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← Was ist so besonders am menschlichen Gehirn?

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Subtitles translated from English Showing Revision 10 created 12/14/2013 by Judith Matz.

  1. Was ist am menschlichen Gehirn
    so besonders?
  2. Warum erforschen wir andere Tiere
  3. und nicht sie uns?
  4. Was hat oder kann
    ein menschliches Gehirn,
  5. was kein anderes Gehirn kann?
  6. Als ich mich vor zehn Jahren
    diesen Fragen widmete,
  7. dachte die Wissenschaft, sie wüsste,
    wie Gehirne beschaffen sind.
  8. Obwohl es nur wenige Anhaltspunkte gab,
  9. dachten viele Wissenschaftler,
    dass die Gehirne aller Säugetiere,
  10. einschließlich die der Menschen,
  11. gleich beschaffen seien:
  12. mit einer Anzahl von Neuronen,
  13. die immer proportional
    zur Größe des Gehirns war.
  14. Das bedeutete, dass zwei
    gleich große Gehirne
  15. wie diese beiden,
    mit respektablen 400 Gramm,
  16. eine ähnliche Anzahl
    Neuronen haben sollten.
  17. Wenn Neuronen also
    die funktionellen Einheiten
  18. der Informationsverarbeitung
    im Gehirn sind,
  19. müssten die Besitzer dieser Gehirne
  20. ähnliche kognitive Fähigkeiten vorweisen.
  21. Und doch ist eins
    das eines Schimpansen
  22. und das andere das einer Kuh.
  23. Aber vielleicht haben Kühe wirklich
  24. ein reiches mentales Innenleben
    und sind so schlau,
  25. sich nichts anmerken zu lassen.
  26. Aber wir essen sie.
  27. Ich glaube, die Mehrheit
    kann dem zustimmen,
  28. dass Schimpansen zu viel
    komplexeren, komplizierteren
  29. und flexibleren Verhaltensweisen
    fähig sind als Kühe.
  30. Dies ist also der erste
    Hinweis dafür, dass das
  31. Szenario "alle Gehirne
    sind gleich beschaffen"
  32. nicht ganz stimmen kann.
  33. Aber spielen wir mal mit.

  34. Wenn alle Gehirne
    gleich beschaffen wären
  35. und man bei Tieren die Größe
    ihrer Gehirne vergleichen würde,
  36. sollten größere Gehirne stets
    mehr Neuronen aufweisen
  37. als kleinere Gehirne,
    und umso größer das Gehirn,
  38. desto begabter sollte sein Besitzer sein.
  39. Die größten Gehirne
    der Welt sollten auch
  40. die kognitiv fähigsten sein.
  41. Jetzt die schlechte Nachricht:
  42. Unser Gehirn ist nicht
    das größte auf der Welt.
  43. Das ist ziemlich verwirrend.
  44. Unser Gehirn wiegt
    zwischen 1,2 und 1,5 Kilo,
  45. aber das der Elefanten wiegt
    zwischen vier und fünf Kilo
  46. und das Gehirn von Walen kann
    bis zu neun Kilo wiegen,
  47. weshalb Wissenschaftler
    zu sagen pflegten,
  48. dass unser Gehirn speziell sein muss,
  49. wenn wir unsere kognitiven
    Fähigkeiten erklären wollen.
  50. Es muss richtig außergewöhnlich sein,
  51. eine Ausnahme der Regel.
  52. Ihres mag größer sein,
    aber unseres ist besser
  53. und es könnte
    z. B. besser darin sein,
  54. größer auszusehen, als es sollte,
  55. mit einem -- im Vergleich
    zu unserem Körper --
  56. viel größeren Kortex.
  57. Wir haben also extra viel Kortex,
  58. um Interessanteres zu tun,
    als nur den Körper zu bewegen.
  59. Die Größe des Gehirns passt sich
  60. nämlich oft der Körpergröße an.
  61. Der Hauptgrund dieser Behauptung,
  62. unser Gehirn wäre größer,
    als es sein sollte,
  63. liegt wohl darin, dass wir uns selber mit
  64. Menschenaffen vergleichen.
  65. Gorillas können zwei- oder
    dreimal größer sein als wir,
  66. ihre Gehirne sollten also
    auch größer als unsere sein,
  67. aber es ist genau umgekehrt.
  68. Unser Gehirn ist dreimal
    größer als das eines Gorillas.
  69. Das menschliche Gehirn ist auch speziell

  70. in seinem Energieverbrauch.
  71. Obwohl es nur 2 Prozent
    des Körpergewichts ausmacht,
  72. verbraucht es ganze 25 Prozent
    der ganzen Energie,
  73. die Ihr Körper täglich braucht,
    um zu funktionieren.
  74. Das sind 500 Kalorien
    von insgesamt 2000,
  75. um Ihr Gehirn
    am Funktionieren zu halten.
  76. Das menschliche Gehirn ist also
    größer, als es sein sollte,

  77. es verbraucht viel mehr Energie,
    als es sollte,
  78. es ist also etwas Besonderes.
  79. Aber hier begann mich das Ganze zu stören.
  80. In Biologie suchen wir Regeln,
  81. für alle Tiere und das Leben im Allgemeinen,
  82. warum sollten also die Regeln der Evolution
  83. auf alle anwendbar sein außer auf uns?
  84. Wahrscheinlich lag das Problem
    in unserer Grundannahme,
  85. dass alle Gehirne gleich beschaffen seien.
  86. Vielleicht können zwei ähnlich große Gehirne
  87. tatsächlich eine ganz verschiedene
    Anzahl an Neuronen haben.
  88. Vielleicht hat ein größeres Gehirn
  89. gar nicht unbedingt mehr Neuronen
  90. als ein Gehirn von bescheidener Größe.
  91. Vielleicht hat das menschliche Gehirn
    im Vergleich zu jedem Gehirn
  92. die meisten Neuronen
    und die Größe ist dabei egal,
  93. gerade in Bezug auf die Großhirnrinde.
  94. Dies wurde also für mich
  95. die zu eruierende Zentralfrage:
  96. Wie viele Neuronen
    hat das menschliche Gehirn
  97. und das im Vergleich zu anderen Tieren?
  98. Sie haben sicherlich irgendwo
    schon mal gelesen oder gehört,

  99. dass wir 100 Milliarden Neuronen haben.
  100. Vor 10 Jahren fragte ich meine Kollegen,
  101. woher diese Zahl denn eigentlich stamme.
  102. Aber keiner wusste es.
  103. Ich durchforstete die Fachliteratur
  104. nach der Herkunft dieser Zahl,
  105. aber finden konnte ich sie nie.
  106. Scheinbar hatte noch nie jemand
  107. die Anzahl der Neuronen
    im menschlichen Gehirn gezählt
  108. oder überhaupt in einem Gehirn
    zu diesem Zweck nachgezählt.
  109. Deshalb dachte ich mir selber was aus,
    um im Gehirn Zellen zu zählen.

  110. Im Wesentlichen geht es darum,
  111. das Gehirn in eine Suppe zu verwandeln.
  112. Und so geht's:
  113. Sie nehmen ein Gehirn
    oder nur einen Teil davon
  114. und lösen es in
    einem Reinigungsmittel auf,
  115. das die Zellmembranen zerstört
  116. aber den Zellkern intakt lässt,
  117. so dass eine Suspension
    freier Kerne herauskommt,
  118. die so aussieht
  119. wie eine klare Suppe.
  120. Diese Suppe enthält alle Zellkerne,
  121. die einmal das Gehirn
    einer Maus ausmachten.
  122. Das Schöne an einer Suppe ist,
  123. dass man sie schütteln und
    so man die Zellkerne
  124. homogen in der Flüssigkeit
    verteilen kann,
  125. so dass man unter dem Mikroskop
  126. mit nur vier oder fünf Beispielen
    dieser homogenen Lösung
  127. die Zellkerne zählen kann und darin erkennt,
  128. wie viele Zellen das Gehirn hatte.
  129. Es ist einfach und unkompliziert
  130. und richtig schnell.
  131. Wir haben diese Methode
    des Neuronenzählens
  132. bis jetzt bei Dutzenden
    von Spezies angewendet
  133. und es hat sich herausgestellt,
    dass nicht alle Gehirne
  134. gleich beschaffen sind.
  135. Nehmen wir z. B. Nagetiere und Primaten:
  136. Bei den größeren
    Nagetiergehirnen nimmt die
  137. Durchschnittsgröße der Neuronen zu
  138. und bläht das Gehirn sehr rasch auf
  139. und es wächst schneller, als
    Neuronen hinzu gewonnen werden.
  140. Aber Primatengehirne
    gewinnen Neuronen hinzu,
  141. ohne dass das Durchschnittsneuron
    größer wird
  142. und das ist eine sehr sparsame Art,
  143. dem Gehirn Neuronen hinzuzufügen.
  144. Ein Primatengehirn hat also
  145. stets mehr Neuronen als das
    eines gleich großen Nagetiers,
  146. und je größer das Gehirn,
  147. umso größer dieser Unterschied.
  148. Wie viele Neuronen hat nun unser Gehirn?
  149. Im Durchschnitt haben wir
  150. 86 Milliarden Neuronen,
  151. 16 Milliarden von ihnen liegen im Kortex
  152. und wenn Sie bedenken,
    dass die Großhirnrinde
  153. der Sitz von Funktionen wie
  154. das Bewusstsein und das logische
    und abstrakte Denken ist
  155. und dass 16 Milliarden überhaupt
    die höchste Anzahl ist,
  156. die ein Kortex haben kann,
  157. ist dies die einfachste Erklärung für
  158. unsere bemerkenswerten
    kognitiven Fähigkeiten.
  159. Ebenso wichtig ist die Bedeutung
    dieser 86 Milliarden Neuronen.
  160. Als wir herausfanden,
    dass die Beziehung
  161. zwischen der Größe des Gehirns
    und der Neuronenanzahl
  162. mathematisch ausgedrückt
    werden konnte,
  163. konnten wir auch ausrechnen,
    wie ein menschliches Gehirn
  164. aussehen würde, wenn es wie das Gehirn
    eines Nagetieres beschaffen wäre.
  165. Ein Gehirn eines Nagetieres
    mit 86 Milliarden Neuronen
  166. würde 36 Kilo wiegen.
  167. Das wäre unmöglich.
  168. So ein Gehirn würde vom
  169. eigenen Gewicht zerquetscht,
  170. und dieses unmögliche Gehirn entspräche
  171. einem Körper von neun Tonnen.
  172. Das sieht nicht aus wie wir.
  173. Dies führt uns bereits
    zu einem wichtigen Ergebnis:

  174. Wir sind keine Nagetiere.
  175. Das menschliche Gehirn ist
    kein großes Rattengehirn.
  176. Verglichen mit einer Ratte
    mögen wir besonders sein,
  177. aber das ist kein fairer Vergleich,
  178. denn wir wissen ja,
    dass wir keine Nagetiere sind.
  179. Wir sind Primaten,
  180. also müssen wir uns auch
    mit ihnen vergleichen.
  181. Und wenn Sie da rechnen,
  182. finden Sie heraus,
    dass ein arttypischer Primat
  183. mit 86 Milliarden Neuronen
  184. ein Gehirn von
    etwa 1,2 kg haben würde,
  185. was ganz angemessen ist,
  186. wenn man einen Körper hat,
    der 66 Kilo schwer ist,
  187. was in meinem Fall exakt stimmt
  188. und uns zu einem
    wenig überraschenden
  189. und doch zu einem extrem
    wichtigen Ergebnis führt:
  190. Ich bin ein Primat.
  191. Und Sie alle sind Primaten.
  192. Auch Darwin.

  193. Mir ist wohl dabei, dass Darwin
    dies wirklich gewürdigt hätte.
  194. Sein Gehirn, wie unseres auch,
  195. ist so beschaffen
    wie das Gehirn anderer Primaten.
  196. Das menschliche Gehirn mag
    also außergewöhnlich sein, ja,

  197. aber nicht aufgrund
    seiner Neuronen-Anzahl.
  198. Da ist es einfach nur
    ein großes Primatengehirn.
  199. Dies ist ein sehr demütigender
    und ernüchternder Gedanke,
  200. der uns unseren Platz
    in der Natur klar macht.
  201. Warum benutzt es also so viel Energie?

  202. Andere haben herausgefunden,
  203. wie viel Energie das menschliche Gehirn
  204. und das anderer Spezies verbraucht
  205. und jetzt, wo wir wissen,
    wie viele Neuronen
  206. jedes Gehirn hat,
    können wir diese berechnen.
  207. Heraus kam,
    dass das menschliche
  208. als auch andere Gehirne
    fast dasselbe verbrauchen:
  209. nämlich ungefähr 6 Kalorien
    pro Milliarde Neuronen pro Tag.
  210. Der gesamte Energieverbrauch
    eines Gehirns
  211. ist eine simple, lineare Funktion
  212. seiner Anzahl an Neuronen
  213. und es stellte sich heraus,
    dass das menschliche Gehirn
  214. so viel Energie verbraucht,
    wie anzunehmen war.
  215. Der Grund dafür,
    dass das menschliche Gehirn
  216. so viel Energie verbraucht,
    ist einfach der,
  217. dass es eine hohe Anzahl an Neuronen hat
  218. und da wir Primaten sind,
  219. die gemessen an unserer Größe
    viel mehr Neuronen haben
  220. als irgendein anderes Tier,
  221. ist der relative Verbrauch
    unseres Gehirns hoch,
  222. aber weil wir Primaten sind,
    nicht weil wir besonders sind.
  223. Letzte Frage:

  224. Wie kommen wir zu dieser
    bemerkenswerten Anzahl Neuronen
  225. und in Anbetracht der Tatsache,
    dass Menschenaffen
  226. größer sind als wir,
  227. warum haben sie nicht das größere
    Gehirn mit mehr Neuronen?
  228. Als wir merkten,
    wie viel mehr Energie
  229. viele Neuronen
    im Gehirn kosten, dachte ich,
  230. vielleicht ist die Erklärung ganz einfach.
  231. Sie können sich den
    Energieaufwand nicht leisten
  232. für den großen Körper
    und die vielen Neuronen.
  233. Wir rechneten erneut.
  234. Wir rechneten aus, wie viel
  235. Energie ein Primat am Tag braucht,
  236. wenn er Rohkost frisst.
  237. und andererseits, wie viel Energie
  238. ein Körper einer bestimmten Größe braucht.
  239. und wie viel Energie ein Gehirn mit
    einer bestimmten Anzahl Neuronen braucht.
  240. und schauten uns die Relation
  241. von Körpergröße und
    Anzahl Gehirnzellen an,
  242. die ein Primat haben könnte,
  243. wenn er eine gewisse Stundenanzahl
    pro Tag fräße.
  244. Es wurde deutlich,

  245. da die Neuronen
    so viel Energie verbrauchen,
  246. gibt es einen Kompromiss zwischen
    Körpergröße und Neuronen-Anzahl.
  247. Ein Primat, der 8 Stunden pro Tag frisst,
  248. kann sich höchstens
    53 Milliarden Neuronen leisten,
  249. aber dann kann sein Körper nicht größer
  250. als 25 Kilo sein.
  251. Würde er mehr wiegen,
  252. müsste er Neuronen einbüßen.
  253. Es geht also entweder
    um einen großen Körper
  254. oder um eine hohe Anzahl Neuronen.
  255. Wenn man wie ein Primat frisst,
  256. kann man sich beides nicht leisten.
  257. Ein Weg aus dieser Stoffwechsellimitation

  258. wäre, noch mehr als 8 Stunden zu fressen,
  259. aber das wäre gefährlich
  260. und ab einem bestimmten Punkt unmöglich.
  261. Gorillas und Orang Utans zum Beispiel
  262. verfügen etwa über
    30 Milliarden Neuronen,
  263. und bringen 8,5 Stunden
    pro Tag mit Fressen zu.
  264. Dies ist die Höchstzahl,
    die sie scheinbar erreichen können.
  265. Neun Stunden, um Nahrung aufzunehmen
  266. scheint für einen Primaten
    die praktikable Grenze zu sein.
  267. Und bei uns?

  268. Mit 86 Milliarden Neuronen
  269. und Körpergewicht von 60-70 kg
  270. müssten wir über 9 Stunden am Tag
  271. damit verbringen, uns zu ernähren,
  272. aber das wäre nicht machbar.
  273. Wenn wir wie ein Primat essen würden,
  274. könnten wir gar nicht hier sein.
  275. Wie kam es dennoch dazu?

  276. Wenn unser Gehirn
    so viel Energie verbraucht
  277. wie angenommen und wir nicht jede
  278. wache Minute darauf verwenden
    können, uns zu ernähren,
  279. ist die einzige Alternative, in der Tat,
  280. irgendwie mehr Energie
  281. von derselben Kost zu erhalten.
  282. Und erstaunlicherweise
    passt das genau
  283. zu dem, was unsere Vorfahren wohl vor
  284. 1,5 Millionen Jahren erfunden haben,
  285. als sie das Kochen entdeckten.
  286. Kochen bedeutet Feuer zu nutzen
  287. und das Essen außerhalb
    unseres Körpers vorzuverdauen.
  288. Gekochte Nahrung ist weicher,
    demnach einfacher zu kauen
  289. und im Mund in Brei zu verwandeln
  290. so dass sie vollkommen
    im Magen verdaut
  291. und absorbiert werden kann,
  292. was ihnen in viel geringerer Zeit
    viel mehr Energie einbrachte.
  293. Das Kochen ermöglicht uns also,
  294. viel interessantere Dinge
    mit unserem Tag und
  295. unseren Neuronen anzufangen,
  296. als nur über Nahrung nachzudenken,
  297. sie zu suchen und zu verschlingen,
  298. den ganzen Tag über.
  299. Dank des Kochens
    wurde aus einem einst

  300. schwerem Bestandteil, diesem großen,
  301. gefährlich kostspieligem Gehirn
    mit einer Menge Neuronen
  302. nun ein Gehirn mit einem großen Pluspunkt.
  303. Jetzt konnten wir uns beides leisten,
    die Energie für viele Neuronen
  304. und die Zeit,
    mit ihnen interessante Dinge zu tun.
  305. Dies erklärt, glaube ich, warum
    das menschliche Gehirn wuchs,
  306. um so schnell in der Evolution
    so groß zu werden
  307. und trotzdem bloß das
    Gehirn eines Primaten blieb.
  308. Mit dem großen Gehirn, das wir uns
    dank des Kochens nun leisten konnten,
  309. gingen wir schnell von der
    Rohkost zum Kultivieren über:
  310. Agrikultur, Zivilisation,
    Lebensmittelgeschäfte,
  311. Elektrizität, Kühlschränke,
  312. all diese Dinge, die uns nun erlauben,
  313. all die Energie, die wir
    für einen Tag brauchen,
  314. an einem Tag zu tanken,
    indem wir nur einmal
  315. in unserem Lieblings-
    Fastfood-Restaurant essen.
  316. Was einst eine Lösung gewesen war,
  317. wurde jetzt zum Problem und
  318. ironischerweise suchen wir
    die Lösung jetzt bei der Rohkost.
  319. Welcher ist also der
    Vorteil von uns Menschen?

  320. Was haben wir,
  321. was kein anderes Tier hat?
  322. Meine Antwort ist die größte Anzahl
  323. an Neuronen auf der Gehirnrinde.
  324. Die einfachste Erklärung dafür,
  325. dass wir kognitiv so fähig sind.
  326. Was machen wir,
    was kein anderes Tier macht
  327. und was ausschlaggebend war,
  328. um diese größte Anzahl
  329. an Neuronen im Kortex zu entwickeln?
  330. Mit zwei Worten: Wir kochen.
  331. Kein anderes Tier kocht sein Essen.
    Nur Menschen machen das.
  332. Ich glaube, so wurden wir zu Menschen.
  333. Seitdem ich das menschliche Gehirn erforsche,
    denke ich anders über Essen ...

  334. Jetzt sehe ich meine Küche an
  335. und verneige mich vor ihr,
  336. und ich danke meinen Vorfahren,
  337. die diese Erfindung machten, die uns
    wahrscheinlich zu Menschen werden ließ.
  338. Vielen Dank.
  339. (Applaus)