İnsan beynini bu kadar özel kılan ne?

İnsan beyni son derece şaşırtıcı: vücudumuza göre aşırı büyük olması, ağırlığına göre çok fazla miktarda enerji kullanımı ve çok yoğun serebral korteks....Ama neden? Sinirbilimci Suzana Herculano-Houzel dedektif şapkasını takıp, bu gizeme doğru rehberlik ediyor."Beyin çorbası" nı yapması onu şaşırtıcı sonuca ulaştırıyor.

İnsan beynini özel kılan nedir?

Neden diğer hayvanlar bizi incelemiyor da,

biz onları inceliyoruz?

İnsan beyni diğer beyinlerin sahip olmadığı neye sahip?

Diğer beyinlerin yapamadığı neyi yapabiliyor?

10 yıl önce bu sorulara ilgi duymaya başladığımda,

bilim insanları farklı beyinlerin nelerden oluştuğunu bildiklerini sanıyorlardı.

Ellerinde çok az kanıt olmasına rağmen,

bir çok bilim insanı, insan beyni dahil

bütün memeli beyinlerinin aynı şekilde,

her zaman beynin büyüklüğüyle

orantılı sayıda nöronlardan

oluştuğunu düşünüyorlardı.

Bu demek oluyor ki aynı boyutta,

400 gram ağırlığındaki 2 beyin

aynı sayıda nörona sahip olmalıdır.

Eğer nöronlar, beynin fonksiyonel

bilgi-işleme üniteleriyse

bu iki beynin sahibi de

benzer bilişsel yeteneklere sahip olmalıdır.

Oysa ki biri şempanze

diğeri de inek beyni.

Belki inekler gerçekten de çok zengin

bir zihinsel hayata sahiplerdir ve çok zeki oldukları için de

bunu bizim fark etmemize izin vermiyorlardır(!)

ve biz onları yiyoruz.

Bence çoğu insan şempaze davranışlarının

ineklerden çok daha karmaşık,

ayrıntılı ve değişken olduğuna katılacaktır.

Bu "tüm beyinler aynı şekilde çalışır"

senaryosunun pek doğru olmadığının

ilk göstergesidir.

Diyelim ki bu teori doğru.

Eğer tüm beyinler aynı şekilde çalışsaydı

ve siz hayvanları, beyinlerinin boyutları arasındaki farka göre karşılaştırsaydınız,

büyük beyinler, küçük beyinlerden daha fazla nörona

sahip olmalıydı ve beyin büyüklüğü arttıkça

daha fazla bilişsel yeteneğe sahip olması beklenirdi.

Yani en büyük beyin

en zeki beyindir.

Ve kötü haber geliyor:

Bizim beynimiz dünyanın en büyük beyni değil.

Bu epey can sıkıcı gözüküyor.

Bizim beynimiz 1.2 ile 1.5 kg arasında

ama fil beyni 4 ile 5 kg arasında

ve balina beyni 9 kg'a kadar çıkabilir,

bu da bilim adamlarının bilişsel işlevlerimizi açıklamak için

çareyi "bizim beynimiz özel olmalı" demekte

bulmasının nedenidir.

Kurala aykırı birşey

gerçekten sıradışı olmalı.

Onlarınki daha büyük olabilir ama bizimki daha iyi

daha iyi olması normal, örneğin;

bedenimize oranla, olması gerekenden

çok daha büyük bir serebral kortekse

sahibiz.

Böylece bize sağladığı ekstra korteks alanı

vücudu düzenlemekten çok daha ilginç şeyler yapmak için kullanılabilir.

Beyin büyüklüğü

genellikle vücut büyüklüğünü takip eder.

Yani vurgulamak istediğim şey,

bizim beynimizin, büyük insansı maymunların

beyinleriyle karşılaştırdığımızda

daha büyük olması.

Goriller bizden 2-3 kat daha büyüktür,

bu yüzden beyinleri de bizimkilerden daha büyük olmalı

ama öyle değil.

Bizim beynimiz goril beyninin 3 katı büyüklüğünde.

Ayrıca insan beyni kullandığı enerji miktarı

bakımından da özel görünüyor.

Ağırlığı vücudumuzun yalnızca yüzde 2 si olmasına rağmen

günlük enerji ihtiyacımızın

yüzde 25 ini kullanıyor.

Bu 2000 kalorinin 500 ünü sadece, beyninizi çalışır halde tutmak

için kullandığınız anlamına geliyor.

Pekala, insan beyni olması gerektiğinden daha büyük ,

kullanması gerektiğinden daha fazla enerji kullanıyor,

bu yüzden özel.

Ve burası hikayenin beni rahatsız etmeye başladığı nokta.

Biyolojide, tüm hayvanlara ve genel olarak hayata

uygulamak için kurallar ararız,

Neden evrimin kuralları herkese uygulanırken

bize uygulanmamış?

Belki de problem, tüm beyinlerin aynı şekilde

çalıştığı varsayımıydı.

Belki aynı boyuttaki 2 beyin aslında

çok farklı miktarlarda nöron içeriyorlardı.

Belki çok büyük beyin,

normal boyutlu bir beyinden çok daha fazla

nöron içermek zorunda değildi.

Belki insan beyni -özellikle serebral korteks-

boyutundan bağımsız olarak

tüm beyinlerden daha fazla nöron içeriyordu.

O zaman cevaplanması gereken

şu soru bence oldukça önemlidir:

İnsan beyninde kaç nöron var

ve diğer hayvanlarla karşılaştırıldığında ne durumda?

Şimdi, 100 milyar nörona sahip olduğumuzu

bir yerlerde görmüş ya da okumuş olabilirsiniz,

10 yıl önce çalışma arkadaşlarıma bu sayının

nereden geldiğini bilip bilmediklerini sordum.

Kimse bilmiyordu.

Sayı hakkındaki esas kaynağı bulmak için

literatürü taradım ama bütün aramalarıma rağmen

asla bulamadım.

Aslında hiç kimse insan beynindeki

ya da başka bir beyindeki nöron sayısını

hesaplamamış gibi görünüyor.

Sonra, beyindeki hücreleri saymak için kendi yöntemimle çıkageldim

aslında beyni eriten

bir çözücüden ibaretti.

Bu şu şekilde çalışıyor:

Bir beyni ya da beynin parçasını alıp

onu çözülmesi için bir deterjanın içine koyun

bu hücre zarlarına zarar verir

ama hücre çekirdeği sağlam bir şekilde kalır

böylece serbest hücre çekirdeklerinin olduğu bir süspansiyon elde edersiniz.

bunun gibi görünecektir,

berrak bir çorba gibi.

Bu çorba, daha önce bir fareye ait olan bir beynin

tüm hücre çekirdeklerini barındırıyor.

Bu çorbanın güzelliği şurada:

siz bu çorbayı çalkalayarak hücre çekirdeklerini

homojen bir sıvı haline dönüştürebilirsiniz.

böylece mikroskop altında homojen sıvının

4-5 örneğine baktığınızda

hücre çekirdeklerini sayarak, sıvının geri kalanında

kaç hücre olduğunu söyleyebilirsiniz.

Bu basit, anlaşılır

ve gerçekten hızlı.

Biz bu yöntemi kullanarak, düzinelerce farklı türün

beyinlerindeki nöron sayılarını hesapladık

ve tüm beyinlerin aynı şekilde oluşmadığı

sonucuna vardık.

Örnek olarak kemirgenleri ve primatları alalım:

Büyük bir sıçan beyninde

ortalama nöron boyutu artar ve

beyin hızlı şekilde büyür

ve boyut artışı nöron sayısı artışından çok daha fazla olur.

Ancak primat beyninde nöronların boyutu büyümeden

nöron sayısında artış olur.

Bu beyindeki nöronları arttırmak için

oldukça verimli bir yol.

Sonuç ise primat beyni daima aynı boyuttaki

sıçan beyninden daha fazla nörona sahiptir

ve beyin büyüdükçe

aradaki fark da artacaktır.

Peki ya bizim beynimiz?

Bizim beynimizde ortalama

16 milyarı serebral kortekste olmak üzere

86 milyar nöron vardır

ve serebral korteksin

bilinç, mantıksal ve soyut muhakeme yeteneğinin

merkezi olduğu düşünüldüğünde,

ve 16 milyar nöronun, beynin diğer bölümlerinde

bulunandan daha fazla sayıda olduğu düşünüldüğünde,

sanırım bu olağanüstü bilişsel işlevlerimiz için

yapılabilecek en basit açıklama.

Fakat 86 milyar nöronun ne anlama geldiği kadar önemli değil.

Mesela, beyin boyutu ile beyindeki

nöron sayısı arasındaki ilişki

matematiksel olarak tanımlayabiliriz ve

eğer insan beyni sıçan beyni şeklinde düzenlenseydi

nasıl görüneceğini hesaplayabiliriz.

86 milyar nörona sahip bir sıçan beyni

36 kg ağırlığında olurdu.

Bu mümkün değil.

O boyuttaki bir beyin

kendi ağırlığı tarafından ezilirdi

ve bu imkansız beyin

89 tonluk bir vücut tarafından taşınabilirdi.

Bunun bize benzediğini düşünmüyorum.

Bu bile neden sıçan

olmadığımızı göstermeye yeter.

İnsan beyni sıçan beyninin büyüğü değildir.

Sıçanla karşılaştırıldığımızda özel görünüyor olabiliriz, evet,

ama sıçan olmadığımızı bildiğimiz için

bu adil bir karşılaştırma olmaz.

Biz primatlarız

yani adil karşılaştırma diğer primatlarla olandır.

Ve bu noktada eğer matematiğe dönersek,

86 milyar nörona sahip

normal bir primat beyninin

1.2 kg ağırlığında olması,

-benimki gibi-,

vücudunun 66kg olması

-benimle tamamen aynı-

beklenir ve bu bizi şaşırtıcı olmayan

ancak çok önemli bir sonuca götürür:

Ben bir primatım.

ve herbiriniz birer primatsınız,

ve Darwin'de öyle.

Darwin in gerçekten buna memnun olacağını düşünmeyi seviyorum.

Onun beyni, bizimkiler gibi

diğer primatlarla aynı şekilde yapılmıştı.

İnsan beyni olağanüstü olabilir, evet,

ama nöron sayısı olarak özel değil.

Bu sadece büyük bir primat beyni.

Bence bu bize doğadaki yerimizi hatırlatması açısından

çok alçak gönüllü ve çarpıcı bir düşünce.

Peki neden o kadar enerji harcıyor?

Diğer insanlar, insan beyninin

ve diğer türlerin beyinlerinin

ne kadar enerji harcadığını hesapladı

ve şimdi her bir beyinde kaç nöron var biliyoruz

O zaman matematik yapabiliriz.

Ortaya çıkan şey, insanların ve diğer canlıların

beyinleri aynı miktarda enerji harcamaktadır:

günlük, bir milyar nöron başına ortalama 6 kilokalori.

Yani beynin harcadığı toplam enerji

basit bir şekilde, nöron sayısıyla

doğru orantılıdır.

Ve incelersek insan beyninin tam da beklediğiniz

kadar enerji harcadığı ortaya çıkar.

Beynin bu kadar fazla enerji harcamasının nedeni

oldukça basit, çünkü çok fazla sayıda

nöron içeriyor.

ve primat olduğumuz için

diğer hayvanlarla karşılaştırıldığında

vücut büyüklüğüne göre çok daha fazla nörona sahibiz,

bu da harcadığımız enerjiyle ilişkili

ama özel olduğumuz için değil primat olduğumuz için.

Son olarak:

Bu kadar olağanüstü nöron sayısına nasıl sahip olduk,

ve özellikle, büyük insansı maymunlar

bizden daha büyük olduklarına halde,

neden bizden daha büyük bir beyne ve daha fazla nörona sahip değiller?

Beynin bu kadar çok nörona sahip olmasının

ne kadar pahalıya mal olduğunu fark ettiğimde

belki basit bir sebebi vardır diye düşündüm.

Belki de sadece hem büyük bir vücuda, hem de

büyük bir beyne sahip olabilecek kadar enerji sağlayamıyorlardır.

Tekrar matematiğe dönelim.

Bir tarafta primatların çiğ besin yiyerek

günlük ne kadar enerji kazandığını

hesapladık,

ve diğer tarafta vücudun büyüklüğüne göre

ne kadar enerji harcadıklarını ve nöron sayısına göre

beyinlerinin ne kadar enerji harcadığını hesapladık

ve belli miktarda beslenen

primatın karşılayabileceği

vücut büyüklüğü ile beyindeki nöron sayısı

kombinasyonlarına baktık.

Nöronlar çok fazla enerji harcadığı için

vücut büyüklüğü ile nöron sayısı arasında

bir seçim olması gerektiğini bulduk.

Yani bir primat ancak günde 8 saat beslendiğinde

53 milyon nöronu besleyebilirdi

ama bu durumda vücudu

25 kilodan fazla olamazdı.

Ağırlığını arttırması için

nöronlarından vazgeçmek zorundaydı.

Yani ya büyük bir vücuda

ya da daha fazla sayıda nörona sahip olabilirsiniz.

Eğer primat gibi beslenirseniz

ikisini birden karşılayabilmeniz mümkün değil.

Bu metabolik limitin dışına çıkmanın yollarından biri

her gün daha uzun süre beslenerek vakit geçirmek

ama bu tehlikeli

ve kesinlikle mümkün değil.

Örneğin; goriller ve orangutanlar

30 milyon nöron için

günün 8,5 saatini beslenerek geçirirler

ve bu onların yapabileceğinin en iyisi.

Günlük 9 saatlik beslenme primatlar için

pratikte limit gibi görülüyor.

Peki ya biz?

86 milyon nörona

ve 60-70 kiloluk bir vücut kitlesine sahip

olan bizlerin hergün 9 saatten fazla

beslenmesi gerekir,

ki bu mümkün değil.

Eğer primatlar gibi beslenseydik

burada olmamız mümkün değildi.

Peki buraya nasıl geldik?

Eğer beynimiz bu kadar fazla enerji harcamak zorundaysa

ve uyanık olduğumuz her anı

beslenmek için harcayamayacaksak,

tek alternatif

yediğimiz besinlerden daha fazla enerji

elde etmenin bir yolunu bulmaktır.

Ve bu da şaşırtıcı şekilde atalarımızın

yarım ya da bir milyon yıl önce

pişirmeyi icat ettikleri

zamana denk geliyor.

Besinleri vücudumuza alıp sindirmeden önce

ateş kullanarak pişirdik

pişmiş besinler daha yumuşaktı ve çiğnemesi çok daha kolaydı

ve ağzımızda tümüyle lapa haline dönüyor,

besinlerin tamamen sindirilmesini

ve barsaklarımızdan emilmesini sağlıyordu.

Bu da verimli bir şekilde daha kısa zamanda daha fazla enerji elde etmemizi sağlıyordu.

Pişirmek bize gün boyu

ilginç şeyleri düşünmek

ve nöronlarımızla yiyecek aramak,

beslenmek dışında

bir şeyler yapmamız için

zaman yaratıyordu.

Büyük, tehlikeli derecede çok nörona sahip ve

büyük bir sorumluluğa neden olan beynimiz

pişirme sayesinde

değerli bir nitelik kazandı.

Şimdi hem çok sayıda nöron için gerekli enerjiye hem de

ilginç şeyler yapmaya vakit ayırabiliriz.

Bu durumun insan beyninin neden bu kadar büyüyerek

hızlı bir şekilde evrimleştiğini açıkladığını düşünüyorum

tüm bunları başaran tek primat beyni.

Büyük beynimiz, pişirme ile daha düşük maliyetliydi.

Şaşırtıcı bir hızla, çiğ yemeklerden kültüre,

tarıma, medeniyete, marketlere

elektriğe, buzdolabına geçtik

tüm bunlar artık, tüm gün oturarak

ihtiyacımız olan tüm enerjiyi

tek bir fast food ile

karşılamamızı sağlıyor.

Daha önceki çözümümüz

şimdi bir sorun haline geldi,

ve ironik olarak çözümü yine çiğ besinlerde arıyoruz.

O zaman insanın avantajı nerede?

Bizim sahip olduğumuz ama

diğer hayvanlarda olmayan ne?

Benim cevabım serebral kortekste

en fazla nörona sahip olmamız,

ve bence etkileyici bilişsel işlevlerimizin

en basit açıklaması bu.

Bizim başarıp, diğer hayvanların yapamadığı

ve çok fazla sayıda nörona sahip

olmamızı sağlayan temel şey

nedir diye sorsam:

cevabı sadece 2 kelime: "biz pişiririz".

Diğer hayvanlar yiyeceklerini pişirmez, sadece insan pişirir.

Ve bence bu nasıl insan olduğumuzun açıklaması.

İnsan beyni üzerine çalışmış olmam yiyecekler üzerine düşüncelerimi de değiştirdi.

Şimdi mutfağıma bakıyorum,

ve önünde eğiliyorum,

ve atalarımıza bizi insan yapan

keşifleri için teşekkür ediyorum.

Çok teşekkürler.

(Alkışlar)