Kuo žmogaus smegenys yra tokios ypatingos?

Žmogaus smegenys mįslingos – jos keistai didelės, palyginus su mūsų kūnais, naudoja didžiulį kiekį energijos, palyginus su jų svoriu ir turi keistai tankią didžiųjų smegenų žievę. Bet, kodėl? Neurologė Suzana Herculano-Houzel užsideda detektyvės kepurę ir veda mus per šią paslaptį. Darydama „smegenų sriubą“, ji prieina prie stebinančios išvados.

Kuo žmonių smegenys yra tokios ypatingos?

Kodėl yra taip, kad mes studijuojame kitus gyvūnus,

vietoj to, kad jie studijuotų mus?

Ką tokio žmogaus smegenys turi ar daro,

ko jokios kitos smegenys neturi ar nedaro?

Kai aš susidomėjau šitais klausimais maždaug prieš 10 metų,

mokslininkai manė, kad žino iš ko skirtingos smegenys sudarytos.

Nors tai rėmė labai mažai įrodymų,

daug mokslininkų manė, kad visos žinduolių smegenys,

įskaitant žmogaus smegenis,

buvo sudarytos tokiu pačiu būdu,

su neuronų skaičiumi, kuris visada buvo

proporcingas smegenų dydžiui.

Tai reiškia, kad dvi tokio pačio dydžio smegenys,

kaip šitos dvi, atitinkamai 400 gramų,

turėtų turėti panašų neuronų skaičių.

Dabar, jei neuronai yra smegenų funkcinės

informacijos apdorojimo vienetai,

tuomet šių dviejų smegenų savininkai

turėtų turėti panašius protinius sugebėjimus.

Ir visgi, vienos yra beždžionės,

ir kitos yra karvės.

Na, galbūt karvės turi iš tiesų turtingą

vidinį protinį gyvenimą ir yra tokios protingos,

kad pasirenka neleisti mums to suprasti,

bet mes jas valgome.

Manau dauguma žmonių sutiks,

kad beždžionės sugeba elgtis daug sudėtingiau,

painiau ir lanksčiau negu karvės.

Taigi, tai yra pirmasis įrodymas, kad

„visos smegenys sudarytos tokiu pačiu būdu“ scenarijus

nėra visiškai teisingas.

Bet pažaiskime toliau.

Jei visos smegenys sudarytos tokiu pačiu būdu,

ir jei palygintumėte gyvūnus su skirtingų dydžių smegenimis,

didesnės smegenys visada turėtų turėti daugiau neuronų

negu mažesnės smegenys, ir kuo didesnės smegenys,

tuo daugiau protiškai pajėgus turėtų būti jų savininkas.

Taigi, didžiausios smegenys taip pat turėtų būti

labiausiai protiškai pajėgios.

Ir štai ateina blogos naujienos:

Mūsų smegenys, ne pačios didžiausios.

Atrodo gan apmaudu.

Mūsų smegenys sveria tarp 1,2 ir 1,5 kilogramų,

bet dramblių smegenys sveria tarp keturių ir penkių kilogramų,

o banginių smegenys gali sverti iki devynių kilogramų,

būtent dėl to mokslininkai griebdavosi sakyti,

kad mūsų smegenys turi būti ypatingos,

kad paaiškintų mūsų protinius sugebėjimus.

Tai turi būti iš tikrųjų nepaprasta,

išimtis taisyklei.

Jų gali būti didesnės, bet mūsų yra geresnės,

ir tai gali būti geriau, pavyzdžiui,

tuo kad jos atrodo didesnės negu turėtų būti,

su žymiai didesne didžiųjų smegenų žieve negu mes turėtume turėti

tokiems mūsų kūnų dydžiams.

Taigi, tai mums suteiktų papildomos žievės

daryti daugiau įdomių dalykų negu vien tik valdyti kūną.

Taip yra todėl, nes smegenų dydis

paprastai atitinka kūno dydį.

Taigi, pagrindinė teiginio, kad

mūsų smegenys yra didesnės negu turėtų būti, priežastis

iš tikrųjų kyla dėl mūsų lyginimosi

su žmogbeždžionėmis.

Gorilos gali būti nuo dviejų iki trijų kartų didesnės negu esame mes,

taigi jų smegenys taip pat turėtų būti didesnės negu mūsų,

tačiau yra atvirkščiai.

Mūsų smegenys yra tris kartus didesnės negu gorilos smegenys.

Žmogaus smegenys taip pat atrodo ypatingos

energijos kiekio sunaudojimu.

Nors jos sveria tik du procentus viso kūno,

vien tik jos sunaudoja 25 procentus visos energijos

reikalingos jūsų kūnams per dieną.

Tai 500 kalorijų iš 2000 kalorijų bendrai,

vien tik palaikyti jūsų smegenis veikiančias.

Taigi, žmogaus smegenys yra didesnės negu turėtų būti,

jos naudoja žymiai daugiau energijos negu turėtų,

tai jos ypatingos.

Ir čia yra ta vieta, kur ši istorija pradėjo man neduoti ramybės.

Biologijoje, mes ieškome taisyklių,

kurios pritaikomos visiems gyvūnams ir gyvybei bendrai,

taigi kodėl evoliucijos taisyklės turėtų būti

pritaikomos visiems kitiems, bet ne mums?

Galbūt problema yra su esmine prielaida,

kad visos smegenys yra sudarytos tokiu pačiu būdu.

Galbūt dvi panašaus dydžio smegenys

iš tikrųjų gali būti sudarytos iš skirtingo neuronų skaičiaus.

Galbūt labai didelės smegenys

nebūtinai turi daugiau neuronų

negu vidutinio dydžio smegenys.

Galbūt žmogaus smegenys iš tikrųjų turi daugiausiai neuronų

iš bet kurių smegenų, nepaisant jų dydžio,

ir ypatingai didžiųjų smegenų žievėje.

Taigi, tai man tapo

svarbus klausimas atsakyti:

kiek neuronų žmogaus smegenys turi,

ir kaip tai galima palyginti su kitais gyvūnais?

Na, jūs galbūt kur nors girdėjote ar perskaitėte,

kad mes turime 100 milijardų neuronų,

tai prieš 10 metų aš paklausiau savo kolegų,

ar jie žino iš kur šitas skaičius atsirado.

Tačiau niekas nežinojo.

Aš kasiausi po literatūrą

dėl originalios to skaičiaus nuorodos,

ir niekaip negalėjau rasti.

Pasirodo, kad niekada niekas iš tikrųjų nesuskaičiavo

neuronų skaičių žmogaus smegenyse,

ar bet kokiose kitose smegenyse.

Taigi, aš sugalvojau savo pačios būdą kaip suskaičiuoti ląsteles smegenyse,

ir tai pagrinde sudaryta iš

smegenų ištirpdymo į sriubą.

Tai veikia taip:

Paimamos smegenys, ar jų dalys,

ir ištirpdomos tirpiklyje,

kuris sunaikina ląstelių membranas,

tačiau palieka ląstelės branduolį nepaliestą,

taip lieka laisvų branduolių suspensija,

kuri atrodo taip,

kaip skaidri sriuba.

Šitoje sriuboje talpinami visi branduoliai,

kurie kadaise buvo pelės smegenys.

Taigi, tokios sriubos grožis yra tai, kad tai yra sriuba,

ją galima suplakti ir priversti tuos branduolius

būti homogeniškai pasiskirsčiusiais skystyje,

taigi, žiūrint dabar pro mikroskopą

vien tik keturiais ar penkiais šito homogeniško tirpalo pavyzdžiais,

galima suskaičiuoti branduolius, ir taip pasakyti

kiek tos smegenys turi ląstelių.

Paprasta, tiesmuka,

ir labai greita.

Taigi, mes naudojome šitą metodą skaičiuoti neuronus

daugelyje skirtingų rūšių,

ir pasirodo, kad visos smegenys

nėra sudarytos tokiu pačiu būdu.

Panaudokime graužikus ir primatus, kaip pavyzdžius:

Didesnėse graužikų smegenyse vidutinis

neurono dydis išauga,

taigi smegenys išsiplečia labai greitai

ir didėja daug greičiau negu įgauna neuronų.

Bet primatų smegenys įgauna neuronų

vidutiniam neuronui netampant didesniu,

tai yra labai ekonomiškas būdas

pridėti neuronų savo smegenims.

Rezultatas yra tai, kad primatų smegenys

visada turės daugiau neuronų negu tokio pačio dydžio graužikų smegenys,

ir kuo didesnės smegenys,

tuo didesnis šis skirtumas bus.

Na, kaip tada dėl mūsų smegenų?

Mes atradome, kad turime, vidutiniškai,

86 milijardus neuronų,

iš kurių, 16 milijardų yra didžiųjų smegenų žievėje,

ir jei atsižvelgiame į tai, kad didžiųjų smegenų žievė

yra tokių funkcijų vieta kaip,

sąmoningumas ir loginis ir abstraktus mąstymas,

ir tai, kad 16 milijardų neuronų yra daugiausiai

kiek yra bet kurioje smegenų žievėje,

manau tai yra paprasčiausias paaiškinimas

dėl mūsų nepaprastų protinių sugebėjimų.

Bet taip pat svarbu yra tai, ką tie 86 milijardai neuronų reiškia.

Kadangi mes atradome, kad ryšys

tarp smegenų dydžio ir neuronų skaičiaus

gali būti paaiškinta matematiškai,

mes galėtume apskaičiuoti kaip žmonių smegenys

atrodytų, jei būtų sudarytos kaip graužikų smegenys.

Taigi, 86 milijardų neuronų graužikų smegenys

svertų 36 kilogramus.

Tai nėra įmanoma.

Tokios didelės smegenys būtų sutraiškytos

savo paties svorio,

ir šitos neįmanomos smegenys būtų talpinamos

89 tonų kūne.

Nemanau, kad tai panašu į mus.

Taigi, tai jau dabar priveda mus prie labai svarbios išvados,

tai, kad mes nesame graužikai.

Žmonių smegenys nėra didelės graužikų smegenys.

Palyginus su žiurke, mes atrodytume ypatingi, taip,

bet tai nėra teisingas palyginimas,

žinant tai, kad mes nesame graužikai.

Mes esame primatai,

taigi teisingas palyginimas yra su kitais primatais.

Ir štai, jei paskaičiuosit matematiškai,

atrasit, kad įprastas primatas

su 86 milijardais neuronų smegenyse

turėtų maždaug 1,2 kilogramų svorio smegenis,

kas atrodo kaip tik,

apie 66 kilogramų kūne,

kas ir mano atveju yra kaip tik,

o tai priveda mus prie labai nestebinančios,

bet vistiek ypatingai svarbios išvados:

Aš esu primatė.

Ir visi jūs esate primatai.

Ir taip pat buvo Darvinas.

Man patinka galvoti, kad Darvinas būtų tikrai vertinęs tai.

Jo smegenys, kaip mūsų,

buvo sudarytos pagal kitų primatų smegenų struktūrą.

Taigi, žmonių smegenys gali būti nepaprastos, taip,

bet jos neypatingos savo neuronų skaičiumi.

Tai tik didelės primatų smegenys.

Manau, kad tai yra labai nužeminanti ir prablaivinanti mintis,

kuri turėtų mums priminti mūsų vieta gamtoje.

Kodėl, tuomet, tai reikalauja tiek daug energijos?

Na, kiti žmonės išsiaiškino

kiek energijos žmogaus smegenys

ir kitų rūšių smegenys sunaudoja,

ir, dabar, kai mes sužinojome kiek neuronų

kiekvienos smegenys turi, mes galėjome matematiškai apskaičiuoti.

Ir pasirodo, kad, abiejos, žmogaus

ir kitos smegenys, reikalauja maždaug tiek pat,

vidutiniškai šešių kalorijų milijardui neuronų per dieną.

Taigi, vienų smegenų bendras energijos sunaudojimas

yra paprastas – neuronų skaičiaus

tiesinė funkcija,

ir pasirodo, kad žmogaus smegenys

naudoja tiek pat energijos kiek ir tikėtina.

Taigi, priežastis kodėl žmogaus smegenys

naudoja tiek daug energijos yra paprasčiausiai dėl to,

kad jos turi didelį neuronų skaičių,

ir, kadangi mes esame primatai,

su daug daugiau neuronų kūno dydžiui

negu bet koks kitas gyvūnas,

santykinės mūsų sąnaudos yra didesnės,

bet tik dėl to, kad mes esame primatai, ne todėl kad mes esame ypatingi.

Taigi, paskutinis klausimas:

kaip mes įgijome tokį neįtikėtiną neuronų skaičių

ir būtent, jei didžiosios beždžionės

yra didesnės negu mes,

kodėl jos neturi didesnių smegenų su daugiau neuronų negu mes?

Kai mes supratome kiek daug reikalauja

turėti smegenyse daug neuronų, pamaniau,

galbūt tam yra paprasta priežastis.

Jie tiesiog negali leisti tiek energijos

dideliam kūnui ir dideliam neuronų skaičiui.

Taigi, mes paskaičiavome.

Iš vienos pusės, paskaičiavome

kiek energijos primatas gauna per dieną

valgydamas neapdorotą maistą,

ir, iš kitos pusės, kiek energijos

tam tikro dydžio kūnas reikalauja

ir kiek energijos tam tikro neuronų skaičiaus smegenys reikalauja,

ir mes ieškojome kūno dydžio ir

smegenų neuronų skaičiaus kombinacijų,

kurias primatas galėtų leisti,

jei valgytų tam tikrą valandų skaičių per dieną.

Ir ką atradome, yra tai, kad

kadangi neuronai yra tokie eikvojantys,

yra apsikeitimas tarp kūno dydžio ir neuronų skaičiaus.

Taigi, primatas, kuris valgo aštuonias valandas per dieną,

gali sau leisti daugiausiai 53 milijardus neuronų,

bet tuomet jo kūnas negali būti didesnis

negu 25 kilai.

Kad sverti daugiau negu tiek,

turi paaukoti neuronus.

Taigi, arba didesnis kūnas,

arba didelis neuronų skaičius.

Kai valgai kaip primatas,

negali sau leisti abiejų.

Vienas iš būdų kaip išvengti šio medžiagų apykaitos apribojimo

būtų: praleisti daugiau valandų per dieną valgant,

bet tai darosi pavojinga,

ir po tam tikros ribos, tai tiesiog neįmanoma.

Gorilos ir orangutangai, pavyzdžiui,

gali sau leisti 30 milijardų neuronų

praleisdami aštuonias su puse valandos per dieną valgydami,

ir tai, pasirodo, yra maždaug kiek daugiausiai jie gali.

Devynios valandos maitinimosi per dieną

pasirodo esant praktinis limitas primatui.

O kaip su mumis?

Su mūsų 86 milijardais neuronų

ir nuo 60 iki 70 kilų kūno masės,

mes turėtume praleisti daugiau nei devynias valandas

per dieną, kiekvieną dieną, maitindamiesi,

kas yra tiesiog neįmanoma.

Jei mes valgytume kaip primatai,

mes čia neturėtume būti.

Kaip mes tuomet čia atsiradome?

Na, jei mūsų smegenys reikalauja tiek pat daug energijos,

kaip ir turėtų, ir jei mes negalime praleisti

kiekvienos valandos per dieną maitindamiesi,

tuomet vienintelė alternatyva, iš tikrųjų,

yra kažkaip gauti daugiau energijos

iš to pačio maisto.

Ir neįtikėtinai, tai atitinka ką

manoma, kad mūsų protėviai išrado

prieš pusantro milijono metų,

kai jie išrado kepimą.

Kepti, reiškia naudoti ugnį,

kad paruošti maistą virškinimui dar ne kūne.

Iškeptas maistas yra minkštesnis, taigi, jį yra lengviau sukramtyti

ir burnoje paversti visiška koše,

ir taip tampa visiškai suvirškintas

ir perimtas žarnyne,

ir tai suteikia žymiai daugiau energijos per žymiai trumpesnį laiką.

Taigi, kepimas mums suteikia laiko daryti

daug daugiau įdomesnių dalykų tą dieną

ir kartu su mūsų neuronais

negu vien galvoti apie maistą

ieškoti maisto, ir ryti maistą

visą dieną.

Taigi, kas dėl kepimo kartą buvo

pagrindinė prievolė, šios didelės,

pavojingai daug reikalaujančios smegenys su daug neuronų,

dabar gali tapti svarbiu dalyku,

dabar, kai galime sau leisti tiek energijos daugybei neuronų

ir laiko su jais daryti įdomius dalykus.

Taigi, manau, kad tai paaiškina, kodėl evoliucijoje žmogaus smegenys

užaugo tokios didelės, taip greitai,

tuo tarpu likdamos tik primatų smegenimis.

Dabar galint leisti tokias dideles smegenis gaminant maistą,

mes staigiai perėjome nuo gryno maisto iki kultūros,

žemdirbystės, civilizacijos, krautuvių,

elektros energijos, šaldytuvų,

visų tų dalykų, kurie šiomis dienomis

vienu prisėdimu suteikia mums

reikalingos energijos visai dienai

mėgstamiausiame greito maisto užkandinėje.

Taigi, kas kartą buvo atsakymas,

dabar tapo problema,

ir ironiškai, mes ieškome atsakymų gryname maiste.

Taigi, koks yra žmogaus pranašumas?

Ką mes tokio turime,

ko joks kitas gyvūnas neturi?

Mano atsakymas yra tai, kad mes turime didžiausią neuronų

skaičių didžiųjų smegenų žievėje,

ir manau, kad tai yra paprasčiausias paaiškinimas

dėl mūsų neįtikėtinų smegenų sugebėjimų.

Ir ką mes tokio darome, ko joks kitas gyvūnas nedaro,

ir tai, kas manau buvo esminis dalykas,

kuris mums leido pasiekti tiek daug,

didžiausią neuronų skaičių didžiųjų smegenų žievėje?

Dviem žodžiais, mes kepame.

Joks kitas gyvūnas nekepa savo maisto. Tik žmonės tai daro.

Ir manau, kad taip mes tapome žmonėmis.

Žmogaus smegenų studijos pakeitė mano požiūrį į maistą.

Dabar aš žiūriu į savo virtuvę,

ir jai nusilenkiu,

ir dėkoju savo protėviams kad sugalvojo

išradimą, kuris tikriausiai padarė mus žmonėmis.

Labai jums dėkoju.

(Plojimai)