Zakaj so človeški možgani tako posebni?

Človeški možgani so uganka - glede na velikost naših teles so absurdno veliki, za svojo velikost porabijo gromozanske količine energije in imajo nenavadno gosto možgansko skorjo. Toda zakaj? Nevroznanstvenica Suzana Herculano-Houzel si nadane detektivski klobuk in nas vodi skozi to uganko. Z izdelavo "možganske juhe" nas privede do presenetljivih zaključkov.

Zakaj so človeški možgani tako posebni?

Zakaj mi proučujemo druge živali

in ne one nas?

Kaj imajo človeški možgani,

česar nimajo nobeni drugi?

Pred desetimi leti sem se
začela zanimati za ta vprašanja,

in znanstveniki so mislili, da vedo,
kako so možgani sestavljeni.

Kljub malo dokazom,

so mnogi mislili,
da so možgani vseh sesalcev,

vključno s človeškimi,

sestavljeni na enak način,

s številom nevronov, ki je vedno

v sorazmerju z velikostjo možganov.

To pomeni, da bi dvoje enakih možganov

tako kot ti, ki tehtajo 400 gramov,

morali imeti podobno število nevronov.

Torej, če so nevroni
funkcionalne enote možganov,

ki obdelujejo informacije,

bi morala imeti lastnika teh možganov

podobne kognitivne zmožnosti.

Toda en je šimpanz,

drugi pa krava.

No, mogoče imajo krave

zelo živahno miselno življenje
in so tako pametne,

da to pred nami skrivajo,

toda jemo jih.

Mislim, da se bo večina strinjala,

da so šimpanzi zmožni
dosti bolj zapletenega,

izpiljenega in prilagodljivega
obnašanja kot krave.

To je torej prvi kazalec, da trditev

"vsi možgani so sestavljeni enako"

ni čisto pravilna.

Ampak vseeno se poigrajmo z njo.

Če bi bili vsi možgani enaki

in mi bi primerjali živali
z možgani različnih velikosti,

bi večji možgani
vedno morali imeti več nevronov

kot manjši možgani
in večji kot bi možgani bili,

bolj kognitivno sposoben
bi moral biti njihov lastnik.

Torej bi morali biti največji možgani

tudi najbolj sposobni.

Toda tu je slaba novica:

Naši možgani niso največji naokrog.

V bistvu je kar razburljivo.

Naši možgani tehtajo
med 1,2 in 1,5 kilograma,

slonovi možgani med 4 in 5 kilogrami

in kitovi možgani tudi do 9 kilogramov,

zato so se znanstveniki
zatekali k trditvi,

da so naši možgani nekaj posebnega.

Tako so lahko razložili
naše kognitivne zmožnosti.

Naši možgani morajo biti
res nekaj izrednega,

neka izjema k pravilu.

Njihovi možgani so morda večji,
toda naši so boljši

in bi bili boljši na primer v tem,

da se zdijo večji kot bi morali biti,

z dosti večjo površino
možganske skorje kot pričakovano

glede na velikost našega telesa.

Tako bi imeli več skorje,

da bi lahko počeli bolj zanimive stvari
kot pa le upravljali telo.

To je zato, ker velikost možganov

navadno sledi velikosti telesa.

Glavni razlog za trditev,

da so naši možgani večji kot bi morali biti,

v bistvu izhaja iz primerjave ljudi

z velikimi opicami.

Gorile so lahko
tudi do trikrat večje od nas,

torej bi njihovi možgani
morali biti večji kot naši,

v bistvu pa je ravno nasprotno.

Naši možgani
so trikrat večji od gorilinih.

Človeški možgani so tudi posebni,

kar se tiče porabe energije.

Čeprav možgani tehtajo
le dva odstotka telesa,

porabijo 25 odstotkov celotne energije,

ki jo naše telo na dan potrebuje.

To pomeni 500 od skupaj 2.000 kalorij

samo za delovanje naših možganov.

Človeški možgani so večji,
kot bi morali biti,

porabijo več energije, kot bi jo morali,

torej so posebni.

Tu pa me je nekaj zmotilo.

V biologiji iščemo pravila,

ki se nanašajo
na živali in življenje na splošno,

zakaj bi torej morala pravila evolucije

veljati za vse, le za nas ne?

Mogoče je problem v tem,
da je osnovna trditev,

da so vsi možgani sestavljeni enako.

Morda so dvoji podobno težki možgani

sestavljeni iz zelo različnega
števila nevronov.

Morda veliki možgani

nimajo nujno več nevronov

kot možgani bolj skromne velikosti.

Mogoče imajo človeški možgani
največ nevronov

od vseh možganov,
ne glede na njihovo velikost,

še posebej v možganski skorji.

Zame je to postalo

najpomembnejše vprašanje:

Koliko nevronov imajo človeški možgani

in kako je to število
primerljivo z drugimi živalmi?

Mogoče ste kje že slišali ali prebrali,

da imamo 100 milijard nevronov,

zato sem pred desetimi leti
svoje kolege vprašala,

ali vedo, od kod izhaja to število.

A nihče ni vedel.

Brskala sem po literaturi,

da bi našla izvirno omembo tega števila,

a je nikoli nisem našla.

Zdi se, da v bistvu še nihče ni štel

nevronov v človeških možganih,

pravzaprav še v nobenih možganih.

Zato sem iznašla
svoj način štetja celic v možganih,

in sicer možgane raztapljam v juho.

Tako deluje:

Vzamemo možgane ali dele možganov

in jih raztopimo v detergentu,

ki uniči celično membrano,

jedro pa pusti nedotaknjeno,

tako da dobimo suspenzijo prostih jeder,

ki izgleda takole -

kot bistra juha.

Juha vsebuje vsa jedra,

ki so nekoč bila mišji možgani.

No, prednost juhe je,
da jo lahko premešamo

in vsa jedra se homogeno

razporedijo v tekočini,

zato da lahko zdaj pod mikroskopom

v le štirih ali petih vzorcih
te homogene raztopine

preštejemo jedra

in tako vemo,
koliko celic so imeli ti možgani.

To je preprost

in tudi hiter postopek.

To metodo smo uporabili za štetje nevronov

pri ducatih različnih vrst do sedaj.

Izkazalo se je, da vsi možgani

niso sestavljeni enako.

Vzemimo na primer glodavce in primate:

V večjih možganih glodavcev

se povprečna velikost nevronov povečuje,

zato se možgani hitro napihnejo

in pridobijo na velikosti dosti hitreje
kot na nevronih.

Primati pa dobijo nevrone

ne da bi se povprečni nevroni povečali,

kar je zelo ekonomičen način

dodajanja nevronov k možganom.

Rezultat tega je,
da imajo možgani primatov

več nevronov
kot možgani glodavcev iste velikosti

in večji kot so možgani,

večja bo razlika.

Kako je torej z našimi možgani?

Odkrili smo, da imamo v povprečju

86 milijard nevronov,

od katerih je 16 milijard
v možganski skorji.

Če upoštevate, da je možganska skorja

središče funkcij, kot so zavedanje

ter logično in abstraktno mišljenje,

in da je 16 milijard največ nevronov

v kateri koli možganski skorji,

je po moje to najenostavnejša razlaga

za naše izredne kognitivne zmožnosti.

Toda prav tako je pomembno,
kaj teh 86 milijard nevronov pomeni.

Ker smo odkrili, da lahko razmerje

med velikostjo možganov
in številom njihovih nevronov

opišemo z matematičnimi odnosi,

smo lahko izračunali,
kakšni bi bili človeški možgani,

če bi bili zgrajeni kot možgani glodavcev.

Možgani glodavcev
s 86 milijardami nevronov

bi tehtali 36 kilogramov.

To ni možno.

Tako velike možgane bi uničila

njihova lastna teža

in ti možgani bi bili

v telesu, ki tehta 89 ton.

To ne izgleda ravno kot mi.

To nas privede
do že zelo pomembnega zaključka,

in sicer, da nismo glodavci.

Človeški možgani
niso veliki možgani podgane.

V primerjavi s podgano
seveda izgledamo posebni,

toda ta primerjava ni pravična,

saj vemo, da nismo glodavci.

Primati smo,

torej je bolj pravilna primerjava
z drugimi primati.

In če tu vse izračunate,

boste odkrili, da bi povprečni primat

s 86 milijardami nevronov

imel možgane,
ki bi tehtali okrog 1,2 kilograma,

kar se zdi ravno prav

za telo s približno 66-imi kilogrami,

kar velja ravno zame,

kar nas pripelje do nepresenetljivega,

toda izredno pomembnega zaključka:

Primat sem.

In tudi vi ste primati.

In tudi Darwin je bil.

Rada si mislim, da bi Darwin
zelo cenil te zaključke.

Njegovi možgani, tako kot naši,

so bili narejeni
po zgledu drugih primatov.

Človeški možgani so gotovo neverjetni,

toda naše število nevronov
ni nič posebnega.

Imamo le velike možgane primatov.

Mislim, da nas lahko ta misel strezni
in nas naredi bolj ponižne

ter nas spomni na naše mesto v naravi.

Zakaj nas potem možgani
stanejo toliko energije?

Drugi ljudje so ugotovili,

koliko porabijo človeški možgani

in koliko možgani drugih vrst.

Ko smo izvedeli, koliko nevronov
je v možganih, smo naredili izračun.

Izkazalo se je, da tako človeški možgani

kot možgani drugih vrst
porabijo skoraj enako,

v povprečju 6 kalorij
na milijardo nevronov na dan.

Skupna energijska poraba možganov

je preprosta linearna funkcija

števila njihovih nevronov

in izkazalo se je, da človeški možgani

porabijo prav toliko energije,
kot bi pričakovali.

Razlog, da človeški možgani

porabijo toliko energije,

je v tem, da imajo
veliko število nevronov.

Ker smo primati

z dosti več nevroni
glede na velikost telesa

kot katerakoli druga žival,

je tudi povprečna poraba možganov velika,

toda le zato, ker smo primati,
in ne, ker smo posebni.

Še zadnje vprašanje:

Kako smo prišli do tega
izrednega števila nevronov,

in natančneje, če so velike opice

večje od nas,

zakaj nimajo večjih možganov,
z več nevroni?

Ko smo se zavedli, kako drago je

imeti veliko nevronov v možganih,
sem sklepala,

da mogoče za to obstaja preprost razlog.

Opice si ne morejo privoščiti energije

za veliko telo
in za veliko število nevronov.

Zato smo se lotili računanja.

Izračunali smo,

koliko energije primati dobijo na dan

s surovo hrano,

koliko energije porabi

telo določene velikosti

in koliko energije porabijo možgani
z določenim številom nevronov.

Iskali smo kombinacije

velikosti telesa in števila nevronov,

ki bi si jih primati lahko privoščili,

če bi določeno število ur dnevno
porabili za prehrano.

Ugotovili smo,

da ker so nevroni tako dragi,

obstaja kompromis med velikostjo telesa
in številom nevronov.

Primati, ki se prehranjujejo
osem ur na dan,

si lahko privoščijo 53 milijard nevronov,

toda potem njihovo telo ne more presegati

25 kilogramov teže.

Če bi tehtali več,

bi se morali odpovedati nevronom.

Imamo lahko torej veliko telo

ali pa veliko število nevronov.

Če jemo kot primati,

si drugega ne moremo privoščiti.

En izhod iz te metabolične omejitve bi bil

porabiti še več ur na dan
za prehranjevanje,

toda to postane nevarno

in od neke točke ni več možno.

Gorile in orangutani

si na primer lahko privoščijo
30 milijard nevronov

s prehranjevanjem 8 in pol ur na dan,

kar se zdi največ kar lahko naredijo.

Devet ur na dan za hranjenje

se zdi stvarna omejitev za primate.

Kaj pa mi?

S 86 milijardami nevronov

in 60 do 70 kilogramov telesne mase

bi morali preživeti več kot 9 ur na dan

za prehranjevanje,

kar preprosto ni uresničljivo.

Če bi jedli kot primati,

nas ne bi bilo.

Kako smo potem prišli sem?

Če nas možgani stanejo toliko energije,

kot bi nas morali
in če ne moremo preživeti

vsake sleherne ure za hranjenje,

potem je edina alternativa

dobiti več energije

iz enake hrane.

In neverjetno,
o se pravzaprav ujema s tem,

kar so naši predniki najverjetneje izumili

pred enim in pol milijonom let,

ko so izumili kuhanje.

Kuhati pomeni uporabiti ogenj,

da predhodno predelamo hrano
preden ta vstopi v naše telo.

Kuhana hrana je mehkejša,
torej tudi lažja za žvečenje

in se v naših ustih lažje spremeni v kašo,

kar hrani dovoli,
da je popolnoma presnovljena

in se absorbira v naše črevo,

zaradi česar pridobimo
več energije v krajšem času.

Zaradi kuhanja pridobimo čas,

da svoj dan in svoje nevrone

porabimo za kaj bolj zanimivega,

kot da le mislimo na hrano,

iščemo hrano in goltamo hrano

ves ljubi dan.

Zaradi kuhanja

je nekdanja omejitev, ti ogromni,

nevarno dragi možgani
z veliko nevroni,

postala ogromna prednost.

Zdaj si lahko privoščimo
tako energijo za dosti nevronov

kot tudi čas,
da z njimi delamo zanimive reči.

Zato mislim, da to razloži,
zakaj so človeški možgani

postali tako veliki
tako hitro v evoluciji,

medtem ko so še vedno le možgani primatov.

Ker si zaradi kuhanja zdaj lahko privoščimo
tako velike možgane,

smo hitro prešli s surove prehrane
na kulturo,

kmetijstvo, civilizacijo, trgovine,

elektriko, hladilnike,

vse te reči, ki nam danes dovoljujejo

da dobimo energijo,
potrebno za celotni dan,

le z enim obiskom

svojega najljubšega kotička s hitro hrano.

Kar je nekoč predstavljalo rešitev,

je danes postalo problem

in ironično sami rešitev
iščemo v surovi prehrani.

Kaj pa je prednost ljudi?

Kaj imamo,

česar nima nobena druga žival?

Moj odgovor je, da imamo največje število

nevronov v možganski skorji

in po moje je to najlažja razlaga

za naše izjemne kognitivne sposobnosti.

In kaj mi delamo,
česar nobena druga žival ne počne,

in kar je postavilo temelje,

da smo lahko dosegli tako veliko,

največje število nevronov
v možganski skorji?

Z eno besedo - kuhamo.

Nobena druga žival si ne kuha hrane.
Le ljudje si jo.

In mislim, da smo zaradi tega
lahko postali ljudje.

Pri proučevanju človeških možganov
sem o hrani začela drugače razmišljati.

Zdaj pogledam svojo kuhinjo,

se ji priklonim

in se zahvalim svojim prednikom
za izum tega,

kar nas je verjetno naredilo človeške.

Hvala lepa.

(Aplavz)