Ce e atât de special la creierul uman?

Creierul uman ne intrigă -- e, în mod curios, mare raportat la mărimea corpului nostru, folosește o cantitate de energie enormă pentru greutatea sa și are un cortex cerebral bizar de dens. Dar de ce? Neurologul Suzana Herculano-Houzel își pune pe cap șapca de detectiv și ne ghidează prin acest mister. Făcând "supă de creier", ea ajunge la o concluzie uimitoare.

Ce e atât de special la creierul uman?

De ce studiem noi alte animale

dar nu ele pe noi?

Ce are sau face creierul uman

spre deosebire de alt creier?

Când au început să mă intereseze
aceste întrebări, acum 10 ani,

oamenii de știință credeau că știu
din ce erau făcute creierele.

Cu toate că existau foarte puține dovezi,

mulți cercetători credeau că toate creierele mamiferelor,

inclusiv creierul uman,

erau la fel,

cu un număr de neuroni care era mereu

proporțional cu mărimea creierului.

Înseamnă că două creiere de aceeași mărime,

ca acestea două, cu o greutate respectabilă de 400 g,

ar trebui să aibă același număr de neuroni.

Acum, dacă neuronii sunt unitățile funcționale

ale creierului pentru procesarea informației,

atunci 'posesorii' acestor două creiere

ar trebui să aibă abilități cognitive similare.

Și totuși, unul este un cimpanzeu,

iar celălalt e o vacă.

Poate că vacile au o viață mentală

internă cu bogată și sunt sunt atât de deștepte

încât aleg să nu ne lase să vedem acest lucru,

dar noi le mâncăm.

Cred că majoritatea oamenilor vor fi de acord

cu faptul că cimpanzeii sunt capabili de un comportament

cu mult mai complex, mai elaborat și mai flexibil decât vacile.

Acesta e un prim indiciu că

scenariul "toate creierele sunt la fel"

nu e tocmai corect.

Dar hai să continuăm șarada.

Dacă toate creierele ar fi la fel

și ai compara animale cu creiere de diferite mărimi,

creierele mai mari ar trebui să aibă mai mulți neuroni

decât creierele mai mici,
și cu cât e mai mare creierul

cu atât mai capabil cognitiv posesorul acestuia.

Deci cel mai mare creier ar trebui să fie

și cel mai apt cognitiv.

Și acum vestea proastă:

nu creierul nostru e cel mai mare.

Pare chiar ofensator.

Creierul nostru cântărește între 1.2 și 1.5 kg,

dar creierul elefanților cântărește între 2 și 5 kg,

iar creierul balenelor poate ajunge la 9 kg,

de aceea cercetătorii obișnuiau să spună

că poate creierul nostru e cu siguranță special

ca să justifice abilitățile cognitive.

Cu siguranță e extraordinar,

o excepție de la regulă.

Al lor e cu siguranță mai mare,
dar al nostru e mai bun,

și ar putea fi și mai bun, de exemplu,

părând mai mare decât ar trebui să fie,

cu un cortex cerebral mult mai mare
decât ar trebui să avem

la mărimea corpului nostru.

Asta ne-ar da cortex suplimentar

ca să facă mai multe lucruri interesante
decât doar să dirijeze corpul.

Asta pentru că mărimea creierului

e proporțională cu mărimea corpului.

Motivul principal pentru a susține că

creierul nostru e mai mare decât ar trebui să fie

rezultă din comparația noastră

și maimuțele mari.

Gorilele pot fi de 2-3 ori mai mari
decât noi,

așadar creierul lor ar trebui să fie
mai mare decât al nostru,

însă e tocmai invers.

Creierul nostru e de 3 ori mai mare
decât al unei gorile.

Creierul uman pare special

și prin energia pe care o folosește.

Deși reprezintă 2% din greutatea corpului,

el singur folosește 25% din toată energia

de care are nevoie corpul pe zi.

Înseamnă 500 de calorii dintr-un total de 2.000 cal,

doar ca să funcționeze.

Așadar creierul uman e mai mare decât ar trebui,

folosește mai multă energie decât ar trebui,

e, prin urmare, special.

Și aici povestea a început să mă preocupe.

În biologie căutăm reguli

care se aplică la toate animalele
și vieții în general,

deci de ce ar fi valabile regulile evoluției

pentru toată lumea, dar nu pentru noi?

Poate că problema constă în presupunerea

că toate creierele sunt alcătuite la fel.

Poate că două creiere de aceeași mărime

pot fi compuse
dintr-un număr foarte diferite de neuroni.

Poate că un creier foarte mare

nu are neapărat mai mulți neuroni

decât un creier mai modest ca mărime.

Poate creierul uman
are cel mai mare număr de neuroni

dintre toate creierele, indiferent de mărime,

în special în cortexul cerebral.

Pentru mine, aceasta a devenit

marea întrebare la care trebuia dat un răspuns:

câți neuroni are creierul uman,

și cum e în comparație cu alte animale?

Poate ați auzit sau ați citit pe undeva

că avem 100 de miliarde de neuroni,

așa că acum 10 ani, mi-am întrebat colegii

dacă știau de unde a apărut acest număr.

Însă nimeni nu știa.

Am tot căutat în literatura de specialitate

prima referire la acest număr,

dar nu am reușit să o găsesc.

Se pare că, de fapt, nimeni nu a numărat

neuronii din creierul uman

și nici în vreun alt creier.

Așa că am venit cu propriul meu mod
de a număra celulele din creier,

și, în esență, presupune

să dizolvi creierul într-un fel de supă.

Funcționează în felul următor:

iei un creier, sau părți ale acelui creier,

îl dizolvi în detergent,

care distruge membrana celulelor

dar păstrează nucleele intacte,

și ajungi să ai o suspensie de nuclee libere

care arată cam așa,

ca o supă semi-transparentă.

Această supă conține toate nucleele

care au fost cândva creierul unui șoarece.

Frumusețea unei suspensii este că

poți să o agiți și să faci acele nuclee

să se distribuie omogen în lichid,

astfel încât, uitându-te la microscop

la doar patru sau cinci mostre
din această soluție omogenă,

poți număra nucleele, și astfel să spui

câte celule a avut acel creier.

E simplu, direct,

și foarte rapid.

Am folosit această metodă
pentru a număra neuronii

unui număr mare de specii diferite,

și se pare că toate creierele

au o constituție diferită.

Să luăm rozătoarele și primatele ca exemplu:

la creierul rozătoarelor mai mari, mărimea medie

a neuronului crește,

deci creierul crește foarte repede

și își mărește dimensiunea
mult mai repede decât câștigă neuroni.

Dar creierul primatelor câștigă neuroni

fără ca neuronul mediu să devină mai mare,

iar acesta e un mod foarte econom

de a adăuga neuroni creierului.

Rezultatul e că la primate creierul

va avea întotdeauna mai mulți neuroni decât
cel al unei rozătoare de aceeași mărime,

și cu cât e mai mare creierul,

cu atât mai mare va fi diferența.

Cum rămâne cu creierul nostru?

Am aflat că avem, în medie,

86 de miliarde de neuroni,

din care 16 miliarde sunt în cortexul cerebral,

și dacă luați în considerare că lobii cortexului

asigură funcțiile cum sunt

conștiența și gândirea logică și abstractă,

iar dacă 16 miliarde reprezintă cei mai mulți neuroni

pe care îi are un cortex,

cred că asta e cea mai simplă explicație

pentru abilitățile noastre cognitive remarcabile.

Dar la fel de important e ceea ce reprezintă
cele 86 de miliarde de neuroni.

Deoarece am aflat că legătura

dintre mărimea creierului
și numărul de neuroni al acestuia

ar putea fi descrisă matematic,

am putea calcula cum ar arăta un creier uman

dacă ar fi compus la fel ca al unei rozătoare.

Creierul unei rozătoare cu 86 de milioane de neuroni

ar cântări 36 de kilograme.

Imposibil.

Un creier uriaș ca acesta ar fi zdrobit

de propria-i greutate,

iar acest creier imposibil ar merge

la un corp de 89 de tone.

Nu cred că arată ca noi.

Iar asta ne duce la o concluzie foarte importantă,

și anume că nu sunem rozătoare.

Creierul uman nu e un creier de șobolan.

În comparație cu un șobolan, părem într-adevăr speciali,

dar aceasta nu e o comparație corectă,

dat fiind că știm că nu suntem rozătoare.

Suntem primate,

așa că o comparație corectă ar fi cu alte primate.

Și, dacă faceți calculele,

veți afla că o primată generică

cu 86 de miliarde de neuroni

ar avea un creier de 1.2 kilograme,

ceea ce pare corect,

într-un corp cam de 66 de kilograme,

exact ca în cazul meu,

și ajungem, astfel, la o concluzie deloc surprinzătoare

dar totuși incredibil de importantă:

sunt o primată.

Și voi toți sunteți primate.

La fel și Darwin.

Îmi place să cred că Darwin
chiar ar fi apreciat acest lucru.

Creierul lui, la fel ca al nostru,

a fost făcut după imaginea altor creiere de primate.

Așadar creierul uman poate e remarcabil, da,

dar nu e special în ceea ce privește numărul de neuroni.

E doar un creier de primată mare.

Cred că acesta e un gând foarte umil,
care te aduce cu picioarele pe pământ,

lucru care ar trebui să ne reamintească
locul nostru în natură.

Atunci de ce necesită atât de multă enregie?

Ei bine, alții au aflat

câtă energie costă creierul uman

și cel al altor specii,

iar acum că știm din câți neuroni

e alcătuit fiecare creier, am putut face calculele.

Se pare că atât creierul uman

cât și alte creiere necesită la fel,

o medie de șase calorii
pe miliard de neuroni pe zi.

Costul energetic total al unui creier

e o funcție simplă, liniară

a numărului de neuroni,

și se pare că creierul uman

necesită la fel de multă energie cât te-ai aștepta.

Motivul pentru care creierul uman

are nevoie de atât de multă energie e pur și simplu pentru că

are un număr enorm de neuroni

și pentru că suntem primate

cu mult mai mulți neuroni pentru mărimea dată a corpului

decât orice alt animal,

costul relativ al creierului nostru e mare,

doar pentru că suntem primate,
nu pentru că suntem speciali.

Și acum ultima întrebare:

cum am ajuns la acest
număr remarcabil de neuroni,

și mai ales, dacă marile maimuțe

sunt mai mari decât noi,

de ce nu au un creier mai mare
decât al nostru, cu mai mulți neuroni?

Când ne-am dat seama cât de costisitor este

să ai o mulțime de neuroni în creier, m-am gândit,

poate că motivul e simplu.

Pur și simplu nu-și permit energia

și pentru un corp mare
și pentru un număr mare de neuroni.

Așa că am făcut calculele.

Pe de-o parte am calculat

câtă energie primește o primată pe zi

din mâncarea crudă,

iar pe de altă parte, câtă energie

necesită un corp de o anumită mărime

și câtă energie necesită un creier
cu un anumit număr de neuroni,

și am căutat combinații

între dimensiunea a corpului și numărul de neuroni

pe care și le-ar permite o primată

dacă ar mânca un număr de ore pe zi.

Iar ceea ce am aflat este că,

deoarece neuronii sunt atât de costisitori,

există un compromis între
mărimea corpului și numărul de neuroni.

O primată care mănâncă opt ore pe zi

își poate permite cel mult 53 de miliarde de neuroni,

dar corpul acesteia nu poate fi mai mare

de 25 de kilograme.

Ca să cântărească mai mult de atât,

ar trebui să renunțe la neuroni.

Așa că trebuie să aleagă fie un corp mare

fie un număr mare de neuroni.

Când mănânci precum o primată,

nu ți le poți permite pe amândouă.

O modalitate de a scăpa de această limitare metabolică

ar fi să petrecem chiar mai multe ore pe zi mâncând,

dar devine periculos,

și dincolo de un anumit punct,
e pur și simplu imposibil.

Gorilele și urangutanii, de exemplu,

își permit 30 de miliarde de neuroni

mâncând opt ore și jumătate pe zi,

și asta e cam tot ce pot să facă.

Nouă ore de hrănire pe zi

pare să fie limita practică pentru o primată.

Dar noi?

Cu cele 86 de miliarde de neuroni

și 60 până la 70 de kilograme masă corporală,

ar trebui să petrecem mai mult de nouă ore

hrănindu-ne în fiecare zi,

ceea ce nu e fezabil.

Dacă am mânca la fel ca o primată,

nu ar trebui să fim aici.

Și atunci, cum am ajuns aici?

Ei bine, dacă creierul nostru folosește atâta energie

cât ar trebui, și dacă nu putem să petrecem

fiecare oră din zi hrănindu-ne,

atunci singura alternativă,

e să luăm cumva mai multă energie

din aceleași alimente.

În mod remarcabil, asta se potrivește perfect cu ceea ce

se crede că au inventat strămoșii noștri

cu un milion și jumătate de ani în urmă.

când au inventat gătitul.

A găti înseamnă să folosești foc

pentru a predigera hrana în afara corpului.

Mâncărurile gătite sunt mai moi,
deci sunt mai ușor de mestecat

și de transformat într-un fel de pastă în gură,

asta permițându-le să fie digerate în întregime

și absorbite în intestine,

ceea ce le face să dea mult mai multă energie
în mult mai puțin timp.

Așadar gătitul ne oferă timp liber ca să facem

mult mai multe lucruri interesante cu ziua noastră

și cu neuronii noștri

decât doar să ne gândim la mâncare,

să căutăm și să înfulecăm mâncare

toată ziulica.

Prin urmare, datorită gătitului,
ceea ce a fost cândva

o mare responsabilitate, acest creier

mare, periculos de costisitor, cu o mulțime de neuroni,

ar putea să devină acum o achiziție majoră,

acum că ne-am putea permite
energia pentru o mulțime de neuroni

și timpul pentru a face lucruri interesante cu aceștia.

Cred că acest lucru explică de ce creierul uman

a devenit atât de mare atât de repede de-a lungul evoluției,

dar tot timpul rămânând doar un creier de primată.

Cu acest creier mare pe care ni-l permitem prin gătit,

am trecut rapid de la mâncare crudă la cultură,

agricultură, civilizație, magazine,

electricitate, frigidere,

toate acele lucruri care astăzi

ne permit să luăm toată energia
de care avem nevoie

pentru întreaga zi la o singură masă

la restaurantul fast food preferat.

Așadar, ceea ce era cândva o soluție

a devenit acum o problemă,

și, în mod ironic, căutăm soluția tocmai în mâncarea crudă.

Care e, deci, avantajul uman?

Ce avem noi

și nu are niciun alt animal?

Răspunsul meu e că avem cel mai mare număr

de neuroni în cortexul cerebral,

și cred că aceasta e cea mai simplă explicație

pentru abilitățile noastre cognitive remarcabile.

Și ce facem noi și niciun alt animal nu poate face,

și ceea ce cred că a fost fundamental

în a ne permite să ajungem la un număr

atât de mare, cel mai mare număr de neuroni în cortex?

În două cuvinte, noi gătim.

Niciun alt animal nu-și gătește mâncarea. Doar oamenii.

Și cred că așa am ajuns umani.

Studiul creierului uman a schimbat
perspectiva mea asupra mâncării.

Mă uit la bucătăria mea,

mă înclin în fața ei,

și le mulțumesc strămoșilor mei pentru

invenția care probabil ne-a făcut oameni.

Vă mulțumesc foarte mult.

(Aplauze)