Čím je lidský mozek tak výjimečný?

Lidský mozek je záhada - je podivuhodně velký vzhledem k velikosti našeho těla, na svou váhu využívá obrovské množství energie a má bizarně hustou mozkovou kůru. Ale proč? Neurovědkyně Suzana Herculano-Houzel si nasazuje svou detektivní čapku a provází nás touto záhadou. Vytvořením "mozkové polévky" přichází k překvapivým závěrům.

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)