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)