro,
não é o maior de todos.
Parece humilhante.
O nosso cérebro pesa entre 1,2 e 1,5 kg,
mas os cérebros de elefantes pesam
entre 4 e 5 kg,
e os cérebros de baleias
podem pesar até 9 kg,
e é por isso que os cientistas costumavam dizer
que o nosso cérebro deve ser especial
para explicar as nossas capacidades cognitivas.
Deve ser realmente extraordinário,
uma exceção à regra.
O deles pode ser maior,
mas o nosso é melhor,
e poderia ser melhor, por exemplo,
em que parece maior do que devia ser,
com um cortex cerebral
muito maior do que deveríamos ter
para o tamanho dos nossos corpos.
Isso dar-nos-ía cortex extra
para fazermos coisas mais interessantes
do que só operar o nosso corpo.
Isso porque o tamanho do cérebro
geralmente segue o tamanho do corpo.
Então a principal razão para dizer que
o nosso cérebro é maior do que devia ser
vem realmente de comparar-nos
aos grandes símios.
Os gorilas podem ser duas ou três vezes
maiores do que nós somos,
pelo que os seus cérebros também deviam ser
maiores do que os nossos,
mas, ao invés, é exatamente o contrário.
O nosso cérebro é três vezes maior
do que o cérebro do gorila.
O cérebro humano
também parece especial
na quantidade de energia que usa.
Mesmo pesando apenas 2% do corpo,
ele sozinho usa 25% de toda a energia
que o corpo precisa para funcionar por dia.
Isso são 500 calorias
de um total de 2000 calorias,
só para manter o cérebro a trabalhar.
O cérebro humano é maior do que deveria ser,
usa muito mais energia do que deveria,
pelo que é especial.
E aqui é onde a história
começa a incomodar-me.
Em Biologia, procuramos regras
que se apliquem a todos os animais
e à vida em geral,
então porque é que as regras da evolução
se aplicam a todos os outros
mas não a nós?
Talvez o problema estivesse
na presunção básica
de que todos os cérebros
são feitos da mesma maneira.
Talvez dois cérebros de tamanho similar
possam realmente ser feitos de
um número muito diferente de neurónios.
Talvez um cérebro muito grande
não tenha necessariamente mais neurónios
do que um cérebro
de tamanho mais modesto.
Talvez o cérebro humano
tenha realmente mais neurónios
do que qualquer outro cérebro,
independentemente do seu tamanho,
especialmente no córtex cerebral.
Então isto tornou-se para mim
a questão importante a responder:
quantos neurónios tem o cérebro humano,
e como se compara com outros animais?
Devem ter ouvido ou lido em qualquer lado
que nós temos
100 mil milhões de neurónios,
e há 10 anos, perguntei aos meus colegas
se sabiam de onde
tinha vindo este número.
Mas ninguém sabia.
Estive a procurar na literatura
pela referência original para este número,
e nunca a encontrei.
Parece que ninguém tinha realmente contado
o número de neurónios no cérebro humano,
ou em qualquer outro cérebro, já agora.
Então criei a minha própria forma
de contar células no cérebro,
e essencialmente consiste em
dissolver esse cérebro em sopa.
Funciona assim:
Pega-se num cérebro,
ou partes desse cérebro,
e dissolve-se num detergente,
que destrói as membranas celulares
mas mantém o núcleo da célula intacto,
pelo que acabamos com
uma suspensão de núcleos livres
que tem este aspeto,
como uma sopa clara.
Esta sopa contém todos os núcleos
que foram um dia o cérebro de um rato.
A beleza da sopa é que
por causa de ser uma sopa,
pode ser agitada e fazer esses núcleos
distribuírem-se homogeneamente no líquido,
pelo que, olhando agora ao microscópio
para apenas quatro ou cinco amostras
desta solução homogénea,
podemos contar núcleos,
e portanto dizer
quantas células tinha esse cérebro.
É simples, é direto,
e é muito rápido.
Usámos este método para contar neurónios
em dúzias de espécies diferentes até agora,
e parece que nem todos os cérebros
são feitos da mesma forma.
Pegando em roedores e primatas, por exemplo:
Em cérebros de grandes roedores,
o tamanho médio
do neurónio aumenta,
pelo que o cérebro
aumenta muito rapidamente
e ganha tamanho muito mais rápido
do que ganha neurónios.
Mas os cérebros de primatas
ganham neurónios
sem aumentar o tamanho médio do neurónio,
o que é uma forma muito económica
de adicionar neurónios ao cérebro.
O resultado é que o cérebro do primata
terá sempre mais neurónios do que
o cérebro de um roedor do mesmo tamanho,
e quanto maior o cérebro,
maior será esta diferença.
Bem, e então o nosso cérebro?
Descobrimos que temos, em média,
86 mil milhões de neurónios,
16 mil milhões dos quais
estão no córtex cerebral,
e se considerarmos que o córtex cerebral
é o local de funções como
a perceção e a lógica e
o raciocínio abstrato,
e que esses 16 mil milhões
é o máximo de neurónios
que qualquer córtex tem,
acho que esta é a explicação mais simples
para as nossas capacidades cognitivas notáveis.
Mas igualmente importante é o que
os 86 mil milhões significam.
Porque descobrimos que a relação
entre o tamanho do cérebro
e o seu número de neurónios
podia ser descrita matematicamente,
podíamos calcular
como o cérebro humano
seria se fosse feito como o cérebro de um roedor.
O cérebro de um roedor
com 86 mil milhões de neurónios
pesaria 36 kg.
Isso não é possível.
Um cérebro tão grande seria esmagado
pelo seu próprio peso,
e este cérebro impossível estaria
num corpo com 89 toneladas.
Não acho que se pareça connosco.
Isto traz-nos já
a uma conclusão muito importante,
que é que nós não somos roedores.
O cérebro humano não é
um grande cérebro de rato.
Comparados com um rato,
podemos parecer especiais, sim,
mas isso não é uma comparação justa de se fazer,
dado que sabemos que não somos roedores.
Somos primatas,
pelo que a comparação correta
é com outros primatas.
E aqui, se fizermos as contas,
descobrimos que o primata genérico
com 86 mil milhões de neurónios
teria um cérebro de cerca de 1,2 kg,
o que parece mesmo certo,
num corpo de cerca de 66 kg,
o que no meu caso é exatamente correto,
o que nos traz a uma
muito pouco surpreendente,
mas ainda incrivelmente importante conclusão:
eu sou uma primata.
E todos vós sois primatas.
E Darwin também era.
Adoro pensar que Darwin
teria realmente apreciado isto.
O seu cérebro, como o nosso,
foi feito à imagem do cérebro de outros primatas.
Portanto, o cérebro humano
pode ser notável, sim,
mas não é especial
no seu número de neurónios.
É apenas um grande cérebro de primata.
Penso que é um pensamento
muito humilde e sóbrio
que nos deve lembrar
do nosso lugar na Natureza.
Então, porque gasta tanta energia?
Bem, outras pessoas perceberam
quanta energia o cérebro humano
e o de outras espécies gastam,
e agora que sabíamos de quantos neurónios
cada cérebro era feito,
podíamos fazer as contas.
E pelos vistos quer o humano
quer outros cérebros
gastam aproximadamente o mesmo,
uma média de 6 calorias
por mil milhões de neurónios, por dia.
Pelo que o gasto total energético de um cérebro
é uma simples função linear
do seu número de neurónios,
e, pelos vistos, o cérebro humano
gasta quase tanta energia
como seria de esperar.
Então, a razão pela qual o cérebro humano
gasta tanta energia
é simplesmente porque
tem um enorme número de neurónios,
e por causa de sermos primatas
com muitos mais neurónios
para um certo tamanho corporal
do que qualquer outro animal,
o gasto relativo do nosso cérebro é maior,
mas só porque somos primatas,
não porque sejamos especiais.
Última questão, então:
Como é que obtivemos
este número notável de neurónios,
e em particular, se os grandes símios
são maiores que nós,
porque é que eles não têm cérebros
maiores do que nós, com mais neurónios?
Quando percebemos quão mais caro é
ter muitos neurónios no cérebro, pensei,
talvez haja uma razão simples.
Eles simplesmente
não conseguem dispor da energia
para terem simultaneamente um corpo grande
e um grande número de neurónios.
Então fizemos as contas.
Calculámos, por um lado,
quanta energia consegue um primata por dia
ao comer alimentos crus,
e por outro lado, quanta mais energia
um corpo de um certo tamanho gasta
e quanta energia um cérebro com
um certo número de neurónios gasta,
e olhámos para as combinações
entre o tamanho do corpo e
o número de neurónios cerebrais
que um primata pode suportar
se comer um certo número de horas por dia.
E o que descobrimos foi que
por causa dos neurónios
serem tão dispendiosos,
existe uma relação de compromisso entre
o tamanho corporal e o número de neurónios.
Então, um primata que coma oito horas por dia
pode suportar, quanto muito,
53 mil milhões de neurónios,
mas aí o seu corpo não pode ter mais
do que 25 kg.
Para pesar mais do que isso,
tem de abdicar de neurónios.
Pelo que ou tem um corpo grande
ou um grande número de neurónios.
Quando comemos como um primata,
não podemos suportar ambos.
Uma escapatória a esta limitação metabólica
seria gastar ainda mais horas por dia a comer,
mas isso torna-se perigoso,
e passado um certo ponto,
simplesmente não é possível.
Gorilas e orangotangos, por exemplo,
suportam cerca de
30 mil milhões de neurónios
gastando 8,5 horas por dia a comer,
e isso parece ser tanto quanto podem fazer.
9 horas de alimentação por dia
parece ser o limite prático para um primata.
Então e nós?
Com os nossos
86 mil milhões de neurónios
e 60 a 70 kg de massa corporal,
devíamos ter de gastar mais de 9 horas
por dia todos os dias a alimentar-nos,
o que não é exequível.
Se comêssemos como um primata,
não devíamos estar aqui.
Então, como chegámos aqui?
Bem, se o nosso cérebro gasta tanta energia
como devia, e se não podemos gastar
todas as horas acordados a comer,
então, realmente, a única alternativa
é de alguma forma tirar mais energia
da mesma comida.
E incrivelmente,
isso corresponde exatamente
ao que se acredita que
os nossos antepassados inventaram
há 1,5 milhões de anos atrás,
quando inventaram a cozinha.
Cozinhar é usar o fogo
para pré-digerir os alimentos
fora do corpo.
Alimentos cozinhados são mais moles,
sendo mais fáceis de mastigar
e de se tornar completamente em polpa
na nossa boca,
o que permite que sejam
completamente digeridos
e absorvidos nos intestinos,
o que os faz render mais energia
em muito menos tempo.
Então, cozinhar liberta tempo para fazermos
coisas muito mais interessantes com o nosso dia
e com os nossos neurónios
do que pensar só em comida,
procurar comida,
e devorar comida
durante todo o dia.
Por causa da cozinha, o que antes era
uma grande deficiência, este grande,
perigosamente dispendioso cérebro
com muitos neurónios,
podia agora tornar-se um grande valor,
agora que podíamos suportar
a energia para muitos neurónios
e o tempo para fazer
coisas interessantes com eles.
Acho que isto explica
porque é que o cérebro humano
cresceu até se tornar
tão grande tão rapidamente na evolução,
embora permanecendo só um cérebro de primata.
Com este grande cérebro
agora suportável pela cozinha,
fomos rapidamente dos alimentos crus à cultura,
agricultura, civilização, mercearias,
eletricidade, frigoríficos,
todas essas coisas que hoje
nos permitem obter toda a energia necessária
para o dia inteiro numa única visita
ao nosso restaurante de comida rápida favorito.
Então o que foi um dia a solução
tornou-se agora o problema,
e ironicamente, procuramos a solução
em comida crua.
Então qual é a vantagem humana?
O que é que nós temos
que nenhum outro animal tem?
A minha resposta é que temos o maior número
de neurónios no córtex cerebral,
e penso que é a explicação mais simples
para as nossas notáveis
capacidades cognitivas.
E o que é que fazemos
que nenhum outro animal faz,
e que eu acredito ter sido fundamental
para permitir-nos atingir aquele grande,
o maior número de neurónios no córtex?
Em duas palavras, nós cozinhamos.
Nenhum outro animal cozinha a sua comida.
Só os humanos o fazem.
E penso que foi assim que
pudemos tornar-nos humanos.
Estudar o cérebro humano mudou
a forma como penso sobre comida.
Agora olho para a minha cozinha,
e faço-lhe uma vénia,
e agradeço aos meus antepassados
por terem criado
a invenção que provavelmente nos fez humanos.
Muito obrigada.
(Aplausos)
O que o cérebro humano
tem de tão especial?
Por que nós estudamos outros animais
em vez de eles nos estudarem?
O que o cérebro humano tem ou faz
a mais que os outros?
Quando me interessei por
essas questões 10 anos atrás,
cientistas pensavam saber
de que eram feitos os cérebros.
Mesmo com base em pouca evidência,
pensavam que o cérebro dos mamíferos,
incluindo o humano,
fosse feito do mesmo modo,
com número de neurônios sempre
proporcional ao tamanho do cérebro.
Isto é, dois cérebros de mesmo tamanho,
como estes, com respeitáveis 400 gramas,
deveriam ter número similar de neurônios.
Se neurônios são unidades funcionais
de processamento de informação do cérebro,
então, os donos desses cérebros
deveriam ter habilidades
cognitivas semelhantes.
No entanto, um é um chimpanzé,
e o outro, uma vaca.
Quem sabe vacas têm uma vida
mental tão rica e são tão espertas
que preferem que não saibamos disso,
mas nós as comemos.
Penso que muitos concordam
que chimpanzés são capazes de agir
de forma muito mais complexa,
elaborada e flexível do que vacas.
Então, esse é o primeiro indício
de que: "cérebros são feitos
do mesmo modo",
não está correto.
Mas, continuemos.
Se todos fossem feitos do mesmo modo,
e se comparássemos animais
com cérebros de tamanhos diferentes,
cérebros maiores
deveriam ter mais neurônios
do que menores, e quanto maior o cérebro,
maior a capacidade cognitiva do seu dono.
Então, o maior cérebro de todos
deveria ser o mais cognitivamente capaz.
E aqui vem a má notícia:
Nosso cérebro não é o maior de todos.
É um paradoxo.
Nosso cérebro pesa de 1,2 kg a 1,5 kg,
mas o de elefante pesa de 4 kg a 5 kg,
e o de baleia pode chegar a 9 kg,
e é por isso que os cientistas diziam
que nosso cérebro tem que ser especial
para explicar nossa capacidade cognitiva.
Ele tem ser realmente extraordinário,
uma exceção à regra.
O deles pode ser maior,
mas o nosso é melhor,
e poderia ser melhor, por exemplo,
no que parece maior do que deveria,
com um córtex cerebral muito
maior do que deveríamos ter
para o tamanho do nosso corpo.
Assim teríamos córtex sobrando
para fazer coisas mais interessantes
além de comandar o corpo.
Isso por que o tamanho do cérebro
costuma seguir o do corpo.
Portanto, o principal motivo de dizer
que nosso cérebro é maior do que deveria,
vem de nos compararmos
aos grandes macacos.
Gorilas podem ser duas
a três vezes maiores que nós,
e o cérebro deles deveria ser
maior que o nosso,
no entanto, é o contrário.
Nosso cérebro é 3 vezes
maior que o de gorila.
O cérebro humano também parece especial
no consumo de energia.
Embora pese apenas 2% do corpo,
ele consome 25% de toda energia
usada pelo corpo por dia.
São 500 calorias de um total de 2 mil,
só para manter o cérebro funcionando.
Então, o cérebro humano
é maior do que deveria ser,
usa muito mais energia do que deveria,
portanto, é especial.
E aqui a história começou a me incomodar.
Na biologia, buscamos regras
que se apliquem aos animais
e à vida em geral,
então, por que as leis da evolução
se aplicam a todos, exceto a nós?
Talvez o problema estivesse na premissa
de que cérebros eram feitos do mesmo modo.
Talvez dois cérebros de mesmo tamanho
pudessem ser formados
com número diferente de neurônios.
Talvez um cérebro muito grande
não contivesse mais neurônios
do que um de tamanho mais modesto.
Talvez o humano contivesse mais neurônios
do que os outros, independente do tamanho,
especialmente no córtex cerebral.
Então, para mim, esta se tornou
a questão mais importante:
quantos neurônios o cérebro humano tem,
e como isso se compara a outros animais?
Talvez vocês tenham ouvido falar
que temos 100 bilhões de neurônios,
então, 10 anos atrás,
perguntei aos colegas
se sabiam de onde veio esse valor.
Mas ninguém sabia.
Pesquisei na literatura,
a origem desse número,
e nada encontrei.
Parece que ninguém havia contado,
o número de neurônios em humanos,
ou em qualquer outro ser.
Então, criei meu próprio modo
de contar células no cérebro,
e ele consiste
em transformar o cérebro em sopa.
Funciona assim:
Você pega um cérebro, ou partes dele,
e o dissolve em um detergente,
que destrói as membranas celulares
mas mantém intactos os núcleos celulares,
obtendo uma suspensão de núcleos livres
como esta,
como um caldo claro.
Esta sopa contém todos os núcleos
que já foram um cérebro de rato.
A beleza da sopa é que, por ser uma sopa,
você pode agitá-la e fazer esses núcleos
se distribuírem homogeneamente no líquido,
de modo que observando ao microscópio
apenas 4 ou 5 amostras dessa solução,
você pode contar os núcleos, e dizer
o número de células desse cérebro.
É simples, direto,
e muito rápido.
Usamos esse método para contar neurônios
de dúzias de espécies diferentes,
e concluímos que os cérebros
não são construídos da mesma forma.
Consideremos roedores e primatas:
Nos cérebros maiores dos roedores,
o tamanho médio
de neurônios aumenta,
então o cérebro infla rapidamente
e aumenta de tamanho mais rápido
do que ganha neurônios.
O de primata ganha neurônios
sem que o tamanho dos neurônios aumente,
em um modo econômico
de o cérebro ganhar neurônios.
Resultado: o cérebro de primata
terá sempre mais neurônios
que o de roedor de tamanho igual,
e quanto maior o cérebro,
maior a diferença.
Então, e o nosso cérebro?
Descobrimos que temos, em média,
86 bilhões de neurônios,
16 bilhões no córtex cerebral,
e se considerarmos que o córtex cerebral
é a sede de funções como
consciência, raciocínio lógico e abstrato,
e que 16 bilhões são o máximo de neurônios
de um córtex,
essa é a explicação mais simples
para nossa notável capacidade cognitiva.
Igualmente importante é o significado
dos 86 bilhões de neurônios.
Por termos descoberto que a relação
entre o tamanho do cérebro
e o número de neurônios
poderia ser descrito matematicamente,
pudemos calcular como o cérebro humano
seria se fosse como o de roedor.
O cérebro de um roedor
com 86 bilhões de neurônios
pesaria 36 kg.
O que seria impossível.
Um cérebro tão grande seria esmagado
pelo próprio peso,
e esse cérebro impossível
estaria em um corpo de 89 toneladas.
Acho que não se parece conosco.
O que nos leva a uma conclusão importante:
não somos roedores.
O cérebro humano
não é um cérebro grande de rato.
Comparado a um rato,
podemos parecer especiais,
mas a comparação é injusta,
pois não somos roedores.
Somos primatas,
então, o certo é comparar
a outros primatas.
E se você fizer as contas,
descobrirá que um primata qualquer
com 86 bilhões de neurônios
teria o cérebro de 1,2 kg,
o que parece correto
em um corpo de 66 kg,
o que é exatamente meu caso,
nos levando a uma conclusão
nada surpreendente
mas incrivelmente importante:
Eu sou um primata.
Todos vocês são primatas.
E Darwin também era.
Adoro pensar que Darwin
teria gostado muito disso.
O cérebro dele, assim como o nosso,
foi feito à imagem
de outros cérebros de primata.
Portanto, o cérebro humano é notável,
mas não é especial
quanto ao número de neurônios.
É apenas um cérebro grande de primata.
Acho que é um pensamento
muito humilde e sensato,
que nos lembra
de nosso lugar na natureza.
Então, por que ele consome tanta energia?
Outras pessoas descobriram
o custo energético do cérebro humano
e de outras espécies,
e como sabemos quantos neurônios
cada cérebro possui,
podemos fazer as contas.
E o resultado é que tanto o cérebro humano
quanto os outros gastam o mesmo,
uma média de 6 calorias
por bilhão de neurônios ao dia.
E o custo total de energia de um cérebro
é uma simples função linear
do seu número de neurônios,
e assim o cérebro humano
consome quase tanta energia
quanto deveria.
Portanto, a razão de o cérebro humano
consumir tanta energia
é por possuir muitos neurônios,
e porque somos primatas
com muito mais neurônios
para o nosso tamanho
do que os outros animais,
o custo de nosso cérebro é grande,
mas não é só por sermos primatas,
que somos especiais.
A última pergunta:
como chegamos a esse impressionante
número de neurônios?
e em especial, se grandes macacos
são maiores do que nós,
por que não têm cérebro maior
que o nosso, com mais neurônios?
Quando percebemos como é caro
ter tantos neurônios no cérebro, pensei,
talvez haja uma razão simples.
Eles não dispõem de energia
para um corpo grande
e um número alto de neurônios
Então fizemos as contas.
De um lado, calculamos
quanta energia um primata obtém por dia
comendo alimentos crus,
e de outro, quanta energia
um corpo de certo tamanho consome
e a energia que um cérebro
de certo número de neurônios consome,
e observamos as combinações
de tamanho do corpo
e número de neurônios no cérebro
que um primata obteria
se comesse por certo
número de horas por dia.
E descobrimos
que para os neurônios serem tão caros,
há uma compensação entre tamanho
do corpo e número de neurônios.
Então, um primata que come 8 horas por dia
pode dispor de um máximo
de 53 bilhões de neurônios,
mas seu corpo não poderia
pesar mais que 25 kg.
Para pesar mais que isso,
teria que ceder neurônios.
Então, ou tem um corpo grande
ou um número alto de neurônios.
Quando se come como primata,
não dá para ter ambos.
Uma saída para essa limitação metabólica
seria passar mais horas por dia comendo,
mas isso se torna perigoso,
e se passar de um ponto, fica impossível.
Gorilas e orangotangos,
obtém uns 30 bilhões de neurônios
comendo por 8 h e 30 min ao dia,
e isso parece ser o máximo que conseguem.
Nove horas de alimentação por dia
parece ser o limite de um primata.
E nós?
Com 86 bilhões de neurônios
e 60 a 70 kg de massa corporal,
teríamos que gastar mais de 9 horas
por dia comendo,
o que é impraticável.
Se comêssemos como primata
não estaríamos aqui.
Então, como chegamos aqui?
Se nosso cérebro consome tanta energia
quanto deveria, e não podemos passar
o tempo acordado nos alimentando,
a única alternativa,
é obter, de algum modo, mais energia
dos mesmos alimentos.
E isso coincide exatamente
com o que acreditamos
nossos ancestrais fizeram
há 1,5 milhões de anos,
quando inventaram o cozimento.
Cozinhar é usar o fogo
para pré-digerir alimentos fora do corpo.
Alimentos cozidos são mais macios,
mais fáceis de mastigar
e de amolecer na boca,
para serem totalmente digeridos
e absorvidos no intestino,
obtendo, assim, mais energia
em menos tempo.
Portanto, cozinhar nos libera tempo
para fazer coisas mais interessantes
com nosso dia
e nossos neurônios
do que apenas pensar em comida,
procurá-la e engoli-la
o dia todo.
Portanto, graças ao cozimento,
o que antes
era mais um risco, esse cérebro
grande e caro com muitos neurônios,
se tornou uma grande vantagem,
agora que podemos bancar energia
para tantos neurônios
e tempo para coisas interessantes.
Penso que isso explica
por que nosso cérebro
evoluiu rapidamente
até se tornar tão grande,
e ao mesmo tempo permanecendo
apenas um cérebro de primata.
Com um cérebro grande
obtido pelos alimentos cozidos,
passamos rapidamente
da comida crua à cultura,
agricultura, civilização, mercados,
eletricidade, geladeiras,
todas essas coisas que hoje
nos permitem conseguir energia necessária
para um dia inteiro em uma única ida
a nossa rede favorita de fast food.
Bom, o que antes era a solução,
agora é um problema,
e, ironicamente, buscamos a solução
nos alimentos crus.
Qual é a vantagem de sermos humanos?
O que possuímos
que nenhum outro animal possui?
Minha resposta é que
possuímos o maior número
de neurônios no córtex cerebral,
e essa é a explicação mais simples
para nossas notáveis
habilidades cognitivas.
E o que fazemos que
nenhum outro animal faz,
que acredito ter sido fundamental
para nos permitir chegar a tal número,
o maior de todos, de neurônios no córtex?
Em duas palavras: nós cozinhamos.
Nenhum outro animal cozinha os alimentos.
Só os humanos o fazem.
E é como nos tornamos humanos.
Estudar o cérebro humano mudou
minha opinião sobre os alimentos.
Agora eu olho minha cozinha,
faço uma reverência,
e agradeço a nossos ancestrais
o invento que provavelmente
nos tornou humanos.
Muito obrigada.
(Aplausos)
Ce e atât de special la creierul uman?
De ce studiem noi alte animale
dar nu ele pe noi?
Ce are sau face creierul uman
spre deosebire de alt creier?
Când au început să mă intereseze
aceste întrebări, acum 10 ani,
oamenii de știință credeau că știu
din ce erau făcute creierele.
Cu toate că existau foarte puține dovezi,
mulți cercetători credeau că toate creierele mamiferelor,
inclusiv creierul uman,
erau la fel,
cu un număr de neuroni care era mereu
proporțional cu mărimea creierului.
Înseamnă că două creiere de aceeași mărime,
ca acestea două, cu o greutate respectabilă de 400 g,
ar trebui să aibă același număr de neuroni.
Acum, dacă neuronii sunt unitățile funcționale
ale creierului pentru procesarea informației,
atunci 'posesorii' acestor două creiere
ar trebui să aibă abilități cognitive similare.
Și totuși, unul este un cimpanzeu,
iar celălalt e o vacă.
Poate că vacile au o viață mentală
internă cu bogată și sunt sunt atât de deștepte
încât aleg să nu ne lase să vedem acest lucru,
dar noi le mâncăm.
Cred că majoritatea oamenilor vor fi de acord
cu faptul că cimpanzeii sunt capabili de un comportament
cu mult mai complex, mai elaborat și mai flexibil decât vacile.
Acesta e un prim indiciu că
scenariul "toate creierele sunt la fel"
nu e tocmai corect.
Dar hai să continuăm șarada.
Dacă toate creierele ar fi la fel
și ai compara animale cu creiere de diferite mărimi,
creierele mai mari ar trebui să aibă mai mulți neuroni
decât creierele mai mici,
și cu cât e mai mare creierul
cu atât mai capabil cognitiv posesorul acestuia.
Deci cel mai mare creier ar trebui să fie
și cel mai apt cognitiv.
Și acum vestea proastă:
nu creierul nostru e cel mai mare.
Pare chiar ofensator.
Creierul nostru cântărește între 1.2 și 1.5 kg,
dar creierul elefanților cântărește între 2 și 5 kg,
iar creierul balenelor poate ajunge la 9 kg,
de aceea cercetătorii obișnuiau să spună
că poate creierul nostru e cu siguranță special
ca să justifice abilitățile cognitive.
Cu siguranță e extraordinar,
o excepție de la regulă.
Al lor e cu siguranță mai mare,
dar al nostru e mai bun,
și ar putea fi și mai bun, de exemplu,
părând mai mare decât ar trebui să fie,
cu un cortex cerebral mult mai mare
decât ar trebui să avem
la mărimea corpului nostru.
Asta ne-ar da cortex suplimentar
ca să facă mai multe lucruri interesante
decât doar să dirijeze corpul.
Asta pentru că mărimea creierului
e proporțională cu mărimea corpului.
Motivul principal pentru a susține că
creierul nostru e mai mare decât ar trebui să fie
rezultă din comparația noastră
și maimuțele mari.
Gorilele pot fi de 2-3 ori mai mari
decât noi,
așadar creierul lor ar trebui să fie
mai mare decât al nostru,
însă e tocmai invers.
Creierul nostru e de 3 ori mai mare
decât al unei gorile.
Creierul uman pare special
și prin energia pe care o folosește.
Deși reprezintă 2% din greutatea corpului,
el singur folosește 25% din toată energia
de care are nevoie corpul pe zi.
Înseamnă 500 de calorii dintr-un total de 2.000 cal,
doar ca să funcționeze.
Așadar creierul uman e mai mare decât ar trebui,
folosește mai multă energie decât ar trebui,
e, prin urmare, special.
Și aici povestea a început să mă preocupe.
În biologie căutăm reguli
care se aplică la toate animalele
și vieții în general,
deci de ce ar fi valabile regulile evoluției
pentru toată lumea, dar nu pentru noi?
Poate că problema constă în presupunerea
că toate creierele sunt alcătuite la fel.
Poate că două creiere de aceeași mărime
pot fi compuse
dintr-un număr foarte diferite de neuroni.
Poate că un creier foarte mare
nu are neapărat mai mulți neuroni
decât un creier mai modest ca mărime.
Poate creierul uman
are cel mai mare număr de neuroni
dintre toate creierele, indiferent de mărime,
în special în cortexul cerebral.
Pentru mine, aceasta a devenit
marea întrebare la care trebuia dat un răspuns:
câți neuroni are creierul uman,
și cum e în comparație cu alte animale?
Poate ați auzit sau ați citit pe undeva
că avem 100 de miliarde de neuroni,
așa că acum 10 ani, mi-am întrebat colegii
dacă știau de unde a apărut acest număr.
Însă nimeni nu știa.
Am tot căutat în literatura de specialitate
prima referire la acest număr,
dar nu am reușit să o găsesc.
Se pare că, de fapt, nimeni nu a numărat
neuronii din creierul uman
și nici în vreun alt creier.
Așa că am venit cu propriul meu mod
de a număra celulele din creier,
și, în esență, presupune
să dizolvi creierul într-un fel de supă.
Funcționează în felul următor:
iei un creier, sau părți ale acelui creier,
îl dizolvi în detergent,
care distruge membrana celulelor
dar păstrează nucleele intacte,
și ajungi să ai o suspensie de nuclee libere
care arată cam așa,
ca o supă semi-transparentă.
Această supă conține toate nucleele
care au fost cândva creierul unui șoarece.
Frumusețea unei suspensii este că
poți să o agiți și să faci acele nuclee
să se distribuie omogen în lichid,
astfel încât, uitându-te la microscop
la doar patru sau cinci mostre
din această soluție omogenă,
poți număra nucleele, și astfel să spui
câte celule a avut acel creier.
E simplu, direct,
și foarte rapid.
Am folosit această metodă
pentru a număra neuronii
unui număr mare de specii diferite,
și se pare că toate creierele
au o constituție diferită.
Să luăm rozătoarele și primatele ca exemplu:
la creierul rozătoarelor mai mari, mărimea medie
a neuronului crește,
deci creierul crește foarte repede
și își mărește dimensiunea
mult mai repede decât câștigă neuroni.
Dar creierul primatelor câștigă neuroni
fără ca neuronul mediu să devină mai mare,
iar acesta e un mod foarte econom
de a adăuga neuroni creierului.
Rezultatul e că la primate creierul
va avea întotdeauna mai mulți neuroni decât
cel al unei rozătoare de aceeași mărime,
și cu cât e mai mare creierul,
cu atât mai mare va fi diferența.
Cum rămâne cu creierul nostru?
Am aflat că avem, în medie,
86 de miliarde de neuroni,
din care 16 miliarde sunt în cortexul cerebral,
și dacă luați în considerare că lobii cortexului
asigură funcțiile cum sunt
conștiența și gândirea logică și abstractă,
iar dacă 16 miliarde reprezintă cei mai mulți neuroni
pe care îi are un cortex,
cred că asta e cea mai simplă explicație
pentru abilitățile noastre cognitive remarcabile.
Dar la fel de important e ceea ce reprezintă
cele 86 de miliarde de neuroni.
Deoarece am aflat că legătura
dintre mărimea creierului
și numărul de neuroni al acestuia
ar putea fi descrisă matematic,
am putea calcula cum ar arăta un creier uman
dacă ar fi compus la fel ca al unei rozătoare.
Creierul unei rozătoare cu 86 de milioane de neuroni
ar cântări 36 de kilograme.
Imposibil.
Un creier uriaș ca acesta ar fi zdrobit
de propria-i greutate,
iar acest creier imposibil ar merge
la un corp de 89 de tone.
Nu cred că arată ca noi.
Iar asta ne duce la o concluzie foarte importantă,
și anume că nu sunem rozătoare.
Creierul uman nu e un creier de șobolan.
În comparație cu un șobolan, părem într-adevăr speciali,
dar aceasta nu e o comparație corectă,
dat fiind că știm că nu suntem rozătoare.
Suntem primate,
așa că o comparație corectă ar fi cu alte primate.
Și, dacă faceți calculele,
veți afla că o primată generică
cu 86 de miliarde de neuroni
ar avea un creier de 1.2 kilograme,
ceea ce pare corect,
într-un corp cam de 66 de kilograme,
exact ca în cazul meu,
și ajungem, astfel, la o concluzie deloc surprinzătoare
dar totuși incredibil de importantă:
sunt o primată.
Și voi toți sunteți primate.
La fel și Darwin.
Îmi place să cred că Darwin
chiar ar fi apreciat acest lucru.
Creierul lui, la fel ca al nostru,
a fost făcut după imaginea altor creiere de primate.
Așadar creierul uman poate e remarcabil, da,
dar nu e special în ceea ce privește numărul de neuroni.
E doar un creier de primată mare.
Cred că acesta e un gând foarte umil,
care te aduce cu picioarele pe pământ,
lucru care ar trebui să ne reamintească
locul nostru în natură.
Atunci de ce necesită atât de multă enregie?
Ei bine, alții au aflat
câtă energie costă creierul uman
și cel al altor specii,
iar acum că știm din câți neuroni
e alcătuit fiecare creier, am putut face calculele.
Se pare că atât creierul uman
cât și alte creiere necesită la fel,
o medie de șase calorii
pe miliard de neuroni pe zi.
Costul energetic total al unui creier
e o funcție simplă, liniară
a numărului de neuroni,
și se pare că creierul uman
necesită la fel de multă energie cât te-ai aștepta.
Motivul pentru care creierul uman
are nevoie de atât de multă energie e pur și simplu pentru că
are un număr enorm de neuroni
și pentru că suntem primate
cu mult mai mulți neuroni pentru mărimea dată a corpului
decât orice alt animal,
costul relativ al creierului nostru e mare,
doar pentru că suntem primate,
nu pentru că suntem speciali.
Și acum ultima întrebare:
cum am ajuns la acest
număr remarcabil de neuroni,
și mai ales, dacă marile maimuțe
sunt mai mari decât noi,
de ce nu au un creier mai mare
decât al nostru, cu mai mulți neuroni?
Când ne-am dat seama cât de costisitor este
să ai o mulțime de neuroni în creier, m-am gândit,
poate că motivul e simplu.
Pur și simplu nu-și permit energia
și pentru un corp mare
și pentru un număr mare de neuroni.
Așa că am făcut calculele.
Pe de-o parte am calculat
câtă energie primește o primată pe zi
din mâncarea crudă,
iar pe de altă parte, câtă energie
necesită un corp de o anumită mărime
și câtă energie necesită un creier
cu un anumit număr de neuroni,
și am căutat combinații
între dimensiunea a corpului și numărul de neuroni
pe care și le-ar permite o primată
dacă ar mânca un număr de ore pe zi.
Iar ceea ce am aflat este că,
deoarece neuronii sunt atât de costisitori,
există un compromis între
mărimea corpului și numărul de neuroni.
O primată care mănâncă opt ore pe zi
își poate permite cel mult 53 de miliarde de neuroni,
dar corpul acesteia nu poate fi mai mare
de 25 de kilograme.
Ca să cântărească mai mult de atât,
ar trebui să renunțe la neuroni.
Așa că trebuie să aleagă fie un corp mare
fie un număr mare de neuroni.
Când mănânci precum o primată,
nu ți le poți permite pe amândouă.
O modalitate de a scăpa de această limitare metabolică
ar fi să petrecem chiar mai multe ore pe zi mâncând,
dar devine periculos,
și dincolo de un anumit punct,
e pur și simplu imposibil.
Gorilele și urangutanii, de exemplu,
își permit 30 de miliarde de neuroni
mâncând opt ore și jumătate pe zi,
și asta e cam tot ce pot să facă.
Nouă ore de hrănire pe zi
pare să fie limita practică pentru o primată.
Dar noi?
Cu cele 86 de miliarde de neuroni
și 60 până la 70 de kilograme masă corporală,
ar trebui să petrecem mai mult de nouă ore
hrănindu-ne în fiecare zi,
ceea ce nu e fezabil.
Dacă am mânca la fel ca o primată,
nu ar trebui să fim aici.
Și atunci, cum am ajuns aici?
Ei bine, dacă creierul nostru folosește atâta energie
cât ar trebui, și dacă nu putem să petrecem
fiecare oră din zi hrănindu-ne,
atunci singura alternativă,
e să luăm cumva mai multă energie
din aceleași alimente.
În mod remarcabil, asta se potrivește perfect cu ceea ce
se crede că au inventat strămoșii noștri
cu un milion și jumătate de ani în urmă.
când au inventat gătitul.
A găti înseamnă să folosești foc
pentru a predigera hrana în afara corpului.
Mâncărurile gătite sunt mai moi,
deci sunt mai ușor de mestecat
și de transformat într-un fel de pastă în gură,
asta permițându-le să fie digerate în întregime
și absorbite în intestine,
ceea ce le face să dea mult mai multă energie
în mult mai puțin timp.
Așadar gătitul ne oferă timp liber ca să facem
mult mai multe lucruri interesante cu ziua noastră
și cu neuronii noștri
decât doar să ne gândim la mâncare,
să căutăm și să înfulecăm mâncare
toată ziulica.
Prin urmare, datorită gătitului,
ceea ce a fost cândva
o mare responsabilitate, acest creier
mare, periculos de costisitor, cu o mulțime de neuroni,
ar putea să devină acum o achiziție majoră,
acum că ne-am putea permite
energia pentru o mulțime de neuroni
și timpul pentru a face lucruri interesante cu aceștia.
Cred că acest lucru explică de ce creierul uman
a devenit atât de mare atât de repede de-a lungul evoluției,
dar tot timpul rămânând doar un creier de primată.
Cu acest creier mare pe care ni-l permitem prin gătit,
am trecut rapid de la mâncare crudă la cultură,
agricultură, civilizație, magazine,
electricitate, frigidere,
toate acele lucruri care astăzi
ne permit să luăm toată energia
de care avem nevoie
pentru întreaga zi la o singură masă
la restaurantul fast food preferat.
Așadar, ceea ce era cândva o soluție
a devenit acum o problemă,
și, în mod ironic, căutăm soluția tocmai în mâncarea crudă.
Care e, deci, avantajul uman?
Ce avem noi
și nu are niciun alt animal?
Răspunsul meu e că avem cel mai mare număr
de neuroni în cortexul cerebral,
și cred că aceasta e cea mai simplă explicație
pentru abilitățile noastre cognitive remarcabile.
Și ce facem noi și niciun alt animal nu poate face,
și ceea ce cred că a fost fundamental
în a ne permite să ajungem la un număr
atât de mare, cel mai mare număr de neuroni în cortex?
În două cuvinte, noi gătim.
Niciun alt animal nu-și gătește mâncarea. Doar oamenii.
Și cred că așa am ajuns umani.
Studiul creierului uman a schimbat
perspectiva mea asupra mâncării.
Mă uit la bucătăria mea,
mă înclin în fața ei,
și le mulțumesc strămoșilor mei pentru
invenția care probabil ne-a făcut oameni.
Vă mulțumesc foarte mult.
(Aplauze)
Что же такого особенного
в человеческом мозге?
Почему мы изучаем других животных,
а не они изучают нас?
Что есть в человеческом мозге,
чего нет ни в каком другом?
Когда я задалась этими вопросами
около 10 лет назад,
учёные думали, что знают,
из чего состоит мозг различных особей.
И хотя их догадки
строились на очень скудных данных,
многие учёные думали,
что мозг всех млекопитающих,
в том числе и человека,
был устроен одинаково,
имея постоянное число нейронов,
которое всегда
пропорционально размеру мозга.
Это означает
что два мозга одного размера,
как вот эти, например,
весящие приличные 400 грамм,
должны иметь примерно одинаковое
количество нейронов.
Таким образом, если нейроны являются
функциональными составляющими мозга,
обрабатывающими информацию,
значит, их владельцы
должны иметь
схожие умственные способности.
Но, тем не менее,
один из них — шимпанзе,
а другой — корова.
Конечно, может быть, коровы обладают
богатой невидимой умственной жизнью,
и настолько умны,
что предпочитаю держать нас в неведении,
но ведь мы их едим.
Я думаю,
что большинство людей согласится,
что шимпанзе способны на более сложное
продуманное и адаптивное поведение,
чем коровы.
Таким образом, это является
свидетельством того, что история о том,
что «мозг всех живых существ
устроен одинаково»
в корне неверна.
Но всё же продолжим.
Если бы мозг всех живых существ
был бы устроен одинаково,
и нужно было бы сравнить животных
с мозгом разных размеров,
то мозг больших размеров всегда бы
располагал большим количеством нейронов,
чем тот, что меньше,
и, чем больше был бы мозг,
тем выше должны бы были быть
интеллектуальные способности обладателя.
Поэтому самый большой мозг
должен также обладать
и наивысшими
интеллектуальными способностями.
Но трагедия здесь в том,
что наш мозг не является самым большим.
Весьма досадно, не так ли?
Наш мозг весит от 1,2 до 1,5 кг,
мозг слона весит около 4-5 кг,
а мозг кита может достигать
веса вплоть до 9 кг.
Вот почему учёные раньше
часто прибегали к утверждению,
что «наш мозг особенный»,
тем самым обосновывая
наши умственные способности.
Они должны быть выдающимися,
исключением из правил.
Их мозг может быть больше,
но наш всё равно лучше,
и, допустим, что такое могло быть,
поскольку он кажется больше,
чем он должен быть,
с более толстой корой головного мозга,
чем теоретически должна быть
относительно размеров наших тел.
Таким образом, это даёт нам
дополнительную кору чтобы заниматься
более интересными вещами,
чем просто управлять нашим телом.
Это обусловлено тем, что размер мозга
обычно соответствует размерам тела.
Поэтому основное объяснение того, что
наш мозг больше,
чем ему следовало бы быть,
базируется на сопоставлении самих себя
с приматами.
Гориллы могут быть вдвое,
а то и втрое, больше нас,
значит, и их мозг
должен быть больше, чем наш,
но, тем не менее,
всё с точностью наоборот.
Наш мозг втрое больше,
чем мозг гориллы.
Человеческий мозг ещё интересен тем,
какое количество энергии он потребляет.
И хотя он обладает всего 2% массы тела,
он поглощает 25% всей энергии,
ежедневно требующейся нашему телу.
Из общих 2000 калорий 500 калорий идут
на поддержание
работоспособности нашего мозга.
Таким образом, человеческий мозг
больше, чем он должен быть,
он использует намного больше энергии,
чем должен,
то есть он — особенный.
Вот как раз в этот момент
меня и стала интересовать эта история.
В биологии мы ищем закономерности,
которым подчиняются
все живые организмы и жизнь в целом,
тогда почему законам эволюции
должны подчиняться все, кроме нас самих?
Возможно, проблема была
в изначальном предположении,
что мозг всех живых существ
устроен одинаково.
Может быть, два мозга одного размера
могут, на самом деле, иметь
совсем разное количество нейронов,
Может быть, и необязательно,
что очень большой мозг
имеет больше нейронов,
чем мозг более скромных размеров.
Может быть, человеческий мозг
имеет большее количество нейронов,
чем какой-либо другой,
независимо от его размеров,
особенно это касается
коры головного мозга.
Это стало для меня
очень любопытным вопросом:
Сколько нейронов в человеческом мозге,
и как это число соотносится
с другими животными?
Вы, вероятно,
слышали или читали где-нибудь,
что мы имеем около 100 млрд нейронов,
поэтому 10 лет назад,
я спросила своих коллег,
знают ли они,
как мы получили такое число.
Но никто не смог мне ответить
Я перерыла литературу,
чтобы найти
первоисточник этой информации,
но так и не смогла найти.
Казалось, что никто никогда
на самом деле-то и не считал
число нейронов человеческого мозга,
да и вообще
какого-либо мозга в принципе.
Поэтому, я придумала свой собственный
метод вычисления числа клеток в мозге,
и по сути своей он сводится
к растворению мозга
до состояния бульона.
Происходит это так:
Берём мозг, или часть этого мозга,
и растворяем его в растворителе,
который разрушает мембраны клеток,
но оставляет нетронутым ядро клеток,
поэтому, мы имеем раствор
свободных клеточных ядер,
который выглядит вот так,
как бульон.
Бульон содержит все ядра,
которые не так давно
были мышиным мозгом.
Так вот, гениальность бульона в том,
что его можно взболтать
и распределить ядра клеток
равномерно в растворе,
поэтому, рассмотрев в микроскоп
всего 4 или 5 образцов
этого однородного раствора,
мы можем посчитать ядра
и, тем самым, посчитать,
сколько клеток было в этом мозге.
Элементарно
и очень быстро.
Мы использовали этот метод
для подсчёта нейронов
уже десятков различных видов,
и, оказывается, у всех видов
мозг устроен по-разному.
Возьмём, например, грызунов и приматов.
По мере увеличения размеров грызуна
среднее число
нейронов мозга увеличивается,
то есть мозг быстро увеличивается,
в размере — гораздо быстрее,
чем в количестве нейронов.
У приматов же
увеличивается количество нейронов,
однако при этом
размер нейрона не изменяется,
и это очень практичный способ —
увеличить количество нейронов.
В результате, мозг примата
будет всегда располагать
большим количеством нейронов,
чем мозг грызуна такого же размера,
и чем больше размер мозга,
тем больше будет эта разница.
А что же тогда насчёт нашего мозга?
Мы обнаружили, что в среднем
у нас около 86 млрд нейронов,
16 млрд из которых
находятся в коре головного мозга,
и, если вы считаете,
что кора мозга является
центром таких функций,
как понимание,
логическое и абстрактное мышление,
и что 16 млрд
это самое большое число,
которое может быть
в коре головного мозга,
я думаю,
что это наипростейшее объяснение
наших выдающихся
умственных способностей.
Не менее важно знать,
что же означает число «86 млрд»
Так как мы доказали, что отношение
размера мозга к количеству нейронов
может быть выражено математически,
мы смогли рассчитать,
как бы выглядел мозг человека,
если бы он был устроен как у грызуна.
Мозг грызуна с теми же 86 млрд нейронов
весил бы 36 килограммов.
Это невозможно.
Мозг такого размера
был бы раздавлен
собственным весом,
и этому невероятному мозгу
потребовалось бы тело
массой 89 тонн.
Не думаю, что это хоть немного
похоже на нас.
Даже это приводит нас к важному выводу,
что мы — не грызуны.
Человеческий мозг —
это не огромный мозг крысы.
В сравнении с крысой,
мы, возможно кажемся особенными,
но это неправильное сравнение,
так как мы знаем, что мы не грызуны.
Мы — приматы,
поэтому правильным сравнением
было бы с приматами.
Так вот, если провести все вычисления,
выясняется, что средний примат
с 86 млрд нейронов
имел бы мозг весом 1,2 кг,
что кажется довольно правдоподобным,
имел бы тело около 66 кг,
что, в моем случае, прямо в точку.
Это приводит нас
к совершенно неудивительному,
но все же очень важному, выводу:
я — примат.
И вы все — приматы.
И Чарльз Дарвин тоже им был.
Мне нравится думать,
что Дарвин оценил бы это.
Его мозг, как и наш,
был построен по подобию
мозгов других приматов.
Значит, мозг человека
может быть особенным — да,
но он не отличается
количеством нейронов.
Это просто мозг крупного примата.
На мой взгляд, это очень усмиряющая
и отрезвляющая мысль,
которая должна нам напоминать
о нашем месте в природе.
Почему тогда наш мозг
поглощает так много энергии?
Другие учёные подсчитали,
сколько энергии
затрачивает человеческий мозг
и мозг других видов,
и теперь, зная число нейронов,
составляющих каждый мозг,
мы можем посчитать.
Выходит, что и человеческий мозг
и мозг любого другого вида затрачивает
примерно одинаковое количество —
в среднем 6 калорий
на млрд нейронов в день.
Значит, общее количество энергии мозга
это простая линейная функция,
зависящая от количества нейронов.
И оказывается,
что человеческий мозг затрачивает ровно
ожидаемое количество энергии.
Значит причина того,
почему человеческий мозг
затрачивает так много энергии в том,
что в нем большое число нейронов,
и потому что мы приматы
с намного большим числом
нейронов на данный размер тела,
чем какое либо другое животное.
Относительные затраты
нашего мозга велики,
но только потому что мы — приматы,
а не потому что мы — особенные.
Тогда последний вопрос:
как же мы получили
такое значительное число нейронов,
и особенно, если некоторые приматы
значительно больше нас,
почему их мозг не больше нашего
и не имеет большее число нейронов?
Когда мы осознали, во сколько обходится
такое число нейронов в мозге,
я обнаружила,
что может быть у этого простая причина.
У них просто не хватает энергии на то,
чтобы содержать и крупное тело,
и большое число нейронов.
Поэтому мы посчитали сначала,
какое количество энергии
получает примат в день
от поедания сырой еды,
а потом, сколько энергии
необходимо телу определённого размера
и, сколько необходимо
мозгу определённого размера,
и мы стали искать такое сочетание
размера тела и количества нейронов
которое смог бы себе позволить примат,
если бы он питался
определённое количество часов в день.
И вот что мы обнаружили:
так как нейроны очень энергозатратны,
есть баланс между
количеством нейронов и размерами тела.
Примат, который ест 8 часов в день,
может позволить себе
максимум 53 млрд нейронов,
но тогда его тело будет не больше
25-ти килограммов.
Чтобы набрать больший вес,
придётся жертвовать нейронами.
Поэтому выбор следующий —
либо крупное тело,
либо большое число нейронов.
Если питаться, как примат,
невозможно себе позволить и то и другое.
Способ обойти эти ограничения —
есть ещё большее
количество часов в день,
но это — опасно,
и на определённом этапе
просто переходит рамки возможного.
Гориллы и орангутанги, например,
обслуживают около 30 млрд нейронов
затрачивая 8 с половиной часов на еду,
и это наибольшее, что они могут.
9 часов в день на еду
фактический предел для примата.
Что же насчёт нас?
Имея 86 млрд нейронов
и массу тела 60-70 кг,
нам бы пришло питаться больше,
чем 9 часов в день,
что просто неосуществимо.
Если бы мы питались, как приматы,
нас бы не было здесь.
Так как же мы стали такими?
Ну, если наш мозг
затрачивает ровно столько энергии,
сколько он должен,
и если мы не можем потратить
каждый час бодрствования на прокорм,
тогда единственная альтернатива —
каким бы то ни было способом
получить больше энергии
из той же самой еды.
И это в точности совпадает с тем,
как наши предки вышли из этого положения
1,5 млн лет назад,
когда они изобрели приготовление пищи.
Готовить — это использовать огонь,
чтобы пре-переварить пищу вне наших тел.
Приготовленная пища мягче,
значит её легче жевать
и пережевать её
до состояния пюре во рту,
а это позволяет ей
полностью перевариваться
и всасываться в кишечнике,
что тем самым даёт большее количество
энергии в более короткие сроки.
Таким образом, приготовление пищи
освобождает время
для более интересных занятий
нам и нашим нейронам,
чем просто заниматься
мыслями о еде,
поисками еды, поглощением еды
весь день.
Благодаря приготовлению пищи,
то, что раньше было
значительной ответственностью,
этот большой,
чрезмерно энергозатратный мозг
с огромным числом нейронов
смог теперь стать значительным активом,
чтобы теперь мы смогли иметь
достаточно энергии для нейронов
и времени для интересных для них дел.
Это, я думаю, объясняет,
почему человеческий мозг
в ходе эволюции так быстро
достиг таких размеров,
в то же самое время
оставаясь просто мозгом примата.
Теперь, имея большой мозг,
доступный благодаря кулинарии,
мы стремительно перешли
от сыроедения к культуре,
сельскому хозяйству, цивилизации,
продуктовым магазинам,
электричеству, холодильникам,
и всем тем вещам, которые сегодня
позволяют нам получать
необходимую нам энергию
на весь день всего за одно посещение
вашего любимого фаст-фуда.
Что когда-то было решением,
теперь стало проблемой
и, по иронии мы ищем решение
в сыроедении.
В чем же человеческое превосходство?
Что есть у нас,
чего нет у других животных?
Мой ответ — самое большое количество
нейронов в коре головного мозга,
и я думаю, это самое лёгкое объяснение
наших выдающихся
умственных способностей.
И что же мы умеем,
чего не умеет ни одно другое животное,
и что было, по-моему,
основополагающим фактором,
который позволил нам это большее,
самое большое число нейронов?
В двух словах — мы готовим.
Ни одно другое животное
не готовит свою пищу. Только человек.
Я считаю, это то,
как нам удалось стать людьми.
Изучение человеческого мозга
изменило мои представления о еде.
Теперь я смотрю на свою кухню,
и я кланяюсь ей
и благодарю своих предков
за изобретение того,
что, возможно, и сделало
из обезьяны — человека.
Большое спасибо.
(Аплодисменты)
Zakaj so človeški možgani tako posebni?
Zakaj mi proučujemo druge živali
in ne one nas?
Kaj imajo človeški možgani,
česar nimajo nobeni drugi?
Pred desetimi leti sem se
začela zanimati za ta vprašanja,
in znanstveniki so mislili, da vedo,
kako so možgani sestavljeni.
Kljub malo dokazom,
so mnogi mislili,
da so možgani vseh sesalcev,
vključno s človeškimi,
sestavljeni na enak način,
s številom nevronov, ki je vedno
v sorazmerju z velikostjo možganov.
To pomeni, da bi dvoje enakih možganov
tako kot ti, ki tehtajo 400 gramov,
morali imeti podobno število nevronov.
Torej, če so nevroni
funkcionalne enote možganov,
ki obdelujejo informacije,
bi morala imeti lastnika teh možganov
podobne kognitivne zmožnosti.
Toda en je šimpanz,
drugi pa krava.
No, mogoče imajo krave
zelo živahno miselno življenje
in so tako pametne,
da to pred nami skrivajo,
toda jemo jih.
Mislim, da se bo večina strinjala,
da so šimpanzi zmožni
dosti bolj zapletenega,
izpiljenega in prilagodljivega
obnašanja kot krave.
To je torej prvi kazalec, da trditev
"vsi možgani so sestavljeni enako"
ni čisto pravilna.
Ampak vseeno se poigrajmo z njo.
Če bi bili vsi možgani enaki
in mi bi primerjali živali
z možgani različnih velikosti,
bi večji možgani
vedno morali imeti več nevronov
kot manjši možgani
in večji kot bi možgani bili,
bolj kognitivno sposoben
bi moral biti njihov lastnik.
Torej bi morali biti največji možgani
tudi najbolj sposobni.
Toda tu je slaba novica:
Naši možgani niso največji naokrog.
V bistvu je kar razburljivo.
Naši možgani tehtajo
med 1,2 in 1,5 kilograma,
slonovi možgani med 4 in 5 kilogrami
in kitovi možgani tudi do 9 kilogramov,
zato so se znanstveniki
zatekali k trditvi,
da so naši možgani nekaj posebnega.
Tako so lahko razložili
naše kognitivne zmožnosti.
Naši možgani morajo biti
res nekaj izrednega,
neka izjema k pravilu.
Njihovi možgani so morda večji,
toda naši so boljši
in bi bili boljši na primer v tem,
da se zdijo večji kot bi morali biti,
z dosti večjo površino
možganske skorje kot pričakovano
glede na velikost našega telesa.
Tako bi imeli več skorje,
da bi lahko počeli bolj zanimive stvari
kot pa le upravljali telo.
To je zato, ker velikost možganov
navadno sledi velikosti telesa.
Glavni razlog za trditev,
da so naši možgani večji kot bi morali biti,
v bistvu izhaja iz primerjave ljudi
z velikimi opicami.
Gorile so lahko
tudi do trikrat večje od nas,
torej bi njihovi možgani
morali biti večji kot naši,
v bistvu pa je ravno nasprotno.
Naši možgani
so trikrat večji od gorilinih.
Človeški možgani so tudi posebni,
kar se tiče porabe energije.
Čeprav možgani tehtajo
le dva odstotka telesa,
porabijo 25 odstotkov celotne energije,
ki jo naše telo na dan potrebuje.
To pomeni 500 od skupaj 2.000 kalorij
samo za delovanje naših možganov.
Človeški možgani so večji,
kot bi morali biti,
porabijo več energije, kot bi jo morali,
torej so posebni.
Tu pa me je nekaj zmotilo.
V biologiji iščemo pravila,
ki se nanašajo
na živali in življenje na splošno,
zakaj bi torej morala pravila evolucije
veljati za vse, le za nas ne?
Mogoče je problem v tem,
da je osnovna trditev,
da so vsi možgani sestavljeni enako.
Morda so dvoji podobno težki možgani
sestavljeni iz zelo različnega
števila nevronov.
Morda veliki možgani
nimajo nujno več nevronov
kot možgani bolj skromne velikosti.
Mogoče imajo človeški možgani
največ nevronov
od vseh možganov,
ne glede na njihovo velikost,
še posebej v možganski skorji.
Zame je to postalo
najpomembnejše vprašanje:
Koliko nevronov imajo človeški možgani
in kako je to število
primerljivo z drugimi živalmi?
Mogoče ste kje že slišali ali prebrali,
da imamo 100 milijard nevronov,
zato sem pred desetimi leti
svoje kolege vprašala,
ali vedo, od kod izhaja to število.
A nihče ni vedel.
Brskala sem po literaturi,
da bi našla izvirno omembo tega števila,
a je nikoli nisem našla.
Zdi se, da v bistvu še nihče ni štel
nevronov v človeških možganih,
pravzaprav še v nobenih možganih.
Zato sem iznašla
svoj način štetja celic v možganih,
in sicer možgane raztapljam v juho.
Tako deluje:
Vzamemo možgane ali dele možganov
in jih raztopimo v detergentu,
ki uniči celično membrano,
jedro pa pusti nedotaknjeno,
tako da dobimo suspenzijo prostih jeder,
ki izgleda takole -
kot bistra juha.
Juha vsebuje vsa jedra,
ki so nekoč bila mišji možgani.
No, prednost juhe je,
da jo lahko premešamo
in vsa jedra se homogeno
razporedijo v tekočini,
zato da lahko zdaj pod mikroskopom
v le štirih ali petih vzorcih
te homogene raztopine
preštejemo jedra
in tako vemo,
koliko celic so imeli ti možgani.
To je preprost
in tudi hiter postopek.
To metodo smo uporabili za štetje nevronov
pri ducatih različnih vrst do sedaj.
Izkazalo se je, da vsi možgani
niso sestavljeni enako.
Vzemimo na primer glodavce in primate:
V večjih možganih glodavcev
se povprečna velikost nevronov povečuje,
zato se možgani hitro napihnejo
in pridobijo na velikosti dosti hitreje
kot na nevronih.
Primati pa dobijo nevrone
ne da bi se povprečni nevroni povečali,
kar je zelo ekonomičen način
dodajanja nevronov k možganom.
Rezultat tega je,
da imajo možgani primatov
več nevronov
kot možgani glodavcev iste velikosti
in večji kot so možgani,
večja bo razlika.
Kako je torej z našimi možgani?
Odkrili smo, da imamo v povprečju
86 milijard nevronov,
od katerih je 16 milijard
v možganski skorji.
Če upoštevate, da je možganska skorja
središče funkcij, kot so zavedanje
ter logično in abstraktno mišljenje,
in da je 16 milijard največ nevronov
v kateri koli možganski skorji,
je po moje to najenostavnejša razlaga
za naše izredne kognitivne zmožnosti.
Toda prav tako je pomembno,
kaj teh 86 milijard nevronov pomeni.
Ker smo odkrili, da lahko razmerje
med velikostjo možganov
in številom njihovih nevronov
opišemo z matematičnimi odnosi,
smo lahko izračunali,
kakšni bi bili človeški možgani,
če bi bili zgrajeni kot možgani glodavcev.
Možgani glodavcev
s 86 milijardami nevronov
bi tehtali 36 kilogramov.
To ni možno.
Tako velike možgane bi uničila
njihova lastna teža
in ti možgani bi bili
v telesu, ki tehta 89 ton.
To ne izgleda ravno kot mi.
To nas privede
do že zelo pomembnega zaključka,
in sicer, da nismo glodavci.
Človeški možgani
niso veliki možgani podgane.
V primerjavi s podgano
seveda izgledamo posebni,
toda ta primerjava ni pravična,
saj vemo, da nismo glodavci.
Primati smo,
torej je bolj pravilna primerjava
z drugimi primati.
In če tu vse izračunate,
boste odkrili, da bi povprečni primat
s 86 milijardami nevronov
imel možgane,
ki bi tehtali okrog 1,2 kilograma,
kar se zdi ravno prav
za telo s približno 66-imi kilogrami,
kar velja ravno zame,
kar nas pripelje do nepresenetljivega,
toda izredno pomembnega zaključka:
Primat sem.
In tudi vi ste primati.
In tudi Darwin je bil.
Rada si mislim, da bi Darwin
zelo cenil te zaključke.
Njegovi možgani, tako kot naši,
so bili narejeni
po zgledu drugih primatov.
Človeški možgani so gotovo neverjetni,
toda naše število nevronov
ni nič posebnega.
Imamo le velike možgane primatov.
Mislim, da nas lahko ta misel strezni
in nas naredi bolj ponižne
ter nas spomni na naše mesto v naravi.
Zakaj nas potem možgani
stanejo toliko energije?
Drugi ljudje so ugotovili,
koliko porabijo človeški možgani
in koliko možgani drugih vrst.
Ko smo izvedeli, koliko nevronov
je v možganih, smo naredili izračun.
Izkazalo se je, da tako človeški možgani
kot možgani drugih vrst
porabijo skoraj enako,
v povprečju 6 kalorij
na milijardo nevronov na dan.
Skupna energijska poraba možganov
je preprosta linearna funkcija
števila njihovih nevronov
in izkazalo se je, da človeški možgani
porabijo prav toliko energije,
kot bi pričakovali.
Razlog, da človeški možgani
porabijo toliko energije,
je v tem, da imajo
veliko število nevronov.
Ker smo primati
z dosti več nevroni
glede na velikost telesa
kot katerakoli druga žival,
je tudi povprečna poraba možganov velika,
toda le zato, ker smo primati,
in ne, ker smo posebni.
Še zadnje vprašanje:
Kako smo prišli do tega
izrednega števila nevronov,
in natančneje, če so velike opice
večje od nas,
zakaj nimajo večjih možganov,
z več nevroni?
Ko smo se zavedli, kako drago je
imeti veliko nevronov v možganih,
sem sklepala,
da mogoče za to obstaja preprost razlog.
Opice si ne morejo privoščiti energije
za veliko telo
in za veliko število nevronov.
Zato smo se lotili računanja.
Izračunali smo,
koliko energije primati dobijo na dan
s surovo hrano,
koliko energije porabi
telo določene velikosti
in koliko energije porabijo možgani
z določenim številom nevronov.
Iskali smo kombinacije
velikosti telesa in števila nevronov,
ki bi si jih primati lahko privoščili,
če bi določeno število ur dnevno
porabili za prehrano.
Ugotovili smo,
da ker so nevroni tako dragi,
obstaja kompromis med velikostjo telesa
in številom nevronov.
Primati, ki se prehranjujejo
osem ur na dan,
si lahko privoščijo 53 milijard nevronov,
toda potem njihovo telo ne more presegati
25 kilogramov teže.
Če bi tehtali več,
bi se morali odpovedati nevronom.
Imamo lahko torej veliko telo
ali pa veliko število nevronov.
Če jemo kot primati,
si drugega ne moremo privoščiti.
En izhod iz te metabolične omejitve bi bil
porabiti še več ur na dan
za prehranjevanje,
toda to postane nevarno
in od neke točke ni več možno.
Gorile in orangutani
si na primer lahko privoščijo
30 milijard nevronov
s prehranjevanjem 8 in pol ur na dan,
kar se zdi največ kar lahko naredijo.
Devet ur na dan za hranjenje
se zdi stvarna omejitev za primate.
Kaj pa mi?
S 86 milijardami nevronov
in 60 do 70 kilogramov telesne mase
bi morali preživeti več kot 9 ur na dan
za prehranjevanje,
kar preprosto ni uresničljivo.
Če bi jedli kot primati,
nas ne bi bilo.
Kako smo potem prišli sem?
Če nas možgani stanejo toliko energije,
kot bi nas morali
in če ne moremo preživeti
vsake sleherne ure za hranjenje,
potem je edina alternativa
dobiti več energije
iz enake hrane.
In neverjetno,
o se pravzaprav ujema s tem,
kar so naši predniki najverjetneje izumili
pred enim in pol milijonom let,
ko so izumili kuhanje.
Kuhati pomeni uporabiti ogenj,
da predhodno predelamo hrano
preden ta vstopi v naše telo.
Kuhana hrana je mehkejša,
torej tudi lažja za žvečenje
in se v naših ustih lažje spremeni v kašo,
kar hrani dovoli,
da je popolnoma presnovljena
in se absorbira v naše črevo,
zaradi česar pridobimo
več energije v krajšem času.
Zaradi kuhanja pridobimo čas,
da svoj dan in svoje nevrone
porabimo za kaj bolj zanimivega,
kot da le mislimo na hrano,
iščemo hrano in goltamo hrano
ves ljubi dan.
Zaradi kuhanja
je nekdanja omejitev, ti ogromni,
nevarno dragi možgani
z veliko nevroni,
postala ogromna prednost.
Zdaj si lahko privoščimo
tako energijo za dosti nevronov
kot tudi čas,
da z njimi delamo zanimive reči.
Zato mislim, da to razloži,
zakaj so človeški možgani
postali tako veliki
tako hitro v evoluciji,
medtem ko so še vedno le možgani primatov.
Ker si zaradi kuhanja zdaj lahko privoščimo
tako velike možgane,
smo hitro prešli s surove prehrane
na kulturo,
kmetijstvo, civilizacijo, trgovine,
elektriko, hladilnike,
vse te reči, ki nam danes dovoljujejo
da dobimo energijo,
potrebno za celotni dan,
le z enim obiskom
svojega najljubšega kotička s hitro hrano.
Kar je nekoč predstavljalo rešitev,
je danes postalo problem
in ironično sami rešitev
iščemo v surovi prehrani.
Kaj pa je prednost ljudi?
Kaj imamo,
česar nima nobena druga žival?
Moj odgovor je, da imamo največje število
nevronov v možganski skorji
in po moje je to najlažja razlaga
za naše izjemne kognitivne sposobnosti.
In kaj mi delamo,
česar nobena druga žival ne počne,
in kar je postavilo temelje,
da smo lahko dosegli tako veliko,
največje število nevronov
v možganski skorji?
Z eno besedo - kuhamo.
Nobena druga žival si ne kuha hrane.
Le ljudje si jo.
In mislim, da smo zaradi tega
lahko postali ljudje.
Pri proučevanju človeških možganov
sem o hrani začela drugače razmišljati.
Zdaj pogledam svojo kuhinjo,
se ji priklonim
in se zahvalim svojim prednikom
za izum tega,
kar nas je verjetno naredilo človeške.
Hvala lepa.
(Aplavz)
Zašto je toliko poseban ljudski mozak?
Zašto mi proučavamo druge životinje,
umesto da one proučavaju nas?
Šta to ljudski mozak ima ili radi
što nijedan drugi mozak ne može?
Kada sam počela da se zanimam za ova
pitanja pre desetak godina,
naučnici su mislili da znaju kakvog su
sastava različiti mozgovi.
Iako je, u osnovi, bilo malo dokaza
mnogi naučnici su mislili
da su mozgovi sisara,
uključujući i ljudski mozak,
potpuno isto načinjeni,
sa brojem neurona
koji je oduvek
bio proporcionalan
veličini mozga.
To znači da dva mozga
istih veličina,
kao ova dva, od pristojnih
400 grama,
treba da imaju isti broj neurona.
Sada, ako su neuroni funkcionalne
prenosne jedinice informacija,
onda vlasnici ova dva mozga
treba da imaju iste
kognitivne sposobnosti.
A ipak, jedan vlasnik je šimpanza,
a drugi vlasnik je krava.
Sada, možda krave imaju
jako bogat
unutrašnji, duševni život i
toliko su pametne
da su odlučile da nam ne dozvole
da to shvatimo,
ali mi njih jedemo.
Mislim da bi se većina
ljudi složila
da su šimpanze sposobne
za mnogo složenije,
detaljnije i prilagodljivije
ponašanje nego krave.
Tako da je ovo prvi pokazatelj
da scenario tipa:
"Svi mozgovi su isto načinjeni",
nije baš prihvatljiv.
Ali, hajde da i mi
pretpostavimo isto.
Ako su svi mozgovi načinjeni isto,
i na vama je da poredite životinje
sa različitom veličinom mozga,
veći mozgovi bi uvek trebalo
da imaju više neurona
od manjih i što je mozak veći,
veće bi trebale da budu i kognitivne
sposobnosti njegovog vlasnika.
Tako da najveći mozak treba da bude
i najviše kognitivno sposoban.
Ali, evo loših vesti.
Naš mozak nije najveći
u okruženju.
Zvuči prilično uznemirujuće.
Naš mozak je težine između
1,2 i 1,5 kilograma,
ali mozak slona je težine
od četiri do pet kilograma,
a mozak kita može biti
težine i do 9 kilograma,
i zato su naučnici imali običaj
da pribegavaju tvrdnji,
da naši mozgovi mora
da su posebni,
jer to objašnjava naše
kognitivne sposobnosti.
Mora da je zaista izvanredan,
izuzetak od pravila.
Njihov je možda veći,
ali naš je bolji,
i može biti bolji,
na primer,
u tome, jer je veći nego
što treba da bude,
sa mnogo većim cerebralnim
korteksom nego što bi trebalo,
u odnosu na veličinu našeg tela.
Tako da nam ostaje višak korteksa
za neke interesantnije stvari
od samog funkcionisanja tela.
Veličina mozga
obično je srazmerna veličini tela.
Tako da glavni razlog što kažemo
da je naš mozak veći
nego što bi trebalo
u stvari dolazi iz poređenja ljudi
sa velikim majmunima.
Gorile mogu biti dva ili tri puta
veće nego što smo mi,
tako da bi njihovi mozgovi trebalo
isto tako da budu veći od naših,
ali u stvari je obrnuto.
Naš mozak je tri puta veći
od mozga gorile.
Ljudski mozak se isto tako čini poseban,
i u količini energije koju koristi.
Iako je težine samo dva procenta
od ukupne težine tela,
koristi 25 procenata ukupne energije
koju vaše telo zahteva da
bi funkcionisalo u jednom danu.
To je 500 kalorija
od ukupnih 2000 kalorija,
samo da bi mozak
bio u aktivnom stanju.
Znači, ljudski mozak je veći
nego što bi trebalo da bude,
koristi mnogo više energije
nego što je potrebno -
znači da je poseban.
I evo gde je priča počela da mi smeta.
U biologiji, mi tražimo pravila
koja primenjujemo na životinje
i život uopšte,
i zašto se onda pravila evolucije
primenjuju na sve ostale,
ali ne i na nas?
Možda je problem bio
u osnovnoj pretpostavci
da su svi mozgovi istog sastava.
Možda, dva mozga istih veličina,
u stvari, mogu biti sastavljeni od
različitog broja neurona.
Možda, veoma veliki mozak
nema i veći broj neurona
od manjeg mozga.
Možda ljudski mozak u stvari
ima najviše neurona
od bilo kog mozga,
nezavisno od veličine,
posebno u cerebralnom korteksu.
Tako da je ovo postalo za mene
važno pitanje na koje treba
da dam odgovor:
koliko neurona ljudski mozak ima,
i kako se to može porediti
sa drugim životinjama?
Možda ste čuli ili pročitali negde
da mi imamo 100 milijardi neurona,
i pre 10 godina, pitala sam
svoje kolege
da li možda znaju otkud
ova brojka.
Ali niko nije znao.
Malo sam kopala po literaturi
tražeći originalnu referencu za tu brojku,
i nikada je nisam mogla pronaći.
Izgleda da niko nije, u stvari,
nikada izbrojao
broj neurona u ljudskom mozgu,
ili bilo kom drugom mozgu.
Tako da sam pronašla sopstveni način
da izbrojim ćelije u mozgu,
i u osnovi, sastoji se u
rastvaranju mozga u supu.
To ovako funkcioniše:
mozak, ili delove mozga,
rastvorite u deterdžentu,
koji uništava ćelijske membrane
ali ćelijska jezgra ostaju netaknuta,
i na kraju završite sa
suspenzijom slobodnih jezgara
koja izgleda ovako,
kao bistra supa.
Ova supa sadrži sva jezgra
koja su nekada bila u mozgu miša.
Sada, prednosti supe su te
da je možete promućkati i naterati jezgra
da se pravilno rasporede u tečnosti,
tako da posmatranjem pod mikroskopom
samo četiri ili pet uzoraka
ovog homogenog rastvora
možete da izbrojite jezgra,
a potom i kažete
od koliko ćelija se mozak sastojao.
Jednostavno je i direktno,
i veoma brzo.
Tako da smo mi koristili tu metodu
da izbrojimo neurone
različitih vrsta,
i ispostavlja se da nisu svi mozgovi
istog sastava.
Uzmite glodare i primate,
na primer.
U većim mozgovima glodara,
prosečna veličina
neurona raste,
tako da se mozak uvećava
veoma brzo
i uvećava se mnogo brže nego
što postiže veći broj neurona.
Ali kod primata, mozak postiže
veći broj neurona
bez uvećavanja samog neurona,
što je prilično ekonomičan način
dodavanja neurona vašem mozgu.
Kao rezultat, mozak primata
će uvek imati više neurona od
mozga glodara koji je iste veličine,
i što je mozak veći,
veća će biti i razlika.
A, šta je onda sa
našim mozgovima?
Otkrili smo da mi u proseku imamo
86 milijardi neurona,
16 milijardi su u cerebralnom korteksu,
i ako uzmete u obzir da je
cerebralni korteks
glavni za funkcije,
kao što su:
svesnost, logično i
apstraktno rezonovanje,
i da je 16 milijardi najveći
broj neurona
koji bilo koji korteks sadrži,
mislim da je ovo najjednostavnije
objašnjenje
naših izvanrednih kognitivnih sposobnosti.
Ali isto tako važno je, šta znači uopšte
broj od 86 milijardi neurona.
Zato što smo pronašli
da veza između
veličine mozga i broja neurona
može biti matematički opisana,
možemo pokazati kako bi ljudski mozak
izgledao da je po sastavu
kao mozak glodara.
Tako da bi mozak glodara
sa 86 milijardi neurona
bio težine 36 kilograma.
To nije moguće.
Toliki mozak bi bio uništen
svojom težinom,
i takav mozak bi išao
uz telo težine od 89 tona.
Mislim da to ne liči na nas.
Tako da nas ovo već dovodi
do važnog zaključka,
koje glasi: mi nismo glodari.
Mozak ljudi nije veliki mozak pacova.
U poređenju sa pacovima,
mi možda izgledamo posebno,
ali to nije pravedno poređenje
znajući da mi nismo glodari.
Mi smo primati,
tako da je pravilno poređenje ono
sa drugim primatima.
I tu, ako odradite matematiku,
pronalazite da će primat
sa 86 milijardi neurona
imati mozak težine oko
1,2 kilograma,
što je i sasvim dovoljno,
za nekoga ko je težine od
nekih 66 kilograma,
što je u mom slučaju
potpuno tačno,
i to nas dovodi do veoma poznatog,
ali ipak neverovatno
značajnog zaključka:
Ja sam primat.
I svi vi ste primati.
Kao što je i Darvin bio.
Volim da mislim da bi Darvin
zaista cenio ovo.
Njegov mozak, kao i naš
napravljen je po ugledu
na druge primate.
Tako da ljudski mozak možda
jeste izvanredan, da,
ali nije poseban u pogledu
broja neurona.
Samo je to jedan veliki
mozak primata.
Mislim da je to jedna veoma
skromna i trezvena misao,
koja treba da nas podseti
koje je naše mesto u prirodi.
Zašto je onda potrebno
utrošiti toliko energije?
Neki ljudi su pronašli
koliko je energije potrebno
ljudskom mozgu
i mozgu nekih drugih vrsta,
i sada kada znamo koliko neurona
svaki mozak ima, možemo
primeniti matematiku.
Ispostavlja se da je
i za ljudske
i za mozgove drugih vrsta,
utrošak isti,
prosečno šest kalorija na
milijardu neurona, dnevno.
Tako da je ukupni,
energetski utrošak
jednostavna, linearna funkcija
broja neurona,
i ispostavilo se da ljudski mozak
troši onoliko energije
koliko se i očekivalo.
Tako da je razlog zbog
kojeg ljudski mozak
troši toliko energije,
jednostavan,
jer ima veliki broj neurona,
i zato što smo mi primati
sa mngo većim brojem neurona
u odnosu na veličinu tela
od bilo koje druge vrste,
relativna potrošnja našeg
mozga je ogromna
ali samo zato jer smo mi primati,
ne zato što smo posebni.
Poslednje pitanje, onda:
kako smo se mi zadesili sa ovako
velikim brojem neurona,
iako su veliki majmuni
veći od nas,
zašto oni nemaju veći mozak,
sa više neurona?
Kada smo shvatili koliko je zahtevno
imati puno neurona u mozgu,
možda je razlog jednostavan.
Oni ne mogu da priušte
dovoljno energije
i za ogromna tela i za
veliki broj neurona.
Tako da smo
odradili matematiku.
Izračunali smo, sa jedne strane,
koliko je energije potrebno
sisaru dnevno,
ako se hrane sirovom hranom,
i sa druge strane, koliko energije
za telo određene veličine.
i koliko je energije potrebno mozgu
koji ima određeni broj neurona,
i tragali smo za kombinacijom
veličine tela i broja neurona
koje primat sebi može priuštiti
ako jede određen broj sati dnevno.
I ono što smo pronašli je to
da su neuroni veoma skupi.
Postoji kompromis između
veličine tela i broja neurona.
Tako da primat koji jede
osam sati dnevno
može najviše priuštiti
53 milijarde neurona,
ali onda telo ne može postati teže
od 25 kilograma.
Veća težina
znači i manji broj neurona.
Tako da ili je telo veće
ili je veći broj neurona.
Kada se hranite kao primati,
ne možete sebi priuštiti
i jedno i drugo.
Jedini izlaz iz ovakvih postavljenih
metaboličkih granica
bi bio: još više sati utrošiti na ishranu,
ali to već postaje opasno,
i posle određene granice,
nije ni moguće.
Gorile i orangutani, na primer,
mogu priuštiti sebi
30 milijardi neurona,
provodeći dnevno
8 i po sati u jelu,
i to je izgleda i najviše što mogu.
Devet sati hranjenja dnevno,
izgleda da je realna granica,
koja je postavljena za primate.
Šta je sa nama?
Sa naših 86 milijardi neurona
i od 60 do 70 kilograma telesne mase,
trebalo bi da provodimo preko devet sati
svakog dana, hraneći se,
što prosto, nije izvodljivo.
Da jedemo kao primati,
ne bi trebalo da budemo ovde.
Kako smo u stvari dospeli ovde, onda?
Pa, ako našim mozgovima treba energije
koliko je potrebno, i ako
ne možemo da provedemo
svaki sat tokom dana, hraneći se
onda je jedina mogućnost, zaista
da nekako dobijemo više energije
iz iste hrane.
I izvanredno, to se poklapa upravo
sa otkrićem naših predaka
pre milion i po godina,
kada su i izumeli kuvanje.
Kuvanje znači koristiti vatru
da bi se hrana mogla bolje svariti.
Kuvana hrana je mekša, tako da je
lakša da se žvaće
i potpuno se pretvara
u kašu u ustima,
tako da može biti potpuno svarena
i apsorbovana u stomaku,
što za kraće vreme donosi mnogo
više energije u mnogo kraćem vremenu.
Tako da kuvanje nama štedi
vreme da bismo radili
neke mnogo interesantnije
stvari u našem danu
i sa našim neuronima,
da ne bismo samo razmišljali o hrani,
tragali za hranom i gutali hranu
po čitav dan.
I tako, zbog kuvanja, ono što je
nekada bila velika odgovornost,
ovako veliki
veoma skup mozak
sa puno neurona,
sada može postati naše glavno oruđe,
sad kada možemo priuštiti
i energiju za puno neurona
i vreme, da bismo uradili
zanimljive stvari sa njima.
Tako da ja mislim ovo objašnjava
zašto je ljudski mozak
tako brzo postao razvijen
tokom evolucije,
a sve vreme ostajući
samo mozak primata.
Sa ovako velikim mozgom, kojeg možemo
i koristiti, zahvaljujući kuvanju,
munjevito smo prešli
sa sirove hrane na kulture,
poljoprivredu, civilizaciju, bakalnice,
elektricitet, frižidere,
sve te stvari koje nam danas
omogućavaju da priuštimo
svu potrebnu energiju
za ceo dan, samo u jednom obroku
u omiljenom lancu brze hrane.
Tako da, ono što je nekada bilo rešenje,
sada postaje problem,
i ironično, to rešenje tražimo
u sirovoj hrani.
I šta je prednost ljudi?
Šta je to što mi imamo,
a nijedna druga životinja nema?
Moj odgovor je da imamo najveći broj
neurona u cerebralnom korteksu,
i mislim da je to
najjednostavnije objašnjenje
za naše izuzetne kognitivne sposobnosti.
A šta je ono što mi radimo,
a nijedna druga životinja ne radi
i što mislim da je bilo fundamentalno
da bismo uopšte mogli
da dosegnemo taj veliki,
najveći broj neurona
u moždanoj kori?
Dve reči: mi kuvamo.
Nijedna druga životinja ne kuva
svoju hranu. Samo ljudi to rade.
I ja mislim da smo upravo tako mi
i postali ljudi.
Proučavanje ljudskog mozga je promenilo
način na koji razmišljam o hrani.
Sada pogledam u svoju kuhinju
i klanjam se,
i zahvaljujem našim precima
što su nabasali
na otkriće koje nas je verovatno
i načinilo ljudima.
Hvala vam mnogo.
(Aplauz)
Vad är så speciellt
med den mänskliga hjärnan?
Varför är det så
att vi studerar andra djur
istället för att de studerar oss?
Vad har, eller gör en mänsklig hjärna
som ingen annan hjärna gör?
När jag blev intresserad av detta
för ungefär 10 år sedan,
trodde forskarna att de visste
hur olika hjärnor var byggda.
Då det var baserat på få bevis,
trodde forskare att alla däggdjurshjärnor
inklusive den mänskliga hjärnan,
var byggda på samma sätt,
med ett antalet neuroner som
var proportionell
med storleken på hjärnan.
Det innebär att två lika stora hjärnor,
som dessa två, med vikten 400 gram,
borde ha samma antal neuroner.
Så, om neuronerna fungerar som
informationsprocessorer i hjärnan,
så borde innehavarna
av dessa två hjärnor,
ha liknande kognitiva förmågor.
Men ändå, är den ena en schimpans,
och den andra en ko.
Nu har kanske kor ett väldigt rikt
inre mentalt liv och är så smarta
att de väljer att inte låta oss inse det,
men vi äter dem.
Jag tror att de flesta håller med
om att schimpanser har tillgång
till mer komplexa, utvecklande
och flexibla beteenden än vad kor är.
Så detta är första indikationen att
"alla hjärnor är gjorda
på samma sätt"-scenariot
inte riktigt stämmer.
Men låt oss spela med.
Om alla hjärnor var byggda på samma sätt
och man skulle jämföra djur
med olika stora hjärnor,
så skulle stora hjärnor
alltid ha fler neuroner
än små hjärnor, och ju större hjärna,
desto fler kognitiva färdigheter
skulle dess ägare ha.
Så den största hjärnan, skulle alltså vara
den med störst kognitiv förmåga.
Och här kommer dåliga nyheter:
Vår hjärna, inte den största.
Det verkar ganska irriterande.
Vår hjärna väger mellan 1,2 och 1,5 kilo,
men en elefants hjärna
väger mellan 4 och 5 kilo,
och en valhjärna kan väga upp till 9 kilo,
vilket är anledningen till att forskare
brukade dra till med att säga
att vår hjärna måste vara speciell
för att förklara våra kognitiva förmågor.
Den måste verkligen vara enastående,
ett undantag från regeln.
Deras är kanske större, men vår är bättre
och den kunde vara bättre, till exempel
genom att den verkar större än den borde.
med en mycket större hjärnbark
än vad vi borde ha,
för vår kroppsstorlek.
Det skulle ge oss extra hjärnbark
att göra intressantare saker
än att sköta driften av kroppen.
Detta är för att hjärnans storlek
vanligtvis följer storleken på kroppen.
Så huvudorsaken till att säga
att vår hjärna är större än den borde vara
kommer från jämförelser av oss själva
med stora apor.
Gorillor kan vara 2-3 gånger större än vi,
och borde då ha större hjärnor än vi.
men istället är det tvärt om.
Vår hjärna är 3 gånger större
än en gorillahjärna.
Den mänskliga hjärnan
verkar också speciell
gällande energimängd
som den använder.
Även om den endast utgör
2 procent av kroppens vikt
använder den 25 procent av all energi
som kroppen behöver
för att fungera per dag.
Det är 500 kalorier
av totalt 2000 kalorier.
enbart för att hålla din hjärnan i arbete.
Så, den mänskliga hjärnan
är större än den borde vara,
den använder mer energi än den borde,
så den är speciell.
Och här började
den här historien störa mig.
Inom biologin letar vi efter regler
som är giltiga för alla djur
och till livet i allmänhet,
så varför skulle evolutionens lagar
gälla alla andra, men inte oss?
Kanske problemet var uppfattningen att
alla hjärnor var gjorda på samma sätt.
Kanske två lika stora hjärnor
kan vara gjorda av olika antal neuroner.
Stora hjärnor kanske
inte alls måste ha fler neuroner
än en hjärna av mer blygsam storlek.
Kanske har den mänskliga hjärnan
flest antal neuroner
av alla hjärnor, oavsett storleken,
speciellt i hjärnbarken.
Så för mig blev
den viktiga frågan att besvara:
Hur många neuroner
har den mänskliga hjärnan,
och hur är det jämförbart
med andra djur?
Nu har du kanske hört eller läst
att vi har 100 miljarder neuroner,
så för 10 år sedan
frågade jag mina kollegor
om de visste var siffran kom ifrån.
Men ingen visste.
Jag har letat i litteratur
efter den ursprungliga referensen,
men kunde aldrig hitta den.
Det verkade som om ingen
faktiskt hade räknat
den mänskliga hjärnans neuroner,
eller i någon annan hjärna
heller för den delen.
Så jag kom på ett eget sätt
att räkna celler i hjärnan,
och det bestod i huvudsak av
att lösa upp hjärnan till soppa.
Det fungerar så här:
Man tar en hjärna, eller delar av hjärnan,
och löser upp den i diskmedel,
som förstör cellmembranen,
men lämnar cellkärnan intakt,
då får man en lösning med fria cellkärnor,
som ser ut så här,
som en klar soppa.
Den här soppan innehåller alla kärnor
som en gång var en mushjärna.
Det fina med en soppa är
att eftersom det är soppa,
kan man skaka om den och få kärnorna
jämt fördelade i vätskan,
och genom att titta i ett mikroskop
på endast 4-5 prov av denna vätska,
kan man räkna kärnorna och därmed säga
hur många celler den hjärnan hade.
Det är enkelt, okomplicerat
och det går snabbt.
Vi har använt metoden
och räknat neuronerna
i ett dussintal olika arter hittills,
och det visade sig att alla hjärnor
inte är gjorda på samma sätt.
Om vi tar gnagare och primater.
I större gnagarhjärnor, ökar
neuronernas medelstorlek,
så hjärnans fylls väldigt snabbt
och hjärnans storlek ökar snabbare
än den ökar antalet neuroner.
Men primater ökar neuronantalet
utan att neuronerna blir större,
vilket är ett ekonomiskt sätt
att få fler neuroner i hjärnan.
Resultatet är att en primathjärna
alltid har fler neuroner
än en gnagarhjärna av samma storlek,
och ju större hjärnorna är,
desto större kommer skillnaden att bli.
Hur är det då med våra hjärnor?
Vi kom fram till att vi har
cirka 86 miljarder neuroner,
av vilka 16 miljarder finns i hjärnbarken,
och om man beaktar att det i hjärnbarken
finns funktioner som
medvetenhet, logiskt
och abstrakt resonemang,
och att 16 miljarder
är det största antal neuroner
som någon hjärnbark har,
är detta den enklaste förklaringen
till våra anmärkningsvärda
kognitiva förmågor.
Lika viktigt är
vad de 86 miljarder neuronerna betyder.
Då vi fann att förhållandet
mellan storleken på hjärnan
och antalet neuroner
kan beskrivas matematiskt,
kunde vi beräkna
hur den mänskliga hjärnan
skulle se ut om den var konstruerad
som en gnagarhjärna.
En gnagarhjärna med 86 miljarder neuroner
skulle väga 36 kilo.
Det är inte möjligt.
En så stor hjärna skulle krossas
av sin egen vikt,
och denna omöjliga hjärna
skulle finnas i en kropp på 89 ton.
Jag tycker inte det ser ut som oss.
Så detta för oss
till en väldigt viktig slutsats,
vilken är att vi inte är gnagare.
Den mänskliga hjärnan
är inte en stor råtthjärna.
Jämfört med en råtta,
är vi kanske speciella,
men det är inte en rättvis jämförelse,
eftersom vi vet att vi inte är gnagare.
Vi är primater,
så den korrekta jämförelsen
är med andra primater.
Och då, om du beräknar,
kommer du att finna
att den genomsnittliga primaten
med 86 miljarder neuroner
borde ha en hjärna på ca 1,2 kilo,
vilket verkar precis rätt,
i en kropp på 66 kilo
vilket i mitt fall är exakt rätt,
vilket för oss till en inte så förvånande,
men fortfarande väldigt viktig slutsats:
Jag är en primat,
och alla ni är primater!
Och det var också Darwin.
Jag tror att Darwin verkligen
hade uppskattat detta.
Hans hjärna, precis som våra,
var uppbyggd som andra primathjärnor.
Så den mänskliga hjärnan
är kanske märkvärdig,
men den är inte speciell
på grund av antalet neuroner.
Det är endast en stor primathjärna.
Jag tycker det är en tanke
att bli ödmjuk inför
som kan påminna oss
om vår plats i naturen.
Varför behöver den så mycket energi då?
Andra har kommit fram till
hur mycket energi våra hjärnor
och andra arters behöver,
och nu vet vi hur många neuroner
varje hjärna består av, kan vi ju beräkna.
Och det visar sig att både mänskliga
och andra hjärnor behöver
ungefär lika mycket,
ett genomsnitt på 6 kalorier
per miljard neuroner per dag.
Så den totala energiåtgången för en hjärna
är en enkel linjär funktion
av dess antal neuroner,
och det visar sig
att den mänskliga hjärnan
behöver just så mycket energi
som förväntat.
Så anledningen till
att människans hjärna
behöver så mycket energi är för att
den har ett stort antal neuroner.
och för att vi är primater
med många fler neuroner
för en given kroppsvikt
än något annat djur,
är den relativa kostnaden
för vår hjärna stor,
för att vi är primater,
inte för att vi är speciella.
Sista frågan: hur kom vi över ett
så anmärkningsvärt stort antal neuroner,
och i synnerhet, om stora apor
är större än vi,
varför har de inte större hjärnor
än vi har, med fler neuroner?
När vi insåg hur stor kostnaden är
att ha många neuroner
i hjärnan, då tänkte jag
att det kanske finns en enkel orsak.
De har inte råd med energin
både till en stor kropp
och ett stort antal neuroner.
Så vi gjorde en beräkning.
Vi beräknade å ena sidan
hur mycket energi en primat får per dag
från att äta "raw food",
å andra sidan, hur stor energikostnad
en kropp av en viss storlek har.
och hur mycket energi en hjärna
med ett visst antal neuroner kräver,
och vi tittade på kombinationer
av kroppsstorlek och hjärnneuroner
som en primat kan klara av
om den äter
ett visst antal timmar per dag.
Och det vi kom fram till var
eftersom neuroner är så kostsamma
finns det en avvägning
mellan kroppsstorlek och antal neuroner.
Så en primat som äter 8 timmar per dag
kan endast klara av 53 miljarder neuroner,
men då kan kroppen inte bli större
än 25 kilo.
För att väga mer än så,
måste den offra neuroner.
Så det är antingen en stor kropp
eller ett stort antal neuroner.
När du äter som en primat,
kan du inte kosta på dig båda.
En väg ur denna metabola begränsning
skulle vara att ägna
ännu fler timmar per dag åt att äta,
men det blir farligt
och till slut helt omöjligt.
Gorillor och orangutanger,
kan kosta på sig 30 miljarder neuroner
genom att ägna 8,5 timmar
per dag åt att äta
och det verkar som om det är
så mycket som de kan klara.
9 timmars ätande per dag
verkar vara den praktiska begränsningen
för en primat.
Hur är det med oss?
Med våra 86 miljarder neuroner
och 60 till 70 kilos kroppsvikt,
skulle vi ha behövt använda
mer än 9 timmar
per dag, varje dag, med att äta,
vilket inte är genomförbart.
Om vi åt som en primat,
skulle vi inte vara här.
Hur kom vi då hit?
Om vår hjärna kräver så mycket energi
och vi inte kan tillbringa
varje vaken stund av dagen med att äta,
då är det enda alternativet,
att på något sätt få ut mer energi
ur samma mat.
Och otroligt nog är det precis
vad våra förfäder troligtvis uppfann
för 1,5 miljoner år sedan,
när de uppfann matlagning.
Att laga mat, innebär att använda eld
för att för-smälta maten utanför kroppen.
Lagad mat är mjukare och lättare att tugga
och blir fullständigt till mos i munnen,
vilket gör att den blir helt sönderdelad
och absorberad i tarmarna,
vilket gör att de ger
ett betydligt större energiutbyte
på kortare tid.
Så matlagning frigör tid för oss att göra
mycket mer intressanta saker med vår dag
och med våra neuroner
än att tänka på mat,
leta efter mat och glufsa i oss mat
hela dagen.
Så på grund av matlagning,
blev det som en gång var
en stor belastning, denna stora,
farligt dyra hjärna med många neuroner,
kunde nu bli en viktig tillgång,
nu med energin för både många neuroner
och tid att göra intressanta saker.
Detta förklarar varför vår hjärna
växte sig stor, så snabbt i evolutionen,
medan den fortfarande
endast var en primathjärna.
Med denna stora hjärna
som blev möjlig på grund av matlagning,
färdades vi snabbt
från rå mat till kultur,
jordbruk, civilisation, matvarubutiker,
elektricitet, kylskåp
alla dessa saker som idag
tillhandahåller oss med energi
för hela dan på en enskild måltid
på ditt bästa snabbmatsställe.
Så det som en gång var en lösning
har nu blivit problemet.
Ironiskt nog
söker vi lösningen i "raw food".
(Skratt)
Så vad är det mänskliga övertaget?
Vad är det som vi har
som inget annat djur har?
Mitt svar är att vi har
det största antalet
neuroner i hjärnbarken,
vilket jag tror är förklaringen
till våra anmärkningsvärda
kognitiva förmågor.
Vad är det som vi gör
som inga andra djur gör
och som jag tror var grundläggande
för oss att uppnå detta stora,
största antal neuroner i hjärnbarken?
Med tre ord, vi lagar mat.
Inget annat djur lagar sin mat.
Endast människor gör det.
Och jag tror det var så vi blev människor.
Att studera hjärnan har ändrat
mina tankar om mat.
När jag ser nu på mitt kök,
jag bugar för det
och tackar mina förfäder för uppfinningen
som gjorde oss till människor.
Tack så mycket.
(Applåder)
สมองมนุษย์นั้นมีความพิเศษอย่างไร
ทำไมเราจึงศึกษาสัตว์อื่น
แทนที่จะเป็นพวกมันมาศึกษาเรา
สมองคนเรามีอะไร
ที่สมองสัตว์อื่นไม่มี
ราวสิบปีก่อน เมื่อดิฉันเริ่มสนใจในคำถามเหล่านี้
นักวิทยาศาสตร์คิดว่าตัวเองรู้
ว่าสมองมีองค์ประกอบอย่างไร
ถึงแม้ขณะนั้นหลักฐานมีเพียงน้อยนิด
นักวิทยาศาสตร์หลายคนต่างคิดว่า
สมองสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิด
รวมถึงสมองคนเรา
มีองค์ประกอบเหมือนกันหมด
ต่างกันก็เพียงแต่จำนวนเซลล์ประสาท
ที่มากน้อยตามสัดส่วนขนาดของสมอง
ซึ่งก็หมายความว่า สมองสองก้อน ที่ขนาดเท่ากัน
อย่างเช่นสองก้อนนี้ ซึ่งมีขนาดประมาณ 400 กรัม
ก็น่าจะมีจำนวนเซลล์ประสาทเท่ากัน
ทีนี้ ถ้าเราคิดว่าเซลล์ประสาท
คือตัวประมวลผลข้อมูลของสมอง
ถ้าเป็นเช่นนั้น เจ้าของสมองสองก้อนนี้
ก็น่าจะมีความสามารถในการเรียนรู้
และเข้าใจเท่าเทียมกัน
แต่ที่จริงแล้ว นี่เป็นสมองของชิมแปนซี
ส่วนอีกอันเป็นสมองวัว
บางทีวัวอาจจะมีความคิดอ่าน
ฉลาดล้ำลึกอยู่ภายใน
ที่มันไม่อยากแสดงออกมาให้เรารู้
แต่เราก็กินวัวอยู่ดี
ดิฉันคิดว่าคนส่วนใหญ่น่าจะเห็นด้วย
ว่าชิมแปนซีนั้นมีสติปัญญา
และพฤติกรรมที่ละเอียดซับซ้อนกว่าวัวมาก
ดังนั้น นี่คือหลักฐานแรกที่ชี้นำว่า
แนวความติดที่ว่า "สมองทุกก้อนมีองค์ประกอบเหมือนกัน"
นั้นเป็นความคิดที่ไม่ถูกต้องนัก
แต่เราจะทำเป็นไม่สนใจไปก่อน
ทีนี้ถ้าสมมติว่าสมองมีองค์ประกอบเหมือนกัน
เวลาเราเปรียบเทียบสมองสัตว์ขนาดต่างๆ กัน
สมองที่ใหญ่กว่าก็น่าจะมีเซลล์ประสาทมากกว่า
ยิ่งสมองใหญ่ขึ้น
ความคิดอ่านของสัตว์นั้นๆ ก็น่าจะดีกว่า
ดังนั้น สัตว์ที่มีสมองใหญ่ที่สุด
ก็น่าจะฉลาดที่สุด
แต่ข่าวร้ายก็คือ
สมองคนเรา ขนาดไม่ได้ใหญ่โตเลย
น่าประหลาดใจมิใช่น้อย
สมองคนเราหนักประมาณ 1.2 ถึง 1.5 กิโลกรัม
แต่สมองช้างหนักถึงสี่ห้ากิโลกรัม
สมองวาฬก็หนักได้ถึงเก้ากิโลกรัม
เหตุผลนี่เอง นักวิทยาศาสตร์จึงอ้างได้ว่า
สมองคนเรานี่ช่างพิเศษ
เพราะเรามีความรู้สึกนึกคิด
สมองคนนี้ช่างเลิศเลอ
จนถือเป็นข้อยกเว้นจากกฎที่เราเพิ่งพูดถึง
สมองสัตว์อื่นอาจใหญ่กว่า แต่สมองเราดีกว่า
อาจจะดีกว่าที่เรามองเห็นด้วยซ้ำ ตัวอย่างเช่น
สมองคนเราใหญ่กว่าที่เราคิด
เพราะคนเรามีสมองชั้นนอกขนาดใหญ่มาก
เมื่อเทียบกับขนาดร่างกายเรา
ซึ่งสมองชั้นนอกนี้แหละ
ที่ทำให้เราทำอะไรได้มากกว่าการควบคุมร่างกาย
นั่นเป็นเพราะขนาดของสมอง
มักแปรผันตามขนาดร่างกาย
ดังนั้นเวลาคนพูดว่า
สมองคนเราใหญ่กว่าที่ควรจะเป็น
จึงดูเหมือนเป็นการเปรียบเทียบตัวเรา
กับลิงขนาดใหญ่
กอริลลาขนาดใหญ่ว่าคนเราสองถึงสามเท่า
จึงควรที่จะมีสมองใหญ่กว่าเรา
แต่ในความเป็นจริง กลับตรงกันข้าม
สมองคนเราใหญ่กว่ากอริลลาถึงสามเท่า
สมองคนเรานั้นยังมีข้อพิเศษ
ในแง่การใช้พลังงาน
ถึงแม้น้ำหนักสมองจะเป็นเพียงสองเปอร์เซ็นต์ของร่างกาย
แต่ใช้พลังงานคิดเป็น 25 เปอร์เซนต์
ของพลังงานที่ร่างกายใช้ในแต่ละวัน
คิดเป็น 500 แคลอรี จากทั้งหมด 2000 แคลอรี
เพียงเพื่อให้สมองทำงานได้ตามปกติ
สรุปว่า สมองคนเราใหญ่กว่าที่ควรจะเป็น
ใช้พลังงานมากกว่าที่ควรจะเป็น
จึงมีความพิเศษเลิศเลอ
จุดนี้เองที่ทำให้ดิฉันหงุดหงิด
ทางชีววิทยา เราพยายามค้นหากฎ
ที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ในสัตว์ทุกชนิด
แต่ทำไมมนุษย์จึงได้รับการยกเว้น
จากกฎของวิวัฒนาการ
บางทีปัญหาอาจเริ่มมาจากการคิดเหมา
ว่าสมองทุกชนิดมีองค์ประกอบเหมือนกัน
บางทีสมองขนาดเท่ากัน
อาจจะมีจำนวนเซลล์ประสาทต่างกันมากก็ได้
บางทีสมองขนาดใหญ่
อาจไม่ได้มีเซลล์ประสาท
ไปมากกว่าสมองขนาดกลางๆ
บางทีสมองมนุษย์อาจมีจำนวนเซลล์มากที่สุด
ในบรรดาสมองทั้งหมด ไม่ว่าขนาดจะเล็กหรือใหญ่
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสมองชั้นนอก
ดังนั้น คำถามสำคัญ
ที่เราต้องหาคำตอบก็คือ
สมองคนเรามีเซลล์ประสาทจำนวนเท่าไร
และเมื่อเปรียบเทียบกับสัตว์อื่นแล้วเป็นอย่างไร
ทีนี้ คุณอาจเคยได้ยินหรืออ่านมา
ว่าคนเรามีเซลล์ประสาท 1 แสนล้านเซลล์
เมื่อประมาณ 10 ปีก่อน ดิฉันถามเพื่อนร่วมงาน
ว่ามีใครทราบหรือเปล่าว่าตัวเลขนี้มาจากไหน
แต่ไม่มีใครรู้
ดิฉันเองก็พยายามค้นหาบทความ
ที่กล่าวถึงตัวเลขดังกล่าว
แต่ก็หาไม่เจอ
ดูเหมือนว่า จริงๆ แล้วไม่มีใครเคยนับ
จำนวนเซลล์ในสมองมนุษย์
หรือสมองสัตว์อื่นมาก่อน
ดังนั้น ดิฉันจึงคิดค้นวิธีการนับเซลล์สมอง
ซึ่งจริงๆ แล้ว
ทำได้โดยละลายสมองให้เป็นน้ำซุป
หลักการเป็นเช่นนี้
เอาสมอง หรือส่วนหนึ่งของสมองมา
แล้วละลายในสารซักฟอก
ซึ่งจะทำลายเยื้อหุ้มเซลล์
แต่นิวเคลียสจะยังคงสภาพอยู่
เราก็จะได้สารแขวนลอยที่ประกอบไปด้วยนิวเคลียส
หน้าตาเป็นแบบนี้
เหมือนน้ำซุปใส
แต่ซุปนี้ประกอบไปด้วยนิวเคลียส
ซึ่งครั้งหนึ่ง มันคือสมองหนู
ทีนี้ ข้อดีของน้ำซุปนี้ก็คือ ด้วยความที่เป็นของเหลว
เราสามารถเขย่ามันได้ และทำให้นิวเคลียส
กระจายตัวอย่างทั่วถึงในของเหลวนั้น
จากนั้นก็ใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูตัวอย่างของเหลว
แล้วนับจำนวนนิวเคลียส
สักสี่ห้าตัวอย่างแล้วเฉลี่ยดู
ก็จะทราบว่าสมองนั้นมีเซลล์กี่เซลล์
วิธีนี้ง่าย ตรงไปตรงมา
และรวดเร็วมาก
เราใช้วิธีนี้นับจำนวนเซลล์ประสาท
ในสัตว์หลายๆ สายพันธุ์
และพบว่าสมองจากสัตว์แต่ละชนิด
มีองค์ประกอบต่างกัน
อย่างเช่นในสัตว์ฟันแทะและวานร
ในสัตว์ฟันแทะขนาดใหญ่
เซลล์ประสาทเพิ่มจำนวน
ดังนั้น สมองจึงใหญ่ขึ้นอย่างรวดเร็ว
ในอัตราที่สูงกว่า
จำนวนเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้น
แต่เซลล์สมองสัตว์ในอันดับวานร
เพิ่มจำนวนโดยไม่ทำให้ขนาดสมองโตขึ้น
ซึ่งเป็นการใช้พื้นที่ให้เป็นประโยชน์
เพื่อเพิ่มปริมาณเซลล์
ผลลัพธ์ก็คือ สมองวานร
มีจำนวนเซลล์มากกว่าสมองสัตว์กัดแทะที่มีขนาดเท่ากัน
และยิ่งสมองขนาดใหญ่ขึ้น
ความแตกต่างนี้ก็จะเพิ่มขึ้น
ทีนี้ แล้วสมองของเราเองล่ะ
เราพบว่า สมองคนเรามี
เซลล์ประสาท แปดหมื่นหกพันล้านเซลล์
หนึ่งหมื่นหกพันอยู่ในสมองชั้นนอก
และถ้าเราคิดว่า สมองชั้นนอก
มีหน้าที่สำคัญ เช่น
การสติสัมปชัญญะ การคิดทั้งในเชิงตรรกะและนามธรรม
และจำนวนเซลล์ในสมองชั้นนอกของมนุษย์
มีจำนวนมากที่สุดเปรียบเทียบกับสัตว์อื่น
ดิฉันก็คิดว่า นี่แหละคือคำอธิบายที่ง่ายที่สุด
ว่าทำไมคนเราถึงมีความสามารถในการรับรู้มากขนาดนี้
การที่เราทราบว่า สมองคนเรามีเซลล์ประสาท
แปดหมื่นหกพันล้านเซลล์
ก็มีความสำคัญ เพราะจากความสัมพันธ์
ระหว่างขนาดสมองและจำนวนเซลล์ประสาท
เราสามารถคำนวณได้ว่า
หากสมองคนเราประกอบไปด้วยเซลล์ที่ขนาด
เท่ากับเซลล์ประสาทหนู จะหน้าตาเป็นอย่างไร
สมองสัตว์กัดแทะที่มีเซลล์แปดหมื่นหกพันล้านเซลล์
จะหนักถึง 36 กิโลกรัม
หนักอย่างนี้ก็ไม่ไหว
สมองขนาดใหญ่เช่นนี้ หนักพอที่จะ
บดขยี้ตัวเองได้
และร่างกายที่มีสัดส่วนรับกับน้ำหนักสมองนี้
ต้องหนักถึง 89 ตัน
ดิฉันว่านี่หน้าตาไม่เหมือนเราเท่าไหร่
ดังนั้น เราจึงได้ข้อสรุปสำคัญ
ที่ว่าเราไม่ใช่สัตว์กัดแทะ
สมองคนไม่ใช่สมองหนูขนาดใหญ่
เมื่อเทียบกับหนูแล้ว สมองเราใหญ่กว่าก็จริง
แต่นี่เป็นการเปรียบเทียบที่ไม่ถูกต้อง
เพราะว่าเราไม่ใช่สัตว์กัดแทะ
เราเป็นสัตว์อันดับวานร
ดังนั้นเราต้องเปรียบเทียบกับพวกเดียวกัน
ดังนั้น หากเราคำนวนดูอีกครั้ง
เราก็จะทราบว่า ในสัตว์อันดับวานร
ที่มีเซลล์ประสาท แปดหมื่นหกพันล้านเซลล์
ควรมีสมองหนักประมาณ 1.2 กิโลกรัม
ซึ่งก็ดูตรงกับความเป็นจริง
รับกับร่างกายที่หนักประมาณ 66 กิโลกรัม
ซึ่งในกรณีดิฉัน น้ำหนักนี้ตรงเป๊ะ
ทั้งหมดนี้ทำให้เราได้ข้อสรุป
ที่ไม่น่าแปลกใจ แต่ก็มีความสำคัญ
ว่า ดิฉัน เป็นสัตว์อันดับวานร
คุณทุกคน ก็เป็นสัตว์อันดับวานร
ดาร์วินก็เช่นเดียวกัน
ดิฉันนึกอยู่เสมอว่า ถ้าดาร์วินได้ทราบ คงจะพอใจมาก
สมองของเขา
มีองค์ประกอบเหมือนในสัตว์อันดับวานรอื่นๆ
เช่นเดียวกับเรา
สมองมนุษย์อาจมีความพิเศษก็จริง
แต่ไม่ใช่เพราะมีจำนวนเซลล์มาก
สมองเราเป็นแค่สมองสัตว์อันดับวานรที่ขนาดใหญ่
จุดนี้เอง ที่ทำให้เราได้รู้สึกเจียมเนื้อเจียมตัว
ว่าตำแหน่งของเราในธรรมชาตินั้นอยู่ที่ใด
แล้วทำไมสมองเราถึงใช้พลังงานมากนัก
นักวิจัยอื่นๆ ได้ค้นพบว่า
สมองคนเราและสมองสัตว์อื่นๆ
ใช้พลังงานเท่าไร
ในเมื่อเราทราบจำนวนเซลล์สมองแล้ว
เราก็สามารถคำนวณได้ว่า
อัตราการใช้พลังงานเป็นเท่าไร
ผลออกมาว่าสมองมนุษย์
กับสมองสัตว์อื่นใช้พลังงานเท่าๆ กัน
คือประมาณหกแคลอรี
ต่อหนึ่งพันล้านเซลล์ประสาทต่อวัน
ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างการใฃ้พลังงาน
กับจำนวนเซลล์สมอง
จึงแปรผันเป็นเส้นตรง
และสมองคนเรา ก็ใช้พลังงาน
พอๆ กับเราคิดว่าควรจะเป็น
เพราะฉะนั้น การที่สมองคนเรา
ใช้พลังงานมาก ก็เป็นเพียงเพราะ
มีจำนวนเซลล์มาก เท่านั้นเอง
และเพราะเราเป็นสัตว์อันดับวานร
ที่มีจำนวนเซลล์ประสาทมากกว่า
สัตว์อื่นที่มีขนาดเดียวกัน
ต้นทุนพลังงานของสมองเราจึงสูงกว่า
เพียงเพราะเราเป็นสัตว์อันดับวานร
ไม่ใช่เพราะเราวิเศษมาจากไหน
คำถามสุดท้ายก็คือ
ทำไมเราจึงมีเซลล์ประสาทมากมายขนาดนี้
และทำไม ลิงขนาดใหญ่
ที่ตัวใหญ่กว่าเรามาก
จึงมีสมองเล็กกว่าเรา และมีเซลล์ประสาทน้อยกว่า
พอเราได้รู้ว่า สมองที่มีเซลล์มากนั้น
ใช้ต้นทุนพลังงานมากขนาดไหน
ดิฉันก็คิดว่า คำตอบอาจง่ายกว่าที่คิด
บางทีลิงเหล่านั้น อาจไม่สามารถสร้างพลังงาน
ให้เพียงพอกับทั้งขนาดร่างกายที่ใหญ่
และจำนวนเซลล์ประสาทที่มาก
เราจึงคำนวณดู
โดยคิดปริมาณพลังงาน
ที่สัตว์อันดับวานรได้รับในแต่ละวัน
จากการกินอาหารดิบ
แล้วเปรียบเทียบกับพลังงาน
ที่ร่างกายขนาดต่างๆ ต้องใช้
แล้วก็เปรียบเทียบกับพลังงาน
ที่สมองขนาดต่างๆ ต้องใช้
จากนั้นเราก็นำตัวเลขมาประกอบกัน
เพื่อหาว่า สัตว์อันดับวานร
สามารถมีร่างกายและจำนวนเซลล์สมอง
ได้มากเพียงใด
ถ้าสัตว์ชนิดหนึ่ง
ใช้เวลาตายตัวในการกินอาหารต่อหนึ่งวัน
เราพบว่า
เนื่องจากเซลล์สมองใช้พลังงานมาก
ร่างกายจึงต้องเลือกระหว่าง
ขนาดร่างกายกับจำนวนเซลล์สมอง
ถ้าสัตว์อันดับวานรกินอาหารวันละแปดชั่วโมง
จะสามารถมีเซลล์สมองได้อย่างมาก
ห้าหมื่นสามพันล้านเซลล์
แต่ร่างกายของสัตว์นี้ จะหนักได้มากที่สุด
แค่ 25 กิโลกรัม เท่านั้น
ถ้าหนักกว่านี้
ก็ต้องยอมเสียจำนวนเซลล์ประสาท
ดังนั้น เราจึงต้องเลือกระหว่างขนาดร่างกายใหญ่
หรือเซลล์ประสาทจำนวนมาก
ถ้าเรากินอาหารแบบสัตว์อันดับวานร
จะรักพี่เสียดายน้องไม่ได้
หนทางออกจากข้อจำกัดนี้ทางหนึ่ง
ก็คือกินให้นานขึ้น
แต่ก็อันตราย
เพราะจะให้กินตลอดก็ไม่ได้
ตัวอย่างเช่น กอริลล่าหรืออุรังอุตัง
สร้างพลังงานเพียงพอ
สำหรับเซลล์ประสาทสามหมื่นล้านเซลล์
โดยใช้เวลากินประมาณวันละแปดชั่วโมงครึ่ง
ซึ่งก็มากที่สุดที่จะทำได้แล้ว
การที่ต้องกินวันละเกือบเก้าชั่วโมงต่อวัน
เป็นข้อจำกัดสำหรับสัตว์อันดับวานร
แล้วเราล่ะ
เรามีเซลล์ประสาท แปดหมื่นหกพันล้านเซลล์
กับน้ำหนักตัวประมาณ 60 ถึง 70 กิโลกรัม
เราควรต้องใช้เวลากิน
มากกว่าวันละ 9 ชั่วโมง
ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลย
ถ้าเรากินแบบสัตว์อันดับวานรอื่นๆ
เราคงมีชีวิตอยู่ไม่ได้
แล้วเรามาถึงจุดนี้ได้อย่างไร
ถ้าสมองเราใช้พลังงานมากขนาดนั้น
แต่เราไม่ได้ใช้เวลาทั้งวัน
นั่งกินอาหารเพื่อสร้างพลังงาน
หนทางออกทางเดียวก็คือ
ต้องหาทางเก็บเกี่ยวพลังงานให้มากขึ้น
จากอาหารชนิดเดียวกัน
ซึ่งจุดที่น่าสนใจก็คือ
บรรพบุรุษของเรา ได้คิดค้นวิธีดังกล่าว
มากว่า หนึ่งล้านห้าแสนปีก่อน
ซึ่งก็คือการทำอาหารให้สุก
การทำอาหารให้สุก ต้องใช้ไฟ
เพื่อย่อยอาหารล่วงหน้า ภายนอกร่างกาย
อาหารที่สุก จะอ่อนนุ่มกว่า ทำให้เคี้ยวง่าย
เป็นของเหลวเละๆ ในปาก
ซึ่งทำให้ร่างกายดูดซึมได้ทั้งหมด
ในระบบทางเดินอาหาร
ทำให้เราสร้างพลังงานได้มากขึ้นในเวลาที่น้อยลง
ดังนั้น การปรุงอาหารให้สุก ทำให้เรา
เอาเวลาไปทำอย่างอื่นได้
และใช้ประโยชน์จากเซลล์สมองที่เรามี
แทนที่จะต้องคิดเรื่องอาหาร
และคอยหาอาหาร และกินอาหาร
ตลอดทั้งวัน
เพราะการปรุงอาหารให้สุกนี่เอง ที่ทำให้สมองของเรา
ซึ่งใหญ่โต ประกอบไปด้วยเซลล์ประสาทมากมาย
และใช้พลังงานสูงจนเข้าขั้นอันตราย
ซึ่งถือเป็นความเสี่ยงสูงสุด
กลับกลายเป็นทรัพย์สินที่คุ้มค่า
เมื่อเราหาพลังงานได้มากพอที่จะหล่อเลี้ยง
เซลล์ประสาทจำนวนมาก
และมีเวลาเหลือพอที่จะใช้มันให้เป็นประโยชน์
ดังนั้น ดิฉันคิดว่า นี่คือเหตุผลที่ทำให้สมองมนุษย์
เติบโตได้อย่างรวดเร็วในวิวัฒนาการ
ทั้งๆ ที่จริงแล้วสมองคนก็เป็นเพียงสมองสัตว์อันดับวานร
จากการปรุงอาหาร ทำให้เราใช้สมองขนาดใหญ่นี้
เปลี่ยนจาการกินอาหารดิบ มาเป็นการเพาะปลูก
เกษตรกรรม อารยธรรม ร้านขายของชำ
กระแสไฟฟ้า ตู้เย็น
ทุกสิ่งที่กล่าวมา ทำให้เรา
สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานที่เราต้องการทั้งวัน
ได้จากการกินอาหารเพียงมื้อเดียว
ในร้านอาหารฟาสต์ฟูดร้านโปรดของคุณ
ดังนั้น สิ่งที่เคยเป็นทางออกของปัญหา
กลับกลายมาเป็นปัญหาเสียเอง
จนตอนนี้ มันน่าขันที่เราต้องย้อนกลับมา
พิจารณาการกินอาหารดิบอีกครั้ง
ทั้งนี้ มนุษย์เรามีข้อได้เปรียบอย่างไร
เรามีอะไร
ที่สัตว์อื่นไม่มี
คำตอบจากดิฉัน ก็คือเรามีจำนวนเซลล์ประสาท
มากที่สุดในสมองชั้นนอก
และดิฉันคิดว่า นี่คือคำอธิบายที่ง่ายที่สุด
สำหรับความสามารถในการเรียนรู้ของคนเรา
และสิ่งใดเล่าที่เราทำได้ แต่สัตว์อื่นทำไม่ได้
ที่กลายมาเป็นองค์ประกอบสำคัญ
ที่ทำให้เราสามารถมีเซลล์ประสาท
ในสมองชั้นนอกได้มากที่สุด
คำตอบก็คือ เราปรุงอาหารให้สุก
สัตว์อื่นปรุงอาหารให้สุกไม่ได้
มีแต่คนเราเท่านั้นที่ทำได้
และดิฉันคิดว่านั่นทำให้เรากลายมาเป็นมนุษย์ได้
การศึกษาสมองมนุษย์
ทำให้มุมมองต่ออาหารของดิฉันเปลี่ยนไป
ดิฉันมองครัวของดิฉัน
และค้อมคำนับ
และดิฉันก็รู้สึกซาบซึ้งที่บรรพบุรุษของเรา
คิดค้นวิธีการที่ทำให้เราวิวัฒนาการเป็นมนุษย์ได้
ขอบคุณมากค่ะ
(เสียงปรบมือ)
İnsan beynini özel kılan nedir?
Neden diğer hayvanlar bizi incelemiyor da,
biz onları inceliyoruz?
İnsan beyni diğer beyinlerin sahip olmadığı neye sahip?
Diğer beyinlerin yapamadığı neyi yapabiliyor?
10 yıl önce bu sorulara ilgi duymaya başladığımda,
bilim insanları farklı beyinlerin nelerden oluştuğunu bildiklerini sanıyorlardı.
Ellerinde çok az kanıt olmasına rağmen,
bir çok bilim insanı, insan beyni dahil
bütün memeli beyinlerinin aynı şekilde,
her zaman beynin büyüklüğüyle
orantılı sayıda nöronlardan
oluştuğunu düşünüyorlardı.
Bu demek oluyor ki aynı boyutta,
400 gram ağırlığındaki 2 beyin
aynı sayıda nörona sahip olmalıdır.
Eğer nöronlar, beynin fonksiyonel
bilgi-işleme üniteleriyse
bu iki beynin sahibi de
benzer bilişsel yeteneklere sahip olmalıdır.
Oysa ki biri şempanze
diğeri de inek beyni.
Belki inekler gerçekten de çok zengin
bir zihinsel hayata sahiplerdir ve çok zeki oldukları için de
bunu bizim fark etmemize izin vermiyorlardır(!)
ve biz onları yiyoruz.
Bence çoğu insan şempaze davranışlarının
ineklerden çok daha karmaşık,
ayrıntılı ve değişken olduğuna katılacaktır.
Bu "tüm beyinler aynı şekilde çalışır"
senaryosunun pek doğru olmadığının
ilk göstergesidir.
Diyelim ki bu teori doğru.
Eğer tüm beyinler aynı şekilde çalışsaydı
ve siz hayvanları, beyinlerinin boyutları arasındaki farka göre karşılaştırsaydınız,
büyük beyinler, küçük beyinlerden daha fazla nörona
sahip olmalıydı ve beyin büyüklüğü arttıkça
daha fazla bilişsel yeteneğe sahip olması beklenirdi.
Yani en büyük beyin
en zeki beyindir.
Ve kötü haber geliyor:
Bizim beynimiz dünyanın en büyük beyni değil.
Bu epey can sıkıcı gözüküyor.
Bizim beynimiz 1.2 ile 1.5 kg arasında
ama fil beyni 4 ile 5 kg arasında
ve balina beyni 9 kg'a kadar çıkabilir,
bu da bilim adamlarının bilişsel işlevlerimizi açıklamak için
çareyi "bizim beynimiz özel olmalı" demekte
bulmasının nedenidir.
Kurala aykırı birşey
gerçekten sıradışı olmalı.
Onlarınki daha büyük olabilir ama bizimki daha iyi
daha iyi olması normal, örneğin;
bedenimize oranla, olması gerekenden
çok daha büyük bir serebral kortekse
sahibiz.
Böylece bize sağladığı ekstra korteks alanı
vücudu düzenlemekten çok daha ilginç şeyler yapmak için kullanılabilir.
Beyin büyüklüğü
genellikle vücut büyüklüğünü takip eder.
Yani vurgulamak istediğim şey,
bizim beynimizin, büyük insansı maymunların
beyinleriyle karşılaştırdığımızda
daha büyük olması.
Goriller bizden 2-3 kat daha büyüktür,
bu yüzden beyinleri de bizimkilerden daha büyük olmalı
ama öyle değil.
Bizim beynimiz goril beyninin 3 katı büyüklüğünde.
Ayrıca insan beyni kullandığı enerji miktarı
bakımından da özel görünüyor.
Ağırlığı vücudumuzun yalnızca yüzde 2 si olmasına rağmen
günlük enerji ihtiyacımızın
yüzde 25 ini kullanıyor.
Bu 2000 kalorinin 500 ünü sadece, beyninizi çalışır halde tutmak
için kullandığınız anlamına geliyor.
Pekala, insan beyni olması gerektiğinden daha büyük ,
kullanması gerektiğinden daha fazla enerji kullanıyor,
bu yüzden özel.
Ve burası hikayenin beni rahatsız etmeye başladığı nokta.
Biyolojide, tüm hayvanlara ve genel olarak hayata
uygulamak için kurallar ararız,
Neden evrimin kuralları herkese uygulanırken
bize uygulanmamış?
Belki de problem, tüm beyinlerin aynı şekilde
çalıştığı varsayımıydı.
Belki aynı boyuttaki 2 beyin aslında
çok farklı miktarlarda nöron içeriyorlardı.
Belki çok büyük beyin,
normal boyutlu bir beyinden çok daha fazla
nöron içermek zorunda değildi.
Belki insan beyni -özellikle serebral korteks-
boyutundan bağımsız olarak
tüm beyinlerden daha fazla nöron içeriyordu.
O zaman cevaplanması gereken
şu soru bence oldukça önemlidir:
İnsan beyninde kaç nöron var
ve diğer hayvanlarla karşılaştırıldığında ne durumda?
Şimdi, 100 milyar nörona sahip olduğumuzu
bir yerlerde görmüş ya da okumuş olabilirsiniz,
10 yıl önce çalışma arkadaşlarıma bu sayının
nereden geldiğini bilip bilmediklerini sordum.
Kimse bilmiyordu.
Sayı hakkındaki esas kaynağı bulmak için
literatürü taradım ama bütün aramalarıma rağmen
asla bulamadım.
Aslında hiç kimse insan beynindeki
ya da başka bir beyindeki nöron sayısını
hesaplamamış gibi görünüyor.
Sonra, beyindeki hücreleri saymak için kendi yöntemimle çıkageldim
aslında beyni eriten
bir çözücüden ibaretti.
Bu şu şekilde çalışıyor:
Bir beyni ya da beynin parçasını alıp
onu çözülmesi için bir deterjanın içine koyun
bu hücre zarlarına zarar verir
ama hücre çekirdeği sağlam bir şekilde kalır
böylece serbest hücre çekirdeklerinin olduğu bir süspansiyon elde edersiniz.
bunun gibi görünecektir,
berrak bir çorba gibi.
Bu çorba, daha önce bir fareye ait olan bir beynin
tüm hücre çekirdeklerini barındırıyor.
Bu çorbanın güzelliği şurada:
siz bu çorbayı çalkalayarak hücre çekirdeklerini
homojen bir sıvı haline dönüştürebilirsiniz.
böylece mikroskop altında homojen sıvının
4-5 örneğine baktığınızda
hücre çekirdeklerini sayarak, sıvının geri kalanında
kaç hücre olduğunu söyleyebilirsiniz.
Bu basit, anlaşılır
ve gerçekten hızlı.
Biz bu yöntemi kullanarak, düzinelerce farklı türün
beyinlerindeki nöron sayılarını hesapladık
ve tüm beyinlerin aynı şekilde oluşmadığı
sonucuna vardık.
Örnek olarak kemirgenleri ve primatları alalım:
Büyük bir sıçan beyninde
ortalama nöron boyutu artar ve
beyin hızlı şekilde büyür
ve boyut artışı nöron sayısı artışından çok daha fazla olur.
Ancak primat beyninde nöronların boyutu büyümeden
nöron sayısında artış olur.
Bu beyindeki nöronları arttırmak için
oldukça verimli bir yol.
Sonuç ise primat beyni daima aynı boyuttaki
sıçan beyninden daha fazla nörona sahiptir
ve beyin büyüdükçe
aradaki fark da artacaktır.
Peki ya bizim beynimiz?
Bizim beynimizde ortalama
16 milyarı serebral kortekste olmak üzere
86 milyar nöron vardır
ve serebral korteksin
bilinç, mantıksal ve soyut muhakeme yeteneğinin
merkezi olduğu düşünüldüğünde,
ve 16 milyar nöronun, beynin diğer bölümlerinde
bulunandan daha fazla sayıda olduğu düşünüldüğünde,
sanırım bu olağanüstü bilişsel işlevlerimiz için
yapılabilecek en basit açıklama.
Fakat 86 milyar nöronun ne anlama geldiği kadar önemli değil.
Mesela, beyin boyutu ile beyindeki
nöron sayısı arasındaki ilişki
matematiksel olarak tanımlayabiliriz ve
eğer insan beyni sıçan beyni şeklinde düzenlenseydi
nasıl görüneceğini hesaplayabiliriz.
86 milyar nörona sahip bir sıçan beyni
36 kg ağırlığında olurdu.
Bu mümkün değil.
O boyuttaki bir beyin
kendi ağırlığı tarafından ezilirdi
ve bu imkansız beyin
89 tonluk bir vücut tarafından taşınabilirdi.
Bunun bize benzediğini düşünmüyorum.
Bu bile neden sıçan
olmadığımızı göstermeye yeter.
İnsan beyni sıçan beyninin büyüğü değildir.
Sıçanla karşılaştırıldığımızda özel görünüyor olabiliriz, evet,
ama sıçan olmadığımızı bildiğimiz için
bu adil bir karşılaştırma olmaz.
Biz primatlarız
yani adil karşılaştırma diğer primatlarla olandır.
Ve bu noktada eğer matematiğe dönersek,
86 milyar nörona sahip
normal bir primat beyninin
1.2 kg ağırlığında olması,
-benimki gibi-,
vücudunun 66kg olması
-benimle tamamen aynı-
beklenir ve bu bizi şaşırtıcı olmayan
ancak çok önemli bir sonuca götürür:
Ben bir primatım.
ve herbiriniz birer primatsınız,
ve Darwin'de öyle.
Darwin in gerçekten buna memnun olacağını düşünmeyi seviyorum.
Onun beyni, bizimkiler gibi
diğer primatlarla aynı şekilde yapılmıştı.
İnsan beyni olağanüstü olabilir, evet,
ama nöron sayısı olarak özel değil.
Bu sadece büyük bir primat beyni.
Bence bu bize doğadaki yerimizi hatırlatması açısından
çok alçak gönüllü ve çarpıcı bir düşünce.
Peki neden o kadar enerji harcıyor?
Diğer insanlar, insan beyninin
ve diğer türlerin beyinlerinin
ne kadar enerji harcadığını hesapladı
ve şimdi her bir beyinde kaç nöron var biliyoruz
O zaman matematik yapabiliriz.
Ortaya çıkan şey, insanların ve diğer canlıların
beyinleri aynı miktarda enerji harcamaktadır:
günlük, bir milyar nöron başına ortalama 6 kilokalori.
Yani beynin harcadığı toplam enerji
basit bir şekilde, nöron sayısıyla
doğru orantılıdır.
Ve incelersek insan beyninin tam da beklediğiniz
kadar enerji harcadığı ortaya çıkar.
Beynin bu kadar fazla enerji harcamasının nedeni
oldukça basit, çünkü çok fazla sayıda
nöron içeriyor.
ve primat olduğumuz için
diğer hayvanlarla karşılaştırıldığında
vücut büyüklüğüne göre çok daha fazla nörona sahibiz,
bu da harcadığımız enerjiyle ilişkili
ama özel olduğumuz için değil primat olduğumuz için.
Son olarak:
Bu kadar olağanüstü nöron sayısına nasıl sahip olduk,
ve özellikle, büyük insansı maymunlar
bizden daha büyük olduklarına halde,
neden bizden daha büyük bir beyne ve daha fazla nörona sahip değiller?
Beynin bu kadar çok nörona sahip olmasının
ne kadar pahalıya mal olduğunu fark ettiğimde
belki basit bir sebebi vardır diye düşündüm.
Belki de sadece hem büyük bir vücuda, hem de
büyük bir beyne sahip olabilecek kadar enerji sağlayamıyorlardır.
Tekrar matematiğe dönelim.
Bir tarafta primatların çiğ besin yiyerek
günlük ne kadar enerji kazandığını
hesapladık,
ve diğer tarafta vücudun büyüklüğüne göre
ne kadar enerji harcadıklarını ve nöron sayısına göre
beyinlerinin ne kadar enerji harcadığını hesapladık
ve belli miktarda beslenen
primatın karşılayabileceği
vücut büyüklüğü ile beyindeki nöron sayısı
kombinasyonlarına baktık.
Nöronlar çok fazla enerji harcadığı için
vücut büyüklüğü ile nöron sayısı arasında
bir seçim olması gerektiğini bulduk.
Yani bir primat ancak günde 8 saat beslendiğinde
53 milyon nöronu besleyebilirdi
ama bu durumda vücudu
25 kilodan fazla olamazdı.
Ağırlığını arttırması için
nöronlarından vazgeçmek zorundaydı.
Yani ya büyük bir vücuda
ya da daha fazla sayıda nörona sahip olabilirsiniz.
Eğer primat gibi beslenirseniz
ikisini birden karşılayabilmeniz mümkün değil.
Bu metabolik limitin dışına çıkmanın yollarından biri
her gün daha uzun süre beslenerek vakit geçirmek
ama bu tehlikeli
ve kesinlikle mümkün değil.
Örneğin; goriller ve orangutanlar
30 milyon nöron için
günün 8,5 saatini beslenerek geçirirler
ve bu onların yapabileceğinin en iyisi.
Günlük 9 saatlik beslenme primatlar için
pratikte limit gibi görülüyor.
Peki ya biz?
86 milyon nörona
ve 60-70 kiloluk bir vücut kitlesine sahip
olan bizlerin hergün 9 saatten fazla
beslenmesi gerekir,
ki bu mümkün değil.
Eğer primatlar gibi beslenseydik
burada olmamız mümkün değildi.
Peki buraya nasıl geldik?
Eğer beynimiz bu kadar fazla enerji harcamak zorundaysa
ve uyanık olduğumuz her anı
beslenmek için harcayamayacaksak,
tek alternatif
yediğimiz besinlerden daha fazla enerji
elde etmenin bir yolunu bulmaktır.
Ve bu da şaşırtıcı şekilde atalarımızın
yarım ya da bir milyon yıl önce
pişirmeyi icat ettikleri
zamana denk geliyor.
Besinleri vücudumuza alıp sindirmeden önce
ateş kullanarak pişirdik
pişmiş besinler daha yumuşaktı ve çiğnemesi çok daha kolaydı
ve ağzımızda tümüyle lapa haline dönüyor,
besinlerin tamamen sindirilmesini
ve barsaklarımızdan emilmesini sağlıyordu.
Bu da verimli bir şekilde daha kısa zamanda daha fazla enerji elde etmemizi sağlıyordu.
Pişirmek bize gün boyu
ilginç şeyleri düşünmek
ve nöronlarımızla yiyecek aramak,
beslenmek dışında
bir şeyler yapmamız için
zaman yaratıyordu.
Büyük, tehlikeli derecede çok nörona sahip ve
büyük bir sorumluluğa neden olan beynimiz
pişirme sayesinde
değerli bir nitelik kazandı.
Şimdi hem çok sayıda nöron için gerekli enerjiye hem de
ilginç şeyler yapmaya vakit ayırabiliriz.
Bu durumun insan beyninin neden bu kadar büyüyerek
hızlı bir şekilde evrimleştiğini açıkladığını düşünüyorum
tüm bunları başaran tek primat beyni.
Büyük beynimiz, pişirme ile daha düşük maliyetliydi.
Şaşırtıcı bir hızla, çiğ yemeklerden kültüre,
tarıma, medeniyete, marketlere
elektriğe, buzdolabına geçtik
tüm bunlar artık, tüm gün oturarak
ihtiyacımız olan tüm enerjiyi
tek bir fast food ile
karşılamamızı sağlıyor.
Daha önceki çözümümüz
şimdi bir sorun haline geldi,
ve ironik olarak çözümü yine çiğ besinlerde arıyoruz.
O zaman insanın avantajı nerede?
Bizim sahip olduğumuz ama
diğer hayvanlarda olmayan ne?
Benim cevabım serebral kortekste
en fazla nörona sahip olmamız,
ve bence etkileyici bilişsel işlevlerimizin
en basit açıklaması bu.
Bizim başarıp, diğer hayvanların yapamadığı
ve çok fazla sayıda nörona sahip
olmamızı sağlayan temel şey
nedir diye sorsam:
cevabı sadece 2 kelime: "biz pişiririz".
Diğer hayvanlar yiyeceklerini pişirmez, sadece insan pişirir.
Ve bence bu nasıl insan olduğumuzun açıklaması.
İnsan beyni üzerine çalışmış olmam yiyecekler üzerine düşüncelerimi de değiştirdi.
Şimdi mutfağıma bakıyorum,
ve önünde eğiliyorum,
ve atalarımıza bizi insan yapan
keşifleri için teşekkür ediyorum.
Çok teşekkürler.
(Alkışlar)
Що ж такого особливого в людському мозку?
Чому ми вивчаємо інших тварин,
а не вони - нас?
Що ж такого людський мозок має або робить,
чого не робить мозок інших істот?
Коли я зацікавилася цими питаннями
близько 10 років тому,
науковці вважали, що знають,
як побудовані мізки різних істот.
Але ці здогади базувалися на
дуже малих доказах,
багато науковців вважали, що мізки всіх ссавців,
включно з людським мозком,
побудовані в один і той самий спосіб,
і кількість нейронів завжди була
пропорційна розміру мозку.
Тобто дві пари мозку одного розміру,
як ці, по 400 грам кожний,
повинні мати однакову кількість нейронів.
А якщо нейрони є функціональними
блоками обробки інформації мозку,
то власники цих двох пар мозку
мусять мати подібні здібності до пізнання.
Один належить шимпанзе,
а інший - корові.
Можливо, корови мають дійсно такий багатий
внутрішній світ і є такими розумними,
що дають нам змогу не помічати цього,
а ми їх їмо.
Думаю, багато людей погодяться,
що шимпанзе здатні до більш складної,
витонченої та гнучкої поведінки, ніж корови.
І це є першою ознакою того, що твердження
"мозок усіх істот побудований однаково"
є не зовсім правильним.
Але давайте підіграємо.
Якби мізки всіх істот були побудовані однаково,
і вам треба було б порівняти тварин
з різними розмірами мозку?
виходить, більші мізки завжди
мають більше нейронів,
ніж менші; і що більший мозок,
то здібнішими до пізнання мають бути власники такого мозку.
Тож найбільший мозок також мусить бути
найбільш здібним до пізнання.
І маю погані новини:
наш мозок не є найбільшим.
Яка прикрість.
Наш мозок має вагу десь між 1,2 та 2,5 кг,
а мозок слона - між 4 та 5 кг,
а мозок кита може важити до 9 кг,
тому науковці звикли стверджувати,
що наш мозок має бути особливим,
пояснюючи людські здібності до пізнання.
Він мусить бути дійсно видатним,
винятком із правил.
Їхній може бути більшим, але наш кращий,
і може бути ще кращим, наприклад,
у тому, що виглядає більшим, аніж повинен,
із більшою корою головного мозку,
ніж ми повинні мати
супроти розміру нашого тіла.
Звідси і більший розмір кори,
щоб робити цікавіші речі,
а не просто вправлятися тілом.
Це тому, що розмір мозку
переважно логічно вираховується з розміру тіла.
Ствердження про те, що
наш мозок більший, аніж мав би бути,
насправді ґрунтується на порівнянні
нас із великими мавпами.
Горили можуть бути вдвічі
або втричі більшими за нас,
тому їхній мозок має бути більшим за наш,
та все зовсім навпаки.
Наш мозок утричі більший за мозок горили.
Людський мозок також є особливим
за кількістю енергії, яку він використовує.
Хоча він і важить лише 2% від загальної маси тіла,
та сам по собі використовує 25% всієї енергії,
яку ваш організм вимагає для
функціонування протягом дня.
Тобто 500 калорій з 2 000 калорій,
лише для підтримки діяльності мозку.
Отже, людський мозок більший, аніж має бути,
використовує більше енергії, ніж мав би,
і тому є особливим.
І ось коли ця теорія почала мене тубувати.
У біології ми шукаємо принципи,
які б застосовувалися як для тварин,
так і для життєвих процесів.
То чому принципи еволюції
стосувалися всіх інших, але не нас?
Можливо, проблема була в припущенні
про те, що всі мізки побудовані однаково.
Можливо, дві пари мозку одного розміру
можуть складатися з різної
кількості нейронів.
Можливо, дуже великий мозок
не обов'язково має більше нейронів,
ніж скромніший за розмірами мозок.
Можливо, людський мозок
насправді має найбільше нейронів
серед інших мізків, незважаючи на розмір,
особливо в корі головного мозку.
Отже, переді мною постало
важливе запитання:
зі скількох нейронів складається людський мозок,
і як це співставити з іншими тваринами?
Ви, мабуть, десь чули або читали,
що наш мозок складається з
100 мільярдів нейронів,
і 10 років тому я спитала в своїх колег,
звідки взялася саме така цифра.
Але ніхто не знав.
Я шукала в різній літературі
першоджерело з вказівкою на цю цифру,
але так ніколи і не знайшла.
Виглядає так, наче ніхто насправді не рахував
кількість нейронів у людському мозку,
або ж у будь-якому іншому мозку.
І тоді я вигадала власний шлях,
як порахувати кількість клітин у мозку,
і цей метод полягає
в розчиненні мозку до констистенції супу.
Працює це таким чином:
берете мозок або його частину
і розчиняєте його в миючому засобі,
який знищує мембрани клітин,
але ядро залишає неушкодженим,
тож ви отримуєте суспензію лише з ядрами,
яка виглядає так,
наче суп.
Цей суп містить всі ті ядра,
які колись були мозком миші.
І вся краса супу в тому, що оскільки це суп,
ви можете збовтати його і змусити ядра
розподілити однорідно в рідину таким чином,
що поглянувши в мікроскоп
на лише 4 або 5 зразків
цього однорідного розчину,
ви зможете порахувати ядра і сказати,
зі скількох клітин складався цей мозок.
Цей спосіб простий, чіткий
і справді швидкий.
До сьогодні ми використовували цей метод
підрахунку нейронів для багатьох видів,
і виявилося, що мозок у всіх істот
не побудований однаково.
Наприклад, візьмемо гризунів та приматів:
у мозку більшого гризуна середній розмір
нейрона збільшується,
тож мозок збільшується надзвичайно швидко
і досягає потрібного розміру значно швидше,
ніж отримує нейрони.
А мозок примата отримує нейрони,
проте середній розмір нейрона не збільшується,
і це дуже економний спосіб
додавати нейрони до мозку.
Можна стверджувати, що мозок примата
завжди матиме більше нейронів,
ніж мозок гризуна такого ж розміру,
і що більший мозок,
то більшою буде така різниця.
А що ж тоді щодо нашого мозку?
Ми виявили, що в середньому маємо
86 мільярдів нейронів,
16 мільярдів з яких - у корі головного мозку.
І якщо ви вважаєте, що кора головного мозку
є осередком таких функцій як
обізнаність, логічне та абстрактне мислення,
а ці 16 мільярдів - найбільша кількість нейронів
порівняно з будь-якою іншою корою,
тому звідси найпростіше пояснення
наших видатних здібностей до пізнання.
Але вони настільки ж важливі,
як і всі 86 мільярдів нейронів разом.
Адже ми виявили, що відношення
між розміром мозку
і кількістю його нейронів
можна відобразити математично,
ми могли б обчислити, як би людський мозок
виглядав, якби він був побудований
на кшталт мозку гризуна.
Отже, мозок гризуна з 86 мільярдами нейронів
мав би вагу 36 кілограм.
Та це неможливо.
Мозок такої величини був би розчавлений
своєю ж вагою,
і цей неможливий мозок міг би бути
у тілі вагою 89 тон.
Навряд чи це схоже на нас.
І це підводить нас до
дуже важливого висновку:
ми не гризуни.
Людський мозок - це не величезний мозок щура.
Порівняно зі щуром,
ми можемо здаватися особливими,
але таке порівняння не є справедливим,
враховуючи, що ми знаємо, що не є гризунами.
Ми - примати,
тому правильним буде порівняння
до інших приматів.
І в цьому випадку, якщо ви порахуєте,
визначите, що типовий примат
з 86 мільярдами нейронів
мав би мозок вагою 1,2 кілограми,
що виглядає якраз у сам раз
у тілі вагою 66 кілограм,
а це якраз моя вага,
що приводить нас до дуже навіть очікуваного,
та все ж неймовірно важливого висновку:
я - примат.
І всі ви примати.
І таким був Дарвін.
Дуже люблю думати про те, що
Дарвін високо оцінив би таку думку.
Його мозок, як і ваш,
був зроблений на кшталт мізків іншів приматів.
Так, мозок людини видатний,
але він не особливий за кількостю нейронів.
Це просто великий мозок примата.
Я вважаю, що така думка дуже скромна і твереза
та повинна нагадувати про наше місце в природі.
Але чому ж мозок витрачає так багато енергії?
Інші вчені вирахували,
скільки енергії мозок людини
та мозок інших видів витрачають енергії,
а тепер, коли ми знаємо, зі скількох нейронів
складається кожний мозок, можемо порахувати.
І виявляється, що мозок людини
та інші мізки витрачають приблизно однаково,
в середньому шість калорій
на мільйон нейронів за день.
Загальні енергетичні витрати мозку -
це просте, лінійне функціонування
всіх його нейронів,
і виявляється, що мозок людини
витрачає таку кількість енергії, яку ви очікували.
І причина, чому мозок людини
витрачає так багато енергії, полягає
в такій величезній кількості нейронів
і в тому, що ми - примати
з набагато більшою кількістю нейронів
порівняно з іншими тваринами,
відносні затрати нашого мозку великі,
але просто тому, що ми - примати,
а не тому, що ми особливі.
І тоді останнє питання:
як же ми вийшли на таку
вражаючу кількість нейронів,
зокрема, якщо великі мавпи є
більшими за нас,
то чому вони не мають мозок більший,
ніж ми, з більшою кількістю нейронів?
Коли ми зрозуміли, наскільки цінно
мати дуже багато нейронів у мозку, я зрозуміла,
можливо, цьому є просте пояснення
Вони просто не можуть давати енергію
для великого тіла
і для великої кількості нейронів.
І ми порахували.
Ми обчислили, з одного боку,
скільки енергії примат отримує на день
від споживання сирої їжі,
а з іншого, скільки енергії
затрачає тіло певного розміру,
і скільки енергії затрачає
мозок з певною кількістю нейронів.
Ми поглянули на поєднання
розміру тіла й кількості нейронів,
що їх міг би забезпечити енергією примат,
якби їв певну кількість годин у день.
Ми дізналися, що оскільки
нейрони потребують стільки енергії,
то існує компроміс між
розміром тіла та кількістю нейронів.
Отже, примат, який їсть вісім годин на день,
може забезпечити енергією
щонайбільше 53 мільйони нейронів,
але тоді його тіло не може бути більшим
за 25 кілограмів.
Щоб важити більше,
він має позбутися нейронів.
Тому може бути або велике тіло,
або велика кількість нейронів.
Коли ви їсте як примат,
ви не можете мати і те, й інше.
Виходом із цього метаболічного обмеження
могло б бути витрачання
більше годин в день на їжу,
але це небезпечно
і в якийсь момент стає неможливим.
Горили та орангутанги, наприклад,
можуть мати 30 мільйонів нейронів,
але їдять вони по 8 з половиною годин на день,
і схоже на те, що більше вже не можуть.
Дев'ять годин у день на споживання їжі -
це максимум для приматів.
А як щодо нас?
З нашими 86 мільйонами нейронів
і 60-70 кілограмами маси тіла,
ми ж бо мали витрачати понад 9 годин
у день на харчування, при цьому щодня,
а таке нереально.
Якби ми їли як примати,
то не мали б бути тут.
Як же тоді ми сюди потрапили?
Якщо наш мозок затрачає енергії стільки,
як і має, і ми не можемо кожну годину,
коли не спимо, проводити за столом,
тоді єдиною реальною альтернативою
є отримання більше енергії звідкись,
окрім їжі.
Неймовірно, але це відповідає
переконанням наших предків,
які півтора мільйона років тому
винайшли куховарство.
А саме готування з використанням вогню,
попереднє переварювання їжі поза тілом.
Приготована їжа м'якша, її легше жувати
і перетворювати повністю на кашу в роті,
це дає їжі змогу повністю перетравлюватися
та поглинатися в травному тракті,
що дає можливість отримувати набагато більше
енергії в коротший термін.
Таким чином куховарство дає нам більше часу,
щоб робити цікавіші речі з нашим часом
і з нашими нейронами,
ніж думати постійно про їжу,
шукати їжу і пожадливо їсти
весь день.
Тому завдяки куховарству, яке колись було
головною необхідністю, цей великий,
украй енергозатратний мозок
з силою-силенною нейронів
може зараз стати основною перевагою,
тепер, коли ми можемо забезпечити
енергію для великої кількості нейронів
та маємо час робити цікаві речі з ними.
Тож я вважаю, це пояснює, чому людський мозок
виріс і став таким великим упродовж еволюції,
залишаючись при цьому мозком примата.
Завдяки куховарству, з таким великим мозком
ми швидко перейшли від сирої їжі до культури,
сільського господарства, цивілізації,
продуктових магазинів,
електрики, холодильників,
до всіх тих речей, які сьогодні
дають нам змогу отримати необхідну енергію
на цілий день, просто сидячи
у вашому улюбленому фаст-фуді.
Але те, що колись було рішенням,
тепер стало проблемою,
і за іронією долі, ми шукаємо рішення в сирій їжі.
То ж яка людська перевага?
Що ми маємо такого,
чого не мають інші тварини?
Моя відповідь - ми маємо найбільшу кількість
нейронів у корі головного мозку,
і, на мою думку, це найпростіше пояснення
наших видатних здібностей до пізнання.
І що ж такого робимо ми, чого не роблять інші тварини,
і що, як на мене, основне,
що дало нам змогу досягти такої великої,
найбільшої кількості нейронів у корі?
У двох словах, ми куховаримо.
Жодна інша тварина не готує собі їжу. Лише люди.
І я думаю, що саме так ми стали людьми.
Вивчення людського мозку змінило
моє ставлення до їжі.
Тепер я дивлюсь на свою кухню,
вклоняюсь їй,
і дякую моїм предкам за те, що вони винайшли ідею,
ідею, яка, найпевніше, зробила нас людьми.
Щиро вам дякую.
(Оплески)
Bộ não con người có gì đặc biệt?
Tại sao chúng ta
lại thí nghiệm trên các loài động vật
mà không phải thí nghiệm
trên chính bản thân mình?
Bộ não con người có gì hay
mà những bộ não khác lại không có?
Khi tôi bị thu hút
bởi những câu hỏi như thế này cách đây 10 năm,
các nhà khoa học nghĩ rằng
họ biết các bộ não khác nhau có cấu tạo thế nào.
Mặc dù điều đó dựa trên rất ít chứng cứ,
nhiều nhà khoa học nghĩ rằng
tất cả bộ não của động vật có vú
bao gồm cả bộ não con người,
được cấu tạo như nhau,
với một số lượng nơ ron mà luôn ở
tỉ lệ cân xứng với kích thước não.
Có nghĩa là hai bộ não
với kích thước giống nhau,
như hai bộ não này,
với khối lượng tầm 400g,
nên có số lượng nơ ron như nhau.
Bây giờ, nếu nơ ron là những
thông tin chức năng thể hiện
các đơn vị của bộ não,
rồi sau đó chủ nhân của hai bộ não này
nên có những khả năng nhận thức như nhau.
Thật sự là, đây là của một con tinh tinh
và cái kia là của một con bò.
Hiện giờ những con bò có thể có
một đời sống tinh thần bên trong
phong phú và thông minh đến nỗi
chúng chọn cách
không để chúng ta biết về nó,
nhưng chúng ta làm thịt chúng.
Tôi nghĩ đa số mọi người đều đồng ý
rằng tinh tinh có những thái độ phức tạp,
tinh vi và linh hoạt hơn rất nhiều so với bò.
Vậy nên đây là biểu hiện đầu tiên cho
kết luận "mọi bộ não đều có cấu tạo như nhau"
không hẳn là chính xác.
Nhưng hãy cứ coi như là thế.
Nếu mọi bộ não đều có cấu tạo như nhau
và nếu bạn so sánh não động vật
với những kích thước khác nhau,
bộ não lớn hơn
sẽ luôn luôn có nhiều nơ ron
hơn so với bộ não nhỏ hơn,
và bộ não càng lớn,
thì khả năng nhận thức của chủ nhân
sẽ càng cao hơn.
Do đó bộ não lớn nhất sẽ có
khả năng nhận thức cao nhất.
Nhưng tin xấu là:
Bộ não của chúng ta,
không phải là bộ não lớn nhất.
Có vẻ như điều này
sẽ làm phật ý nhiều người.
Bộ não của chúng ta nặng từ 1.2 đến 1.5kg,
nhưng bộ não của voi nặng tầm 4 đến 5kg,
và bộ não của cá voi có thể lên tới 9kg,
đó là lí do vì sao
các nhà khoa học từng nói rằng
bộ não chúng ta phải rất đặc biệt
để giải thích
cho khả năng nhận thức của chúng ta.
Nó thật sự kì lạ,
mội loại trừ so với qui luật.
Của chúng có thể lớn hơn,
nhưng của chúng ta lại tốt hơn,
và nó có thể tốt hơn, ví dụ,
trong trường hợp
nó có vẻ lớn hơn bình thường,
với vỏ não lớn hơn bình thường
so với kích thước cơ thể.
Vậy nên, điều đó sẽ cho chúng ta thêm vỏ não
để làm những thứ thú vị hơn
là chỉ điều hành cơ thể.
Đó là bởi vì kích thước của bộ não
thường tỉ lệ với kích thước của cơ thể.
Vậy nên lí do chính cho điều đó là
não của chúng ta to hơn so với bình thường
thật ra là từ cách so sánh bản thân chúng ta
với các loài linh trưởng lớn.
Loài gorilla có thể lớn
gấp hai hay gấp ba lần so với chúng ta,
đáng nhẽ bộ não của chúng
phải to hơn của chúng ta,
nhưng thay vào đó lại là ngược lại.
Bộ não của chúng ta lại lớn hơn
gấp ba lần so với bộ não của gorilla.
Bộ não con người cũng có vẻ đặc biệt
nếu xét về lượng năng lượng mà nó sử dụng.
Mặc dù cân nặng của nó
chỉ chiếm 2% của cơ thể,
nhưng bản thân nó
sử dụng 25% tổng năng lượng
mà cơ thể cần để vận hành mỗi ngày.
Đó là 500 calo trên tổng số 2000 calo,
chỉ để bộ não của bạn vận hành.
Vậy nên bộ não con người to hơn bình thường,
tiêu tốn nhiều năng lượng hơn bình thường,
vậy nên nó đặc biệt.
Và điều đó bắt đầu khiến tôi phân tâm.
Về mặt sinh học,
chúng ta nhìn vào các qui luật
áp dụng vào tất cả các động vật
và đời sống nói chung,
thế nên tại sao qui luật phát triển nên
áp dụng cho tất cả trừ chúng ta?
Có lẽ vấn đề là do giả thuyết cơ bản
rằng mọi bộ não đều cấu tạo như nhau.
Có lẽ hai bộ não có kích thước như nhau
thật ra có thể được cấu tạo
từ số lượng nơ ron khác nhau.
Có lẽ bộ não lớn
không nhất thiết phải có nhiều nơ ron hơn
một bộ não có kích thước bình thường.
Có lẽ bộ não con người
thật sự có nhiều nơ ron nhất
so với bất kì bộ não nào,
không liên quan tới kích thước của nó,
đặc biệt là ở vỏ não.
Vậy nên, với tôi điều đó trở thành
một câu hỏi quan trọng để trả lời:
Bộ não con người có bao nhiêu nơ ron,
và được so sánh với các động vật khác
như thế nào?
Bây giờ, có thể bạn đã nghe hay đọc đâu đó
rằng chúng ta có 100 tỉ nơ ron,
vậy thì 10 năm trước,
tôi đã hỏi đồng nghiệp của mình
họ có biết con số đó từ đâu không.
Nhưng không ai biết.
Tôi đã và đang tìm kiếm tài liệu
về bản tham khảo nguyên gốc
về con số đó,
nhưng tôi vẫn chưa thể tìm thấy nó.
Có vẻ như
chưa một ai thật sự đã đếm
số lượng nơ ron
trong bộ não con người,
hay bất kì bộ não nào khác.
Vậy nên tự tôi tìm cách
để đếm số tế bào não,
và về bản chất thì là
hòa tan bộ não thành nước súp.
Nó là như thế này:
Bạn lấy một bộ não, hoặc một phần của nó,
và bạn hòa tan nó trong thuốc tẩy,
nó sẽ phá hủy các màng tế bào
nhưng nhân tế bào không bị ảnh hưởng,
rồi bạn sẽ có
một chất dịch huyền phù của nhân tự do
mà trông sẽ như thế này,
như nước súp vậy.
Nước súp này gồm tất cả nhân
mà từng là bộ não chuột.
Vẻ đẹp của nước súp này
là bởi vì đây là nước súp,
bạn có thể khuấy nó
và khiến những nhân này
phân tán đều trong chất lỏng,
để giờ chỉ cần nhìn dưới kính hiển vi
chỉ 4 hoặc 5 mẫu
của biện pháp đồng đều này,
bạn có thể đếm số nhân, và từ đó nói được
có bao nhiêu tế bào trong não.
Nó đơn giản và không hề phức tạp,
và còn rất nhanh nữa.
Vậy nên chúng tôi đã sử dụng phương pháp đó
để đếm số nơ ron
trong hàng tá những loài khác nhau,
và kết quả là tất cả những bộ não đó
không hề có cấu tạo giống nhau.
Lấy ví dụ về loài gặm nhấm
và loài linh trưởng chẳng hạn:
Trong bộ não lớn hơn của loài gặm nhấm,
kích cỡ trung bình
của nơ ron tăng lên,
vậy nên bộ não phồng lên rất nhanh
và đạt được kích thước
nhanh hơn nhiều so với việc tăng số nơ ron.
Nhưng bộ não của loài linh trưởng
có số nơ ron
mà không có chuyện nơ ron trung bình
trở nên lớn hơn,
mà đó là một cách rất tiết kiệm
để bổ sung nơ ron vào bộ não.
Kết quả là bộ não của loài linh trưởng
sẽ luôn có nhiều nơ ron hơn
bộ não của loài gặm nhấm có cùng một kích thước
và bộ não càng lớn,
thì sự khác nhau càng nhiều.
Thế còn bộ não của chúng ta thì sao?
Chúng tôi phát hiện ra
trung bình chúng ta có
86 tỉ nơ ron,
16 tỉ trong đó nằm ở tế bào vỏ não,
và nếu bạn cho là vỏ não
là trung tâm của các chức năng như
sự nhận thức và lý thuyết logic
và suy luận không thực tế,
và 16 tỉ đó là số nơ ron nhiều nhất
mà bất kì vỏ nào có,
tôi nghĩ đây là cách giải thích đơn giản nhất
về khả năng nhận thức đáng ghi nhận
của chúng ta.
Nhưng 86 tỉ nơ ron
có ý nghĩa quan trọng như thế nào.
Bởi vì chúng tôi đã tìm ra mối quan hệ
giữa kích thước của não
so với số lượng nơ ron
có thể được miêu tả
trên phương diện toán học,
chúng ta có thể tính toán được não người
sẽ thế nào
nếu nó được cấu tạo như của loài gặm nhấm.
Bởi thế, một bộ não của loài gặm nhấm
với 86 tỉ nơ ron
sẽ nặng tầm 36kg.
Điều đó là không thể.
Một bộ não vĩ đại sẽ bị đè bẹp
bởi chính cân nặng của nó,
và bộ não không thể có được này
sẽ chỉ hợp
với cơ thể 89 tấn.
Tôi không nghĩ là
chúng ta sẽ trông giống như vậy.
Vậy nên điều đó đã đưa chúng tôi đến
một kết luận cực kì quan trọng,
đó là chúng ta không phải loài gặm nhấm.
Bộ não con người
không phải bộ não chuột to lớn.
So sánh với chuột,
chúng ta có vẻ đặc biệt, đúng vậy,
nhưng đó không phải
là một phép so sánh cân xứng,
bởi lẽ chúng ta biết
mình không phải là loài gặm nhấm.
Chúng ta là động vật linh trưởng,
bởi thế sự so sánh hợp lí
là với những loài linh trưởng khác.
Và do đó, nếu bạn làm phép toán,
bạn sẽ thấy một loài linh trưởng
với 86 tỉ nơ ron
sẽ có bộ não vào khoảng 1.2kg,
có vẻ như là hợp lí,
với một cơ thể 66kg,
trong trường hợp của tôi
là hoàn toàn chính xác,
mà sẽ đưa chúng ta
đến với một kết luận tuy không làm ngạc nhiên
nhưng vẫn rất quan trọng:
Tôi là một loài linh trưởng.
Và tất cả các bạn là loài linh trưởng.
Và Darwin cũng thế.
Tôi rất thích thú
khi nghĩ rằng Darwin sẽ thật sự trân trọng điều này.
Bộ não của ông, cũng như chúng ta,
được cấu tạo trong hình ảnh của bộ não
những loài linh trưởng khác.
Vậy nên bộ não con người đặc biệt, đúng vậy,
nhưng không đặc biệt về số lượng nơ ron.
Đó chỉ chứng minh
về một bộ não loài linh trưởng to lớn thôi.
Tôi nghĩ rằng đó là một suy nghĩ
hết sức khiêm tốn và tỉnh táo
khi mà nhắc nhở chúng ta
về vị trí của mình trong tự nhiên.
Tại sao nó lại tốn nhiều năng lượng như vậy?
Những người khác đã tìm ra
lượng năng lượng mà bộ não con người
và của các loài khác tiêu tốn,
và bây giờ chúng ta đã biết số lượng nơ ron
có trong cấu tạo mỗi bộ não,
chúng ta có thể làm phép tính.
Và kết quả là cả bộ não con người
và các loài khác đều tiêu tốn như nhau,
trung bình 6 calo mỗi tỉ nơ ron mỗi ngày.
Vậy tổng năng lượng của một bộ não
là một hàm tuyến tính đơn giản
của số lượng nơ ron,
và kết quả là bộ não con người
chỉ tốn lượng năng lượng như bạn mong đợi.
Vậy nên lí do vì sao bộ não con người
tiêu tốn nhiều năng lượng như thế
thật đơn giản bởi vì
nó chứa một số lượng lớn nơ ron,
và bởi vì chúng ta là loài linh trưởng,
với rất nhiều nơ ron
so với một kích thước cơ thể cho sẵn
hơn so với bất kì loài động vật nào,
cái giá cân xứng
của bộ não chúng ta thì lớn,
nhưng chỉ bởi vì chúng ta là loài linh trưởng,
chứ không phải vì chúng ta đặc biệt.
Câu hỏi cuối cùng, là:
làm sao chúng ta tìm ra được
số lượng nơ ron đặc biệt này,
và đặc biệt, nếu loài khỉ lớn
to hơn chúng ta,
tại sao chúng không có bộ não lớn hơn chúng ta,
với nhiều nơ ron hơn?
Khi mà chúng ta hiểu được
có nhiều nơ ron trong não
có cái giá đắt thế nào, tôi đoán vậy,
có thể có một lí do đơn giản.
Chúng chỉ không thể chịu được năng lượng
cho cả một cơ thể to lớn
và số lượng nơ ron lớn như thế.
Vậy nên chúng tôi đã làm phép tính.
Một mặt, chúng tôi tính
lượng năng lượng
mà một con linh trưởng hấp thụ mỗi ngày
từ việc ăn thịt sống,
và mặc khác, lượng năng lượng
mà một cơ thể
với một kích thước nhất định phải tiêu hao
và lượng năng lượng mà một bộ não
với số lượng nơ ron nhất định tiêu hao,
và chúng tôi tìm ra sự kết hợp
giữa kích thước cơ thể
và số lượng nơ ron trong não
mà một con linh trưởng có thể chịu được
nếu nó ăn một lượng giờ nhất định mỗi ngày.
Và những gì chúng tôi đã tìm ra là
bởi vì nơ ron đắt như thế,
có một sự đánh đổi
giữa kích thước cơ thể và số lượng nơ ron.
Vậy nên một con loài linh trưởng ăn 8h mỗi ngày
có thể đạt được nhiều nhất 53 tỉ nơ ron,
nhưng sau đó cơ thể không thể nặng hơn
25kg.
Để cân nặng lớn hơn,
nó phải bỏ đi các nơ ron.
Vậy nên đó là một cơ thể lớn
hoặc là một số lượng nơ ron lớn.
Khi bạn ăn giống như loài linh trưởng,
bạn sẽ không thể đảm đương cả hai.
Một cách để vượt ra khỏi
giới hạn trao đổi chất
là dành nhiều thời gian mỗi ngày để ăn hơn,
nhưng điều đó sẽ gây nguy hiểm,
và vượt qua một điểm nhất định, đ
iều đó là không thể nào.
Gorilla và đười ươi, ví dụ,
có thể có khoảng 30 tỉ nơ ron
bằng cách dành 8.5h giờ để ăn mỗi ngày,
và có vẻ như chúng chỉ có làm như thế.
9h để để mỗi ngày
có vẻ như là giới hạn thực tế
cho một loài linh trưởng.
Thế còn chúng ta?
Với 86 tỉ nơ ron
và khối lượng cơ thể từ 60 đến 70kg,
chúng ta nên dành hơn 9h
mỗi ngày hằng ngày để ăn,
việc mà không hề khả thi.
Nếu chúng ta ăn như loài linh trưởng,
chúng ta nhẽ ra không nên ở đây.
Làm thế nào mà chúng ta
có thể trở thành như ngày hôm nay vậy?
Nếu bộ não của chúng ta
chỉ tiêu tốn lượng năng lượng
như vốn có,
và nếu chúng ta không thể dành
thời gian mỗi ngày để ăn,
và cách thay thế duy nhất, thật đấy,
là làm thế nào để lấy nhiều năng lượng hơn
từ những đồ ăn giống nhau.
Và đáng ghi nhận là,
điều đó phù hợp hoàn toàn
với những gì tổ tiên chúng ta
được tin là đã phát minh ra
từ 1,5 triệu năm trước,
khi họ phát minh ra nấu ăn.
Để nấu ăn phải sử dụng lửa
và nếu thức ăn làm sao cho dễ tiêu hóa.
Những thức ăn đã nấu mềm hơn,
nên chúng dễ nhai hơn
và biến hoàn toàn thành chất bột
trong miệng các bạn,
để chúng hoàn toàn được tiêu hóa
và hấp thụ trong ruột chúng ta,
mà điều đó sẽ khiến chúng sản xuất ra
nhiều năng lượng hơn trong thời gian ít hơn.
Vậy nên nấu ăn cho chúng ta thời gian làm
những thứ thú vị hơn rất nhiều trong ngày
và với nơ ron của mình
hơn là chỉ nghĩ về thức ăn,
tìm kiếm thức ăn và nhai ngấu nghiến
cả ngày.
Vậy nên nhờ nấu ăn,
cái mà đã từng là
trách nhiệm chính, bộ não lớn,
đắt đỏ một cách nguy hiểm này
với rất nhiều nơ ron,
có thể trở thành một tài sản chủ yếu,
bây giờ chúng ta có thể đảm đương được
cả nguồn năng lượng cho rất nhiều nơ ron
và thời gian để làm những việc thú vị với chúng.
Vậy tôi nghĩ điều đó giải thích
cho việc tại sao bộ não con người
lại phát triển lớn đến thế
trong quá trình tiến hóa,
tất cả những cái còn lại hiện giờ
chỉ là bộ não của loài linh trưởng.
Với bộ não lớn như thế
giờ có thể đảm đương việc nấu ăn,
chúng ta tiến rất nhanh
từ thịt sống đến văn hóa,
nông nghiệp, xã hội, những cửa hàng tạp phẩm,
điện, tủ lạnh,
tất cả những thứ đó ngày nay
cho phép chúng ta có được
tất cả năng lượng mà mình cần
cho một ngày dài để ngồi
tại một quán ăn nhanh ưa thích.
Vậy nên cái đã từng là biện pháp
nay trở thành một vấn đề,
và mỉa mai là,
chúng ta tìm giải pháp ở đồ ăn sống.
Vậy thì lợi ích của con người là gì?
Những cái chúng ta có ngày hôm nay
mà không động vật nào có
là gì?
Câu trả lời của tôi là
chúng ta có số lượng nơ ron
lớn nhất ở vỏ não,
và tôi nghĩ
đó là cách giải thích đơn giản nhất
cho khả năng nhận thức đáng ghi nhận
của chúng ta.
Và cái mà chúng ta làm
mà không động vật nào có thể,
và cái mà tôi tin tưởng chủ yếu
là cho phép chúng ta đạt được
số lượng nơ rơn lớn, lớn nhất ở vỏ não?
Trong hai từ, nấu ăn.
Không loài động vật nào nấu ăn được.
Chỉ có con người.
Và tôi nghĩ đó là lí do
vì sao chúng ta là con người.
Nghiên cứu về bộ não con người
đã thay đổi cách suy nghĩ của tôi về thức ăn.
Giờ đây tôi nhìn vào nhà bếp ở nhà mình,
và tôi cúi đầu trước nó,
và tôi cảm ơn tổ tiên của chúng ta
khi đã
phát minh được cái
mà khiến chúng ta trở thành con người.
Cảm ơn rất nhiều.
(Vỗ tay)
对于人类的大脑来说,什么是最特别的?
我们为什么要研究其他的动物?
而不是他们研究我们?
有没有什么是人类大脑可以做的
而其他的大脑不能做的?
十年前,我对这些问题产生兴趣
科学家认为他们知道大脑不同的组成部分
即使那些都是基于一些非常小的证据,
很多科学界认为所有的哺乳动物的大脑,
包括人类的大脑
是由同样的东西组成,
一系列的神经元和大脑的大小
总是成为成正比
这个以为着,两个同样大小的大脑
就看这两个,有大概400克,
应该有同样数量的神经元
如果我们说神经元是大脑
功能信息处理的单位
然后,这些两个大脑各自的拥有者
应该有的相近的认知能力。
然而,其中一个是黑猩猩,
和另一种是一头母牛。
现在也许牛有很丰富的
精神生活,并且很聪明
他们选择不会让我们意识到这一点,
但我们吃他们。
我想大多数人会同意
相比于牛来说,黑猩猩具有更加复杂
和细节,以及灵活的行为。
所以这是第一个征兆显示
"所有的大脑的构成方式都是一样的"
不是特别正确的。
我们不妨继续这个比喻
如果所有的大脑由相同的方式组成
你要将大脑大小不同的动物拿来做比较,
大一点的大脑对于小一点的大脑来说
应该具有等多的神经元,
并且越大的大脑,
它的主人应该更有认知能力。
所以最大的脑应该具有
最好的认知能力。
这里有个坏消息要说:
我们的大脑,不是最大的一个。
看起来相当棘手。
我们的大脑重量 1.2 和 1.5 公斤之间
但大象脑子称之间四、 五公斤
鲸鱼大脑可重达 9 公斤
这就是为什么科学家们用来诉诸说
我们的大脑肯定是非常特别地
来解释我们的认知能力。
它必须是真的非同寻常,
一个例外情况。
他们的大脑可能会更大,但我们的更好,
并且我们的可以变得更加好,例如,
在这似乎比它应该更大
与很多大大脑皮层比我们应该有的
对于我们的身体的大小。
因此,这样将会给我们额外皮质
去做更多有趣的事情,而不是只主管我的身体。
这是因为大脑的大小
通常遵循身体的大小。
所以说这句话的主要原因就是
我们的大脑已经比它应有的大小大出好多了
其实是来自于比较我们自己
和巨猿。
大猩猩可以是比我们大两到三倍
因此,他们的大脑也应该比我们的大
但相反,它的大脑比我们的小。
我们的大脑是比大猩猩脑大三倍。
人类的大脑似乎也很特别
在于它使用的能源的量。
虽然它的重量只有全身的2%,
但是它单独使用
你身体每天所需能量的25%
2000卡路里里面的500卡路里
仅仅只是为了让你的大脑的工作。
所以,人类的大脑已经比应有的大小大出很多了
它消耗了更加多的能量,对于他应该消耗的来说
所以它很特殊。
这是这个故事开始让我感到疑惑。
在生物学中,我们发现规则
一般情况下,适用于所有的动物和生活
那么为什么进化的规则
应用到了其他生物,但不是我们?
也许这个问题是一个基础的假设
所有的大脑都是由相同的方式组成。
也许两个大小相似的大脑
实际上可以由数目不同的神经元组成。
也许是一个非常大的大脑
不一定需要具有更多的神经元
对于一个更具规模适度的大脑。
也许,相比于其他大脑来说,人类的大脑具有
最多的神经元,无论其规模大小,
尤其是在大脑皮质中。
所以这对我来说成为了
对于这个答案来说最重要的问题
人类大脑有多少神经元
和其他动物比较起来怎样?
现在,您可能会听到或读到过
我们有 1000 亿个神经元
10 年前,我就问我的同事们
他们是否知道这个数字是从哪里来的。
但没人知道。
我通过深入细致的研究文献
试图找出该数字的原始参考
但我找不到它。
这似乎其实没有人去真正的数过
人类大脑里面的神经元数量,
或者其他任何的大脑里面神经元的数量。
所以我想出了我自己的方式来统计大脑里面的细胞,
它最重要的一个步骤是
那大脑溶解在试剂里。
它的工作方式:
你带一个大脑或部分的大脑,
让它溶化在洗涤剂里,
洗涤剂会破坏细胞膜
但保持细胞核不变,
所以你最终会看到细胞核悬浮
看起来像这样,
像一碗清汤。
这汤包含所有细胞核
曾经是一个老鼠的大脑。
现在,这个液体的魅力在于因为它是液体,
可以摇晃它,并使这些细胞核
在液体中均匀分布
所以,现在通过在显微镜下观察
只需四个或五个
这种细胞核均匀分布的样本
你可以数数原子核,并能够知道
有多少脑细胞了。
这样很简单,非常直接,
并且,这样的速度也很快。
所以我们使用了这种方法来计数神经元
目前为止计数了几十个不同的物种,
结果发现,所有的大脑
是由不同的方式组成的。
以啮齿类动物和灵长类动物为例:
在大一些的啮齿类动物大脑里,
神经元的平均尺寸在增加,
所以,大脑非常迅速地膨胀
尺寸增长比获得神经元更加快
但灵长类动物的大脑得到神经元
而不需要神经元平均尺寸增大
这是一种非常经济的方法
在你大脑里添加神经元
结果是灵长类动物的大脑
和啮齿动物相同大小的脑相比, 总有更多的神经元
和大脑越大
这种差异性將越來越大
那么,我们的大脑又是如何呢?
我们发现我们平均有
860 亿个神经元
其中有 160 亿个存在于大脑皮质里
而且如果你认为大脑皮质
是下列功能的基础,
意识,逻辑和抽象推理,
那么,这160 亿个神经元
对大脑皮质来说是最重要的
我想这是最简单的說明
对于我们卓越的认知能力。
但,就和 860 亿神经元的意义一样重要
因为我们发现了
大脑的大小和其神经元数目之间的关联
是可以用数学模型来计算的
我们可以计算出人类大脑
如果被作成像是一个啮齿类动物的大脑会如何。
所以,有着 860 亿神经元的啮齿类动物大脑
将重 36 公斤。
那是不可能的。
巨大的大脑將会被
它自己本身的重量所挤压,
这个不可能的大脑將会适用于
一个89吨的身体 。
我不认为它看起来跟我们一样。
因此,这已经带給我们的一个非常重要的结论,
我们不是啮齿类动物。
人类的大脑不是一个大老鼠的大脑。
和一只老鼠相比,我们看起来可能特别些,是的
但这样的比较不公平,
我们知道我们不是啮齿类动物。
我们是灵长类动物,
因此和其他的灵长类动物做正确的比较。
這里还有,如果你自己来算一下,
你会发现一般的的灵长类动物
有着860 亿神经元
将会有一个约 1.2 公斤的大脑
这似乎刚刚好,
在大约66 公斤身体中,
在我的研究是完全正确的
我们对此一点儿也不惊讶
但这仍是令人难以置信的重要结论:
我是灵长类动物。
而且,你们全部都是灵长类动物。
达尔文也是。
我认为达尔文会很欣赏这个研究结论。
他的大脑,像我们一样,
和其它灵长类动物的大脑一样。
所以,人类的大脑可能是显著的,是的
但它特别之处不在于其神经元的数目。
它只是一个大的灵长类动物的大脑。
我想这是个非常谦卑和发人深省的思考
提醒了我们在自然界的位置。
为什么我们的大脑消耗这么大的能量,然后呢?
有些人已经想通了,
人类的大脑能消耗多少能量
和其他物种的大脑消耗多少能量
而现在,我们知道
每个大脑中有多少神经元,我们可以算一算。
结果是,人类
和其他物种的大脑消耗相同的能量
平均每日,每十亿个神经元消耗六个卡路里的热量。
所以一个大脑全部精力的消耗
是简单的,线性函数
可计算其神经元的数目
结果发现,人类的大脑
消耗的能量就跟你预期的一样
所以,为什么人类的大脑
消耗如此多的能量的原因容易理解,
因为它有大量的神经元,
还有,因为我们是灵长类动物
在一个特定大小的身体里,
人类比任何其他的动物,有着更多的神经元
我们的大脑的相对消耗量是很大的,
但只是因为我们是灵长类动物,不是因为我们是特別的。
最后一个问题,
我们为什么有数量巨大的神经元,
特别是,如果巨猿
比我们更大,
那为什么他们沒有一个有着更多神经细胞,比我们还大的大脑呢?
当我们意识到这个有多珍貴,
在大脑中有大量的神经元,我想,
可能有一个简单的原因。
他们只是不能负担
一个大型的身体以及多量的神经细胞共存所需的能量。
所以我们算过
一方面,我们计算着
一个灵长类动物每一天获取多少能量
借由吃生的食物,
另一方面,有多少能量
在一个特定大小的身体中消耗
和有多少能量在含有特定数量神经元的大脑中消耗
然后我们找到一个结合
身体尺寸和大脑神经元数目
灵长类动物能夠负担得起
如果它每天花一定数量的时间在吃上面。
然后, 我们发现到
因为神经细胞太珍貴了,
有一个权衡出先在身体大小和神经元的數量之间。
所以, 一个灵长类动物每天吃八个小时
能够负担最多 530 亿神经元,
但是,它的身体不能
超过25 公斤。
任何比这更重的重量
它必须放弃一些神经细胞。
所以,它不是一个庞大身体
就是一个大数量的神经元。
当你吃的像灵长类动物时,
你不能负担任何一方。
一个方法超出此种代谢限制是
每一天花更多的时间在吃饭上面,
但是,这样是很危险的
某种程度上,它是不可能发生的。
大猩猩和红毛猩猩,例如,
能夠负担约 300 亿个神经元
它们每天花八个半小时吃饭,
这似乎是它们所能做的一切。
9 个小时的每日饲喂
是灵长类动物的实际限制。
那我们呢?
根据我们的860 亿神经元
和 60 到 70 公斤的体重,
我们应该要花超过九个小时
每天在吃饭上
这是不可行的。
如果我们像灵长类动物一样吃,
我们不应该在这里。
我们怎么在这里呢?
好吧,如果我们的大脑消耗的能量跟他
应该所消耗的一致,并且如果我们不能把每天
醒着的时间都花在吃饭上,
然后这个唯一的选择,真的,
是以某种方式
从相同的食品上获取更多的能量。
引人注目的是,这和我们的祖先
早已发现的完全匹配
在一百五十万年前,
他们发明了烹饪。
要做饭就得使用火
在食物进入你身体前预先消化食物。
煮熟的食物比较软,所以他们更容易嚼烂
在你的嘴里完全粉碎
这就使他们能够完全被消化
并且被你的肠道所吸收,
这使得它们在更少的时间内带来更多能源。
所以烹饪让我们有更多的时间,
去用我们的神经元
做更多有趣的事情
而不是只想着食物,
寻找食物,并吞噬下食物
花去整整一天。
所以由于烹饪,曾是
一个沉重的负担,这个大,
且极其昂贵的,有着一大堆神经元的大脑,
现在能够成为一项重要资产,
现在,我们可以为给予神经元提供能量
并且把时间用在去做一些有趣的事情。
因此,我认为这就解释了为什么人类的大脑
在进化过程中增长如此之快,
当所有剩余的只是一个灵长类动物的大脑。
与这么大的大脑现在可以负担地起烹饪,
我们去迅速地进步着,从生食到文化,
农业、 文明、 杂货店、
电力、 冰箱、
所有这些事物,现今
使我们能够得到我们需要的所有能量
一整天所需的所有能量
来自于你最喜欢的快餐食品。
所以曾是一种解决办法
现在成为了这一问题,
讽刺的是,我们在生食中寻找解决方案。
那么人类的优势是什么?
我们有什么东西
是其他动物没有的吗?
我的答案是我们有最大数量
神经元存在于大脑皮层中,
并且我认为这能最简单地解释
为什么我们有卓越的认知能力。
还有就是我们做了什么是没有其他动物做的,
我认为
使我们能够达到这么多的,
最多数量的神经元存在于大脑皮质中的基本原因是
两个词,我们做饭。
没有其他动物烹饪它们的食物。只有人类才做。
而且我认为,这就是我们是怎么成为人类的。
研究人类大脑改变我对食物的想法。
现在我看看自己的厨房,
然后我向它鞠躬,
然后我谢谢我的祖先想到
这个有可能使我们成为人类的发明。
谢谢。
(掌声)
人類的腦有什麼特別的呢?
為何是我們研究其它動物的腦
而不是我們的被研究呢?
人腦擁有什麼
其它動物的腦沒有的呢?
十幾年前我開始
對這類的問題感興趣
那時的科學家自認已知差異所在
即便可依據的證據非常少
許多科學家認為所有哺乳類的腦
包括人類的頭腦
都有著相同的構造
有著一定數量的神經元
而數量與腦的大小成正比例
這表示同樣大小的兩個腦
例如這兩約400公克的
應有差不多數量的神經元
如果神經元是腦裡面
訊息處理的最小單位
那這兩腦的主人
應該有著差不多一樣的認知能力
然而一個是黑猩猩的
另一個是乳牛的
或許乳牛有著
心靈極豐富的內在美
聰明到不讓我們發現這些
但我們吃牠們
我想大部分的人會同意
黑猩猩比乳牛更有能力處理
複雜、精細且有彈性的行為
所以這意味著
「所有腦都有相同的構造」的想法
不完全正確
但先讓我們繼續下去
如果所有腦的構造都是一樣的
你比較動物之間不同大小的腦
那較大的腦就該有較多的神經元
腦愈大的話
其主人也該有較強的認知能力
所以世上最大的腦
都該有最強大的認知能力
但壞消息來了
我們人類的腦不是最大的
這聽起來有點傷腦筋
我們人類的腦大約是 1.2~1.5 公斤
但大象的腦是 4~5 公斤
而鯨的腦重達 9 公斤
這就是為何科學家總是說
我們的腦一定是特別
這有便於解釋我們的認知能力
我們的腦一定是很非比尋常
排除在一般規則外
牠們的腦或許更大但我們的更好
舉例來說
我們的腦比它應該有的樣子更大
而且依我們身軀的大小來看
它有著超過應有的大腦皮質數量
這些「過多」的大腦皮質讓我們
做出比操控身軀更多有趣的事情
因為通常腦的大小
跟身材的大小有關係
主要會說「我們的腦
比它應有的樣子更大」
是來自於
我們跟大猩猩作的比較
大猩猩的身材比我們大上二到三倍
所以牠們的腦也該比我們的大才對
事實上卻相反
我們的腦比大猩猩的大上三倍
從能量消耗的角度來看
人類的腦也是很特別的
雖然腦只佔身體重量的 2%
光是它就消耗了身體
每天需要25% 的能量
也就是一天 2,000 卡路里中的 500 卡
都是花在腦的運作上
人腦不僅比它應有的大小還大
且還消耗掉更多能量
所以說它是特別的
這也是一開始困擾我的地方
在生物學上我們尋找規則
可以大體上適用於所有的動物和生命
但為什麼演化的規則
適用於所有生物,但不包括我們呢?
或許問題就在於
「所有腦的構造都是一樣的」這個假設上
或許兩個大小相近的腦
其實可以有著非常不同數量的神經元
或許一個非常大的腦
並不需要比一般大小的腦
需要更多的神經元
或許不管人腦的大小
都比其他生物擁有最多的神經元
尤其是在大腦皮質這部分
這些讓我想到一個
待解答的重要問題:
人類的腦有多少神經元?
答案可如何與其它動物做比較呢?
你可能聽過或在哪讀到
我們有一千億個神經元
十前年我問我的同事
知不知這數字哪來的
結果沒人知道
我翻閱所有的文獻
想找出這數字最原始的出處
但我也沒辦法找到
看來似乎沒有人真正算出過
人類的腦究竟有多少個神經元
其它的腦也一樣沒數出來過
所以我用自己的方法來數
這方法基本上是
把大腦溶解在一碗湯裡
就像這樣
你拿出一個或部分的腦
用某種溶劑溶解它
破壞掉細胞壁
但保留細胞核完整
這樣你就有自由懸浮的細胞核
看起來就會像這樣
一碗清湯
這碗湯內有一隻鼠腦
所有的細胞核
這碗湯的好處就在於因為它是一碗湯
你可攪動它
讓細胞核均勻散布在液體中
然後只需要在顯微鏡之下
觀察這碗湯中四到五個樣本
數算細胞核的數量
就可得知這個腦有多少個細胞了
這既簡單又直接
而且迅速
所以我們利用這方法
計數十種不同物種的神經元
得到的結果是
所有的腦都不具有相同的構造
以嚙齒動物和靈長類為例
較大隻的嚙齒動物腦中
其神經元的平均大小變大
腦就可迅速變大
腦變大的速度比增加神經元快
但靈長類的腦
可在神經元沒有變大的情況下增加數量
這使得增加腦的神經元數量上
變得非常有效率
結果顯示同樣大小的腦
靈長類的神經元數量都會超過嚙齒類的
而且腦愈大
這差異就顯得愈大
那我們的腦呢?
平均來講
我們有 860億個神經元
其中的 160億都在大腦皮質裡
如果你認為大腦皮質
的功能中心是像
認知 、邏輯 、抽象理解力
那腦皮層中的160億就比其他
任何大腦皮質擁有最多的數量了
我認為這是我們人類卓越的認知能力
最簡單的解釋了
同樣重要的是這860億個神經元意味著什?
因為我們發現到
腦的大小和神經元數量的關係
可以用數學的方式描述
我們可計算出
如果人腦的構造像嚙齒動物的會怎麼樣呢?
若嚙齒動物的腦有 860億的神經元
體重就會重達 36公斤
這是不可能的事情
這麼大的一個腦
會被自己的重量壓垮
要這麼重大的腦
搭配一個 89公噸的身體
是件讓我難以想像的東西
這為我們今天下一個很重要的結論
我們不是嚙齒動物
人腦沒有嚙齒動物搬的大腦
比起老鼠我們的看起來特別多了
但這樣比較並不公平
因為我們知道我們不是嚙齒動物
我們是靈長類
所以跟其它的靈長類動物作比較才正確
所以計算一下的話
你會發現一般靈長類動物
擁有860億的神經元
腦就會重約 1.2公斤
搭配重達 66公斤的身軀
看起來似乎合理
這剛好是我自身的例子
這結果雖然一點也不意外
但還是下了一個很重要的結論:
我是靈長類動物
你們全部也是靈長類動物
達爾文也是
我猜想達爾文也會很喜歡這項結論
他的腦跟我們一樣
構造都是與其它靈長類相同的
沒錯,人腦或許較卓越
但在神經元的數量方面就沒什特別的
它不過是大的靈長類的頭腦
我想這是一個非常謙虛和中肯的想法
提醒我們在大自然中扮演的角色
為何它會消耗如此多的能量?
有人已經估算出
人類和其它動物的腦
所消耗的能量
現在了解每種腦有多少神經元
我們就可做些計算
結果發現人類和其它動物的腦
消耗方式差不多一樣
每天平均每 10億個神經元消耗 6卡
一個腦所消耗的能量
和它的神經元數量
成了一個簡單的線性關係
所以人腦消耗的能量
就跟你估算的一樣多
所以人腦為什麼
會消耗許多能量
單純是因為它有較多神經元的關係
作為靈長類
比起身體大小類似的動物
我們擁有更多的神經元
腦也就消耗較多能量
這單純是因為我們是靈長類動物的關係
不是因為我們特別
最後一個問題:
我們是如何有這麼多的神經元?
明確地說
如果大猩猩身體比我們大
為何沒有較大的腦和更多的神經元呢?
當理解到擁有許多神經元的同時
也就需要燃燒更多的能量時
我推測或許這就是原因-
大猩猩無法同時供給能量
應付龐大的身軀和大量的神經元
我們計算過
一方面計算出
大猩猩一天從食物中
獲得多少能量
另一方面計算
特定大小的身軀要消耗多少能量
還有一定數量的神經元所消耗的能量
然後我們一併查看
如果牠一天進食固定的時數
牠可以提供多少能量
給多大的身軀和多少的神經元數量
我們發現到
因為神經元消耗太多
這是身軀大小和神經元數量之間的妥協
一個靈長類一天進食八小時
可提供最多 530億個神經元的能量
但同時牠的身軀無法超過
25公斤
如果增加體重
則須捨棄神經元
所以只能單單擁有龐大的身軀
或只能單單擁有大量的神經元
如果你像靈長類一樣進食
你無法同時有這兩項
跳脫這限制的其中一個方法
是每天花更多時間進食
但這會提高危險
所以這方法行不通
以大猩猩和紅毛猩猩為例
為了養活大約 300億個神經元
每天要花8.5小時進食
這已經是它們所能做的了
每天進食九小時
應是靈長類的極限
那我們呢?
我們有 860億個神經元
體重約 60~70公斤
我們每一天應該都要
花超過九小時在進食上
但這不可行
如果我們像靈長類一樣的吃
我們就不會在這裡了
那我們是怎麼辦到的?
如果我們的腦真的需要大量的能量應付
而且又不能花每個
清醒的時刻在進食上
另一個替代方式就是
從同樣的食物中
用某種方式得到更多能量
很神奇的
這完全符合我們的假設-
150萬年前我們的祖先
發明了烹煮
烹煮是利用火
在我們身外先消化好食物
煮過的食物較軟 易咀嚼
能在嘴裡完全嚼碎
好讓胃能夠完全消化
供你吸收
這樣就能在較短的時間內獲取更多的能量
所以烹煮讓我們有更多的時間
利用我們的時間和神經元
從事更多有趣的事情
這樣就不用為了
老是要找食物,趕著吃
然後花掉一整天的時間
也因為烹煮的關係
讓這一度為了應付巨量神經元
消耗能量過度的腦
變成現在主要的資產
讓我們可以同時提供能量給大量神經元
也能花時間利用它們從事有趣的事
所以我認為這說明了為何人腦
能夠在演化中迅速變大
即便仍使用靈長類的腦
也因為烹煮可養活這大腦的關係
我們很快速地從生食發展到養殖
農、文明、雜貨店
電力、電冰箱
現今的這一切
讓我們可以在
喜歡的速食店內一次消費
支撐一整天所需的能量
而過去的解決之道
卻成了當今的問題
很諷刺地,我們在生食中尋求解答
那人類的優勢是什麼?
我們擁有什麼
其它動物沒有的呢?
我們的大腦皮質成了答案
它擁有最多的神經元
我想這為我們卓越的認知能力
提供了簡單好懂的解釋
那是什麼讓我們做其它動物做不到的呢?
我認為最基本的方式
讓我們擁有卓越大腦
且含大量神經元的大腦皮質
只有歸於兩個字- 烹煮
其它動物不會煮食物,只有人類會
我認為這就是為何我們身為人類
研究人腦改變我對食物的看法
現在我看著我的廚房
都跟它敬禮
我感謝我的祖先
發明這些讓我們得以成為人類
謝謝大家
(鼓掌)