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)