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)