Cos'ha di tanto speciale il cervello umano?

Il cervello umano è complicato: è curiosamente grande per la dimensione del nostro corpo, consuma un'enorme quantità di energia per il suo peso ed ha una corteccia cerebrale stranamente densa. Perché?
La neuroscienziata Suzana Herculano-Houzel indossa il cappello da detective e ci conduce attraverso il mistero. Producendo un "brodo di cervello" arriva ad una sorprendente conclusione.

Cos'ha di così speciale il cervello umano?

Perché siamo noi a studiare altri animali

e non loro a studiare noi?

Che cosa ha o cosa fa il cervello umano

che non fanno gli altri cervelli?

Quando mi sono interessata a questi argomenti, circa 10 anni fa,

gli scienziati pensavano di sapere di cosa
fossero fatti i diversi cervelli.

Nonostante si basassero su poche prove,

molti scienziati pensavano
che tutti i cervelli di mammiferi,

incluso il cervello umano,

fossero fatti nello stesso modo,

con un numero di neuroni sempre

proporzionale alle dimensioni del cervello.

Questo significa che due cervelli
delle stesse dimensioni,

come questi due, con un peso rispettabile
di 400 grammi,

dovrebbero avere un numero simile di neuroni.

Ora, se i neuroni sono le unità funzionali

di trattamento delle informazioni del cervello,

i padroni di questi due cervelli

dovrebbero avere abilità cognitive simili.

Comunque, uno è di uno scimpanzé,

e l'altro è di una mucca.

Ora, forse le mucche hanno una ricca

vita mentale e sono così furbe

che hanno deciso di non farcelo sapere,

ma noi le mangiamo.

Penso che molti saranno d'accordo

che gli scimpanzé siano capaci
di comportamenti più complessi,

elaborati e flessibili delle mucche.

Quindi, questo è il primo segno del fatto che

lo scenario "tutti i cervelli vengono fatti
nello stesso modo"

non è molto corretto.

Ma andiamo avanti.

Se tutti i cervelli fossero fatti nello stesso modo

e si dovessero confrontare animali con cervelli
di dimensioni diverse,

i cervelli più grandi dovrebbero avere
sempre più neuroni

di quelli più piccoli,
e più il cervello è grande,

più il proprietario dovrebbe essere
cognitivamente capace.

Dunque, il cervello più grande dovrebbe
essere anche quello

con le maggiori capacità cognitive.

Ed ora arrivano le cattive notizie:

il nostro cervello non è il più grande.

Sembra abbastanza avvilente.

Il nostro cervello pesa tra 1,2 e 1,5 kg,

ma il cervello degli elefanti pesa
tra i 4 e i 5 kg,

e il cervello di una balena può pesare circa 9 kg,

e questo è il motivo per cui
gli scienziati usavano dire

che il nostro cervello deve essere speciale

per spiegare le nostre abilità cognitive.

Deve essere veramente straordinario,

un'eccezione alla regola.

Il loro può essere più grande,
ma il nostro è migliore,

e potrebbe essere ancora meglio, ad esempio,

per il fatto che sembra più grande
di quanto dovrebbe,

e con una corteccia cerebrale più grande
di quella che dovrebbe

rispetto alle dimensioni dei nostri corpi.

Questo ci darebbe una corteccia extra

per fare cose più interessanti che unicamente
far funzionare il nostro corpo.

E questo perché la dimensione del cervello

di solito segue quella del corpo.

La ragione principale per dire

che il nostro cervello è più grande del dovuto

in realtà proviene dalla comparazione tra noi

e le grandi scimmie.

I gorilla possono essere due o tre volte
più grandi di noi,

e quindi il loro cervello dovrebbe essere
più grande del nostro,

invece è il contrario.

Il nostro cervello è tre volte più grande
di quello di un gorilla.

Il cervello umano inoltre sembra speciale

per la quantità di energia che impiega.

Sebbene pesi solo il 2% del corpo,

da solo utilizza il 25% di tutta l'energia

che il nostro corpo impiega giornalmente
per funzionare.

Si tratta di 500 calorie
su un totale di 2000 calorie

solo per far funzionare il cervello.

Allora, il cervello umano è più grande
di quanto dovrebbe,

consuma più energia di quanto dovrebbe,

quindi è speciale.

E qui è dove la storia ha incominciato
a preoccuparmi.

In biologia noi cerchiamo regole

da applicare a tutti gli animali
ed alla vita in generale,

e quindi perché le regole dell'evoluzione

dovrebbero applicarsi a tutti meno che a noi?

Forse il problema risiede nell'assunzione di base

che tutti i cervelli sono fatti allo stesso modo.

Forse due cervelli di taglia simile

possono davvero essere composti da un numero
di neuroni molto diverso.

Forse un cervello molto grande

non ha necessariamente più neuroni

di uno di più modeste dimensioni.

Forse il cervello umano ha proprio più neuroni

di ogni altro cervello,
indipendentemente dalla dimensione,

specialmente nella corteccia cerebrale.

E quindi questa è diventata per me

la domanda fondamentale a cui rispondere:

"Quanti neuroni ha il cervello umano,

e come si confronta con gli altri animali?"

Potreste aver sentito o letto da qualche parte

che abbiamo 100 miliardi di neuroni,

così 10 anni fa chiesi ai miei colleghi

se sapevano da dove uscisse questo numero.

Nessuno lo sapeva.

Ho cercato a fondo in letteratura

la fonte originale di quel numero,

e non l'ho mai trovata.

Sembra che nessuno abbia mai contato davvero

il numero di neuroni nel cervello umano,

o in qualsiasi altro cervello, se è per questo.

E quindi ho inventato un mio metodo
per contare le cellule nel cervello,

che essenzialmente consiste

nel dissolvere quel cervello in un brodo.

Funziona così:

si prende un cervello, o una parte di esso,

lo si dissolve in un detergente,

che distrugge le membrane cellulari

ma lascia i nuclei intatti,

ed alla fine si ha una sospensione
di nuclei liberi

che ha questo aspetto,

come un brodo chiaro.

Questo brodo contiene tutti i nuclei

che prima erano in un cervello di topo.

La bellezza di un brodo è che in quanto tale

lo si può agitare e far si che quei nuclei

siano distribuiti in modo omogeneo nel liquido,

in modo che poi guardando al microscopio

solo 4 o 5 campioni di questa soluzione omogenea

si possano contare i nuclei
e di conseguenza dire

quante cellule c'erano nel cervello.

È semplice, è preciso,

ed è davvero veloce.

Abbiamo usato questo metodo per contare i neuroni

in decine di specie differenti finora,

e ne risulta che tutti quei cervelli

non sono fatti allo stesso modo.

Prendete i roditori ed i primati, per esempio:

nei cervelli dei grandi roditori, la taglia media

dei neuroni aumenta,

in modo che il cervello si gonfi rapidamente

ed aumenti di dimensione molto più velocemente
di quanto aumentano i neuroni.

Ma i cervelli dei primati acquisiscono neuroni

senza che il neurone medio diventi più grande,

che è un modo molto economico

di aggiungere neuroni al proprio cervello.

Il risultato è che un cervello di primate

avrà sempre più neuroni di un cervello di roditore
della stessa taglia.

E più grande è il cervello

maggiore sarà questa differenza.

E quindi, cosa possiamo dire del nostro cervello?

Abbiamo scoperto che abbiamo, in media,

86 miliardi di neuroni,

di cui 16 miliardi sono nella corteccia cerebrale.

E se considerate che la corteccia cerebrale

è il luogo di funzioni

come la coscienza e
il ragionamento logico ed astratto,

e che 16 miliardi è il numero massimo di neuroni

di qualunque corteccia,

credo che questa sia la spiegazione più semplice

per le nostre considerevoli capacità cognitive.

Ma altrettanto importante è cosa significano
quegli 86 miliardi di neuroni.

Poiché abbiamo trovato che la relazione

tra la dimensione del cervello
ed il suo numero di neuroni

può essere descritta matematicamente,

noi possiamo calcolare a cosa assomiglierebbe

un cervello umano se fosse fatto
come quello di un roditore.

Un cervello di roditore con 86 miliardi di neuroni

peserebbe 36 Kg.

Questo non è possibile.

Un cervello così grosso sarebbe schiacciato

dal proprio peso,

e questo cervello impossibile andrebbe

in un corpo di 89 tonnellate.

Non credo che assomigli a noi.

Questo ci porta già ad una conclusione
molto importante,

cioè che non siamo roditori.

Il cervello umano non è quello
di un grosso topo.

In confronto ad un topo possiamo
sembrare speciali, certo,

ma non è un confronto appropriato da fare,

posto che sappiamo di non essere roditori.

Siamo primati,

e quindi il confronto corretto è con altri primati.

E quindi, facendo i conti,

troverete che un primate generico

con 86 miliardi di neuroni

avrebbe un cervello di circa 1,2 Kg,

che sembra corretto

in un corpo di circa 66 Kg,

che nel mio caso è esatto,

il che ci porta ad una conclusione

poco sorprendente ma incredibilmente importante:

io sono un primate.

E tutti voi siete primati.

E così era Darwin.

Mi piace pensare che Darwin avrebbe
davvero apprezzato questo.

Il suo cervello, come il nostro,

è stato fatto ad immagine di quello di altri primati.

quindi il cervello umano può
essere particolare, certo,

ma non è speciale per il suo numero di neuroni.

È solo un grosso cervello di primate.

Credo che questa sia una considerazione
umile e semplice

che dovrebbe ricordarci il nostro posto in natura.

E quindi, perché ci costa così tanta energia?

Altre persone hanno immaginato

quanta energia consuma il cervello umano

e quello di altre specie,

ed ora che sappiamo di quanti neuroni

ogni cervello è composto, possiamo fare i conti.

Viene fuori che sia il cervello umano

che gli altri cervelli consumano allo stesso modo,

una media di 6 calorie al giorno
per miliardo di neuroni.

Quindi il costo energetico totale di un cervello

è una semplice funzione lineare

del suo numero di neuroni.

Ne esce che il cervello umano

consuma tanta energia quanta ce ne aspettiamo.

Quindi la ragione per cui il cervello umano

consuma tanta energia è semplicemente perché

ha un numero enorme di neuroni,

e perché siamo primati

con molti più neuroni per una data
dimensione fisica

di ogni altro animale,

il consumo relativo del nostro cervello è grande

ma solo perché siamo primati,
non perché siamo speciali.

Un'ultima domanda, allora:

com'è che abbiamo un così grande
numero di neuroni,

ed in particolare, se le grandi scimmie

sono più grandi di noi,

perché non hanno un cervello più grande
del nostro, con più neuroni?

Quando abbiamo capito quanto fosse costoso

avere tanti neuroni nel cervello, ho immaginato

che ci fosse un motivo semplice.

Loro non possono permettersi l'energia necessaria

per un corpo così grande
e per un gran numero di neuroni.

Così abbiamo fatto i conti.

Abbiamo calcolato

da una parte quanta energia ottiene un primate

ogni giorno mangiando cibo crudo,

e dall'altra quanta energia

consuma un corpo di un certa dimensione

e quanta ne consuma un cervello
con un certo numero di neuroni.

Ed abbiamo cercato le combinazioni

di dimensione fisica e numero di neuroni

che potrebbe permettersi un primate

se mangiasse per un certo numero di ore al giorno.

Quello che abbiamo scoperto è che

poiché i neuroni consumano così tanto,

c'è un equilibrio tra le dimensioni fisiche
ed il numero di neuroni.

Quindi un primate che mangia per otto ore al giorno

può permettersi al massimo 53 miliardi di neuroni,

ma di conseguenza il suo corpo non può pesare

più di 25 Kg.

Per pesare più di così

deve cedere neuroni.

E così o si ha un grande corpo

o un grande numero di neuroni.

Se si mangia come un primate,

non ci si può permettere entrambi.

Un modo per ovviare a questa limitazione

sarebbe di passare sempre più ore
al giorno a mangiare,

ma sarebbe pericoloso,

ed oltre un certo punto,
non sarebbe proprio possibile.

Gorilla ed oranghi, per esempio,

possono permettersi 30 miliardi di neuroni

passando otto ore e mezzo al giorno a mangiare,

e pare che sia proprio quello che facciano.

Nove ore al giorno di nutrizione

sembra che sia il limite pratico per un primate.

E noi?

Con i nostri 86 miliardi di neuroni

ed una massa corporea di tra i 60 e i 70 Kg,

dovremmo nutrirci per più di nove ore al giorno,

ogni singolo giorno,

il che non è possibile.

Se mangiassimo come un primate,

non potremmo essere qui.

E quindi come siamo arrivati qui?

Se il nostro cervello consuma tanta energia

quanta ne dovrebbe, e se noi non possiamo passare

ogni ora da svegli a mangiare,

allora davvero l'unica alternativa

è ottenere più energia, in qualche modo,

dallo stesso cibo.

E, sorprendentemente, è esattamente quello

che pensiamo abbiano inventato
i nostri progenitori

1,5 milioni di anni fa,

quando hanno inventato la cottura.

Cuocere significa usare il fuoco

per pre-digerire il cibo al di fuori del nostro corpo.

I cibi cotti sono più morbidi e quindi
più facili da masticare

e da trasformare in una massa morbida nella bocca,

in modo che possano essere completamente digeriti

ed assorbiti nello stomaco,

rendendoli più nutrienti
in molto meno tempo.

Quindi cuocere ci lascia del tempo per fare

cose molto più interessanti nella nostra giornata

e con i nostri neuroni

piuttosto che solo pensare al cibo,

cercare cibo e ingozzarci

per tutto il giorno.

Quindi, grazie alla cottura, quello che una volta

era un problema notevole, questo cervello

grosso e difficile da mantenere con tanti neuroni,

adesso può diventare un notevole vantaggio,

ora che possiamo avere sia l'energia
per tanti neuroni

che trovare il tempo per farci cose interessanti.

Credo che questo spieghi perché il cervello umano

sia cresciuto fino a diventare così grande
in modo così veloce nell'evoluzione,

restando comunque un cervello da primate.

Con questo grosso cervello reso possibile
dalla cottura,

siamo passati rapidamente dai cibi crudi alla cultura,

all'agricoltura, alla civiltà, ai negozi di alimentari,

all'elettricità, ai frigoriferi,

tutte quelle cose che oggigiorno

ci permettono di avere tutta l'energia che ci serve

per un giorno intero in una sola seduta

al vostro fast food preferito.

Ora, quella che una volta era la soluzione

adesso è diventato il problema,

e, ironicamente, cerchiamo la soluzione
nei cibi crudi.

E quindi qual è il vantaggio umano?

Cos'è che noi abbiamo

che nessun altro animale ha?

La mia risposta è che abbiamo il maggior numero

di neuroni nella corteccia cerebrale,

e penso che sia la spiegazione più semplice

per le nostre notevoli abilità cognitive.

E cos'è che facciamo che nessun altro animale fa,

e che io credo sia stato fondamentale

per permetterci di raggiungere quel grande,

il più grande, numero di neuroni nella corteccia?

In due parole: noi cuciniamo.

Nessun altro animale cuoce il proprio cibo.
Solo gli umani lo fanno.

Credo che sia così che siamo diventati umani.

Studiare il cervello umano ha cambiato il mio modo
di pensare al cibo.

Adesso guardo la mia cucina

e la ossequio,

e ringrazio i miei antenati per essere giunti

a quell'invenzione che probabilmente
ci ha resi umani.

Grazie mille.

(Applausi)