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← Cos'ha di tanto speciale il cervello umano?

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Subtitles translated from English Showing Revision 6 created 02/11/2014 by Anna Cristiana Minoli.

  1. Cos'ha di così speciale il cervello umano?
  2. Perché siamo noi a studiare altri animali
  3. e non loro a studiare noi?
  4. Che cosa ha o cosa fa il cervello umano
  5. che non fanno gli altri cervelli?
  6. Quando mi sono interessata a questi argomenti, circa 10 anni fa,
  7. gli scienziati pensavano di sapere di cosa
    fossero fatti i diversi cervelli.
  8. Nonostante si basassero su poche prove,
  9. molti scienziati pensavano
    che tutti i cervelli di mammiferi,
  10. incluso il cervello umano,
  11. fossero fatti nello stesso modo,
  12. con un numero di neuroni sempre
  13. proporzionale alle dimensioni del cervello.
  14. Questo significa che due cervelli
    delle stesse dimensioni,
  15. come questi due, con un peso rispettabile
    di 400 grammi,
  16. dovrebbero avere un numero simile di neuroni.
  17. Ora, se i neuroni sono le unità funzionali
  18. di trattamento delle informazioni del cervello,
  19. i padroni di questi due cervelli
  20. dovrebbero avere abilità cognitive simili.
  21. Comunque, uno è di uno scimpanzé,
  22. e l'altro è di una mucca.
  23. Ora, forse le mucche hanno una ricca
  24. vita mentale e sono così furbe
  25. che hanno deciso di non farcelo sapere,
  26. ma noi le mangiamo.
  27. Penso che molti saranno d'accordo
  28. che gli scimpanzé siano capaci
    di comportamenti più complessi,
  29. elaborati e flessibili delle mucche.
  30. Quindi, questo è il primo segno del fatto che
  31. lo scenario "tutti i cervelli vengono fatti
    nello stesso modo"
  32. non è molto corretto.
  33. Ma andiamo avanti.

  34. Se tutti i cervelli fossero fatti nello stesso modo
  35. e si dovessero confrontare animali con cervelli
    di dimensioni diverse,
  36. i cervelli più grandi dovrebbero avere
    sempre più neuroni
  37. di quelli più piccoli,
    e più il cervello è grande,
  38. più il proprietario dovrebbe essere
    cognitivamente capace.
  39. Dunque, il cervello più grande dovrebbe
    essere anche quello
  40. con le maggiori capacità cognitive.
  41. Ed ora arrivano le cattive notizie:
  42. il nostro cervello non è il più grande.
  43. Sembra abbastanza avvilente.
  44. Il nostro cervello pesa tra 1,2 e 1,5 kg,
  45. ma il cervello degli elefanti pesa
    tra i 4 e i 5 kg,
  46. e il cervello di una balena può pesare circa 9 kg,
  47. e questo è il motivo per cui
    gli scienziati usavano dire
  48. che il nostro cervello deve essere speciale
  49. per spiegare le nostre abilità cognitive.
  50. Deve essere veramente straordinario,
  51. un'eccezione alla regola.
  52. Il loro può essere più grande,
    ma il nostro è migliore,
  53. e potrebbe essere ancora meglio, ad esempio,
  54. per il fatto che sembra più grande
    di quanto dovrebbe,
  55. e con una corteccia cerebrale più grande
    di quella che dovrebbe
  56. rispetto alle dimensioni dei nostri corpi.
  57. Questo ci darebbe una corteccia extra
  58. per fare cose più interessanti che unicamente
    far funzionare il nostro corpo.
  59. E questo perché la dimensione del cervello
  60. di solito segue quella del corpo.
  61. La ragione principale per dire
  62. che il nostro cervello è più grande del dovuto
  63. in realtà proviene dalla comparazione tra noi
  64. e le grandi scimmie.
  65. I gorilla possono essere due o tre volte
    più grandi di noi,
  66. e quindi il loro cervello dovrebbe essere
    più grande del nostro,
  67. invece è il contrario.
  68. Il nostro cervello è tre volte più grande
    di quello di un gorilla.
  69. Il cervello umano inoltre sembra speciale

  70. per la quantità di energia che impiega.
  71. Sebbene pesi solo il 2% del corpo,
  72. da solo utilizza il 25% di tutta l'energia
  73. che il nostro corpo impiega giornalmente
    per funzionare.
  74. Si tratta di 500 calorie
    su un totale di 2000 calorie
  75. solo per far funzionare il cervello.
  76. Allora, il cervello umano è più grande
    di quanto dovrebbe,

  77. consuma più energia di quanto dovrebbe,
  78. quindi è speciale.
  79. E qui è dove la storia ha incominciato
    a preoccuparmi.
  80. In biologia noi cerchiamo regole
  81. da applicare a tutti gli animali
    ed alla vita in generale,
  82. e quindi perché le regole dell'evoluzione
  83. dovrebbero applicarsi a tutti meno che a noi?
  84. Forse il problema risiede nell'assunzione di base
  85. che tutti i cervelli sono fatti allo stesso modo.
  86. Forse due cervelli di taglia simile
  87. possono davvero essere composti da un numero
    di neuroni molto diverso.
  88. Forse un cervello molto grande
  89. non ha necessariamente più neuroni
  90. di uno di più modeste dimensioni.
  91. Forse il cervello umano ha proprio più neuroni
  92. di ogni altro cervello,
    indipendentemente dalla dimensione,
  93. specialmente nella corteccia cerebrale.
  94. E quindi questa è diventata per me
  95. la domanda fondamentale a cui rispondere:
  96. "Quanti neuroni ha il cervello umano,
  97. e come si confronta con gli altri animali?"
  98. Potreste aver sentito o letto da qualche parte

  99. che abbiamo 100 miliardi di neuroni,
  100. così 10 anni fa chiesi ai miei colleghi
  101. se sapevano da dove uscisse questo numero.
  102. Nessuno lo sapeva.
  103. Ho cercato a fondo in letteratura
  104. la fonte originale di quel numero,
  105. e non l'ho mai trovata.
  106. Sembra che nessuno abbia mai contato davvero
  107. il numero di neuroni nel cervello umano,
  108. o in qualsiasi altro cervello, se è per questo.
  109. E quindi ho inventato un mio metodo
    per contare le cellule nel cervello,

  110. che essenzialmente consiste
  111. nel dissolvere quel cervello in un brodo.
  112. Funziona così:
  113. si prende un cervello, o una parte di esso,
  114. lo si dissolve in un detergente,
  115. che distrugge le membrane cellulari
  116. ma lascia i nuclei intatti,
  117. ed alla fine si ha una sospensione
    di nuclei liberi
  118. che ha questo aspetto,
  119. come un brodo chiaro.
  120. Questo brodo contiene tutti i nuclei
  121. che prima erano in un cervello di topo.
  122. La bellezza di un brodo è che in quanto tale
  123. lo si può agitare e far si che quei nuclei
  124. siano distribuiti in modo omogeneo nel liquido,
  125. in modo che poi guardando al microscopio
  126. solo 4 o 5 campioni di questa soluzione omogenea
  127. si possano contare i nuclei
    e di conseguenza dire
  128. quante cellule c'erano nel cervello.
  129. È semplice, è preciso,
  130. ed è davvero veloce.
  131. Abbiamo usato questo metodo per contare i neuroni
  132. in decine di specie differenti finora,
  133. e ne risulta che tutti quei cervelli
  134. non sono fatti allo stesso modo.
  135. Prendete i roditori ed i primati, per esempio:
  136. nei cervelli dei grandi roditori, la taglia media
  137. dei neuroni aumenta,
  138. in modo che il cervello si gonfi rapidamente
  139. ed aumenti di dimensione molto più velocemente
    di quanto aumentano i neuroni.
  140. Ma i cervelli dei primati acquisiscono neuroni
  141. senza che il neurone medio diventi più grande,
  142. che è un modo molto economico
  143. di aggiungere neuroni al proprio cervello.
  144. Il risultato è che un cervello di primate
  145. avrà sempre più neuroni di un cervello di roditore
    della stessa taglia.
  146. E più grande è il cervello
  147. maggiore sarà questa differenza.
  148. E quindi, cosa possiamo dire del nostro cervello?
  149. Abbiamo scoperto che abbiamo, in media,
  150. 86 miliardi di neuroni,
  151. di cui 16 miliardi sono nella corteccia cerebrale.
  152. E se considerate che la corteccia cerebrale
  153. è il luogo di funzioni
  154. come la coscienza e
    il ragionamento logico ed astratto,
  155. e che 16 miliardi è il numero massimo di neuroni
  156. di qualunque corteccia,
  157. credo che questa sia la spiegazione più semplice
  158. per le nostre considerevoli capacità cognitive.
  159. Ma altrettanto importante è cosa significano
    quegli 86 miliardi di neuroni.
  160. Poiché abbiamo trovato che la relazione
  161. tra la dimensione del cervello
    ed il suo numero di neuroni
  162. può essere descritta matematicamente,
  163. noi possiamo calcolare a cosa assomiglierebbe
  164. un cervello umano se fosse fatto
    come quello di un roditore.
  165. Un cervello di roditore con 86 miliardi di neuroni
  166. peserebbe 36 Kg.
  167. Questo non è possibile.
  168. Un cervello così grosso sarebbe schiacciato
  169. dal proprio peso,
  170. e questo cervello impossibile andrebbe
  171. in un corpo di 89 tonnellate.
  172. Non credo che assomigli a noi.
  173. Questo ci porta già ad una conclusione
    molto importante,

  174. cioè che non siamo roditori.
  175. Il cervello umano non è quello
    di un grosso topo.
  176. In confronto ad un topo possiamo
    sembrare speciali, certo,
  177. ma non è un confronto appropriato da fare,
  178. posto che sappiamo di non essere roditori.
  179. Siamo primati,
  180. e quindi il confronto corretto è con altri primati.
  181. E quindi, facendo i conti,
  182. troverete che un primate generico
  183. con 86 miliardi di neuroni
  184. avrebbe un cervello di circa 1,2 Kg,
  185. che sembra corretto
  186. in un corpo di circa 66 Kg,
  187. che nel mio caso è esatto,
  188. il che ci porta ad una conclusione
  189. poco sorprendente ma incredibilmente importante:
  190. io sono un primate.
  191. E tutti voi siete primati.
  192. E così era Darwin.

  193. Mi piace pensare che Darwin avrebbe
    davvero apprezzato questo.
  194. Il suo cervello, come il nostro,
  195. è stato fatto ad immagine di quello di altri primati.
  196. quindi il cervello umano può
    essere particolare, certo,

  197. ma non è speciale per il suo numero di neuroni.
  198. È solo un grosso cervello di primate.
  199. Credo che questa sia una considerazione
    umile e semplice
  200. che dovrebbe ricordarci il nostro posto in natura.
  201. E quindi, perché ci costa così tanta energia?

  202. Altre persone hanno immaginato
  203. quanta energia consuma il cervello umano
  204. e quello di altre specie,
  205. ed ora che sappiamo di quanti neuroni
  206. ogni cervello è composto, possiamo fare i conti.
  207. Viene fuori che sia il cervello umano
  208. che gli altri cervelli consumano allo stesso modo,
  209. una media di 6 calorie al giorno
    per miliardo di neuroni.
  210. Quindi il costo energetico totale di un cervello
  211. è una semplice funzione lineare
  212. del suo numero di neuroni.
  213. Ne esce che il cervello umano
  214. consuma tanta energia quanta ce ne aspettiamo.
  215. Quindi la ragione per cui il cervello umano
  216. consuma tanta energia è semplicemente perché
  217. ha un numero enorme di neuroni,
  218. e perché siamo primati
  219. con molti più neuroni per una data
    dimensione fisica
  220. di ogni altro animale,
  221. il consumo relativo del nostro cervello è grande
  222. ma solo perché siamo primati,
    non perché siamo speciali.
  223. Un'ultima domanda, allora:

  224. com'è che abbiamo un così grande
    numero di neuroni,
  225. ed in particolare, se le grandi scimmie
  226. sono più grandi di noi,
  227. perché non hanno un cervello più grande
    del nostro, con più neuroni?
  228. Quando abbiamo capito quanto fosse costoso
  229. avere tanti neuroni nel cervello, ho immaginato
  230. che ci fosse un motivo semplice.
  231. Loro non possono permettersi l'energia necessaria
  232. per un corpo così grande
    e per un gran numero di neuroni.
  233. Così abbiamo fatto i conti.
  234. Abbiamo calcolato
  235. da una parte quanta energia ottiene un primate
  236. ogni giorno mangiando cibo crudo,
  237. e dall'altra quanta energia
  238. consuma un corpo di un certa dimensione
  239. e quanta ne consuma un cervello
    con un certo numero di neuroni.
  240. Ed abbiamo cercato le combinazioni
  241. di dimensione fisica e numero di neuroni
  242. che potrebbe permettersi un primate
  243. se mangiasse per un certo numero di ore al giorno.
  244. Quello che abbiamo scoperto è che

  245. poiché i neuroni consumano così tanto,
  246. c'è un equilibrio tra le dimensioni fisiche
    ed il numero di neuroni.
  247. Quindi un primate che mangia per otto ore al giorno
  248. può permettersi al massimo 53 miliardi di neuroni,
  249. ma di conseguenza il suo corpo non può pesare
  250. più di 25 Kg.
  251. Per pesare più di così
  252. deve cedere neuroni.
  253. E così o si ha un grande corpo
  254. o un grande numero di neuroni.
  255. Se si mangia come un primate,
  256. non ci si può permettere entrambi.
  257. Un modo per ovviare a questa limitazione

  258. sarebbe di passare sempre più ore
    al giorno a mangiare,
  259. ma sarebbe pericoloso,
  260. ed oltre un certo punto,
    non sarebbe proprio possibile.
  261. Gorilla ed oranghi, per esempio,
  262. possono permettersi 30 miliardi di neuroni
  263. passando otto ore e mezzo al giorno a mangiare,
  264. e pare che sia proprio quello che facciano.
  265. Nove ore al giorno di nutrizione
  266. sembra che sia il limite pratico per un primate.
  267. E noi?

  268. Con i nostri 86 miliardi di neuroni
  269. ed una massa corporea di tra i 60 e i 70 Kg,
  270. dovremmo nutrirci per più di nove ore al giorno,
  271. ogni singolo giorno,
  272. il che non è possibile.
  273. Se mangiassimo come un primate,
  274. non potremmo essere qui.
  275. E quindi come siamo arrivati qui?

  276. Se il nostro cervello consuma tanta energia
  277. quanta ne dovrebbe, e se noi non possiamo passare
  278. ogni ora da svegli a mangiare,
  279. allora davvero l'unica alternativa
  280. è ottenere più energia, in qualche modo,
  281. dallo stesso cibo.
  282. E, sorprendentemente, è esattamente quello
  283. che pensiamo abbiano inventato
    i nostri progenitori
  284. 1,5 milioni di anni fa,
  285. quando hanno inventato la cottura.
  286. Cuocere significa usare il fuoco
  287. per pre-digerire il cibo al di fuori del nostro corpo.
  288. I cibi cotti sono più morbidi e quindi
    più facili da masticare
  289. e da trasformare in una massa morbida nella bocca,
  290. in modo che possano essere completamente digeriti
  291. ed assorbiti nello stomaco,
  292. rendendoli più nutrienti
    in molto meno tempo.
  293. Quindi cuocere ci lascia del tempo per fare
  294. cose molto più interessanti nella nostra giornata
  295. e con i nostri neuroni
  296. piuttosto che solo pensare al cibo,
  297. cercare cibo e ingozzarci
  298. per tutto il giorno.
  299. Quindi, grazie alla cottura, quello che una volta

  300. era un problema notevole, questo cervello
  301. grosso e difficile da mantenere con tanti neuroni,
  302. adesso può diventare un notevole vantaggio,
  303. ora che possiamo avere sia l'energia
    per tanti neuroni
  304. che trovare il tempo per farci cose interessanti.
  305. Credo che questo spieghi perché il cervello umano
  306. sia cresciuto fino a diventare così grande
    in modo così veloce nell'evoluzione,
  307. restando comunque un cervello da primate.
  308. Con questo grosso cervello reso possibile
    dalla cottura,
  309. siamo passati rapidamente dai cibi crudi alla cultura,
  310. all'agricoltura, alla civiltà, ai negozi di alimentari,
  311. all'elettricità, ai frigoriferi,
  312. tutte quelle cose che oggigiorno
  313. ci permettono di avere tutta l'energia che ci serve
  314. per un giorno intero in una sola seduta
  315. al vostro fast food preferito.
  316. Ora, quella che una volta era la soluzione
  317. adesso è diventato il problema,
  318. e, ironicamente, cerchiamo la soluzione
    nei cibi crudi.
  319. E quindi qual è il vantaggio umano?

  320. Cos'è che noi abbiamo
  321. che nessun altro animale ha?
  322. La mia risposta è che abbiamo il maggior numero
  323. di neuroni nella corteccia cerebrale,
  324. e penso che sia la spiegazione più semplice
  325. per le nostre notevoli abilità cognitive.
  326. E cos'è che facciamo che nessun altro animale fa,
  327. e che io credo sia stato fondamentale
  328. per permetterci di raggiungere quel grande,
  329. il più grande, numero di neuroni nella corteccia?
  330. In due parole: noi cuciniamo.
  331. Nessun altro animale cuoce il proprio cibo.
    Solo gli umani lo fanno.
  332. Credo che sia così che siamo diventati umani.
  333. Studiare il cervello umano ha cambiato il mio modo
    di pensare al cibo.

  334. Adesso guardo la mia cucina
  335. e la ossequio,
  336. e ringrazio i miei antenati per essere giunti
  337. a quell'invenzione che probabilmente
    ci ha resi umani.
  338. Grazie mille.
  339. (Applausi)