Какво е толкова специално в човешкия мозък?

Човешкият мозък е загадъчен – той е необичайно голям за размера на телата ни, използва огромно за тежестта си количество енергия и има особено плътна мозъчна кора. Но защо? Невроанатомът Сузана Херкулано-Хаузъл слага детективската си шапка и ни превежда през тази мистерия. С приготвянето на "супа от мозък" тя стига до смайващо заключение.

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)