Що ж такого особливого в людському мозку?

Мозок людини викликає подив - він незвично великий, враховуючи розміри нашого тіла, використовує величезну кількість енергії як на свою вагу і має дивовижно щільну кору. Але чому? Невролог Сюзана Геркулано-Гузель надягає шапку детектива і проводить нас крізь цю таємницю. Роблячи "мозковий суп", вона доходить до неймовірного висновку.

Що ж такого особливого в людському мозку?

Чому ми вивчаємо інших тварин,

а не вони - нас?

Що ж такого людський мозок має або робить,

чого не робить мозок інших істот?

Коли я зацікавилася цими питаннями
близько 10 років тому,

науковці вважали, що знають,
як побудовані мізки різних істот.

Але ці здогади базувалися на
дуже малих доказах,

багато науковців вважали, що мізки всіх ссавців,

включно з людським мозком,

побудовані в один і той самий спосіб,

і кількість нейронів завжди була

пропорційна розміру мозку.

Тобто дві пари мозку одного розміру,

як ці, по 400 грам кожний,

повинні мати однакову кількість нейронів.

А якщо нейрони є функціональними

блоками обробки інформації мозку,

то власники цих двох пар мозку

мусять мати подібні здібності до пізнання.

Один належить шимпанзе,

а інший - корові.

Можливо, корови мають дійсно такий багатий

внутрішній світ і є такими розумними,

що дають нам змогу не помічати цього,

а ми їх їмо.

Думаю, багато людей погодяться,

що шимпанзе здатні до більш складної,

витонченої та гнучкої поведінки, ніж корови.

І це є першою ознакою того, що твердження

"мозок усіх істот побудований однаково"

є не зовсім правильним.

Але давайте підіграємо.

Якби мізки всіх істот були побудовані однаково,

і вам треба було б порівняти тварин
з різними розмірами мозку?

виходить, більші мізки завжди
мають більше нейронів,

ніж менші; і що більший мозок,

то здібнішими до пізнання мають бути власники такого мозку.

Тож найбільший мозок також мусить бути

найбільш здібним до пізнання.

І маю погані новини:

наш мозок не є найбільшим.

Яка прикрість.

Наш мозок має вагу десь між 1,2 та 2,5 кг,

а мозок слона - між 4 та 5 кг,

а мозок кита може важити до 9 кг,

тому науковці звикли стверджувати,

що наш мозок має бути особливим,

пояснюючи людські здібності до пізнання.

Він мусить бути дійсно видатним,

винятком із правил.

Їхній може бути більшим, але наш кращий,

і може бути ще кращим, наприклад,

у тому, що виглядає більшим, аніж повинен,

із більшою корою головного мозку,
ніж ми повинні мати

супроти розміру нашого тіла.

Звідси і більший розмір кори,

щоб робити цікавіші речі,
а не просто вправлятися тілом.

Це тому, що розмір мозку

переважно логічно вираховується з розміру тіла.

Ствердження про те, що

наш мозок більший, аніж мав би бути,

насправді ґрунтується на порівнянні

нас із великими мавпами.

Горили можуть бути вдвічі
або втричі більшими за нас,

тому їхній мозок має бути більшим за наш,

та все зовсім навпаки.

Наш мозок утричі більший за мозок горили.

Людський мозок також є особливим

за кількістю енергії, яку він використовує.

Хоча він і важить лише 2% від загальної маси тіла,

та сам по собі використовує 25% всієї енергії,

яку ваш організм вимагає для
функціонування протягом дня.

Тобто 500 калорій з 2 000 калорій,

лише для підтримки діяльності мозку.

Отже, людський мозок більший, аніж має бути,

використовує більше енергії, ніж мав би,

і тому є особливим.

І ось коли ця теорія почала мене тубувати.

У біології ми шукаємо принципи,

які б застосовувалися як для тварин,
так і для життєвих процесів.

То чому принципи еволюції

стосувалися всіх інших, але не нас?

Можливо, проблема була в припущенні

про те, що всі мізки побудовані однаково.

Можливо, дві пари мозку одного розміру

можуть складатися з різної
кількості нейронів.

Можливо, дуже великий мозок

не обов'язково має більше нейронів,

ніж скромніший за розмірами мозок.

Можливо, людський мозок
насправді має найбільше нейронів

серед інших мізків, незважаючи на розмір,

особливо в корі головного мозку.

Отже, переді мною постало

важливе запитання:

зі скількох нейронів складається людський мозок,

і як це співставити з іншими тваринами?

Ви, мабуть, десь чули або читали,

що наш мозок складається з
100 мільярдів нейронів,

і 10 років тому я спитала в своїх колег,

звідки взялася саме така цифра.

Але ніхто не знав.

Я шукала в різній літературі

першоджерело з вказівкою на цю цифру,

але так ніколи і не знайшла.

Виглядає так, наче ніхто насправді не рахував

кількість нейронів у людському мозку,

або ж у будь-якому іншому мозку.

І тоді я вигадала власний шлях,
як порахувати кількість клітин у мозку,

і цей метод полягає

в розчиненні мозку до констистенції супу.

Працює це таким чином:

берете мозок або його частину

і розчиняєте його в миючому засобі,

який знищує мембрани клітин,

але ядро залишає неушкодженим,

тож ви отримуєте суспензію лише з ядрами,

яка виглядає так,

наче суп.

Цей суп містить всі ті ядра,

які колись були мозком миші.

І вся краса супу в тому, що оскільки це суп,

ви можете збовтати його і змусити ядра

розподілити однорідно в рідину таким чином,

що поглянувши в мікроскоп

на лише 4 або 5 зразків
цього однорідного розчину,

ви зможете порахувати ядра і сказати,

зі скількох клітин складався цей мозок.

Цей спосіб простий, чіткий

і справді швидкий.

До сьогодні ми використовували цей метод

підрахунку нейронів для багатьох видів,

і виявилося, що мозок у всіх істот

не побудований однаково.

Наприклад, візьмемо гризунів та приматів:

у мозку більшого гризуна середній розмір

нейрона збільшується,

тож мозок збільшується надзвичайно швидко

і досягає потрібного розміру значно швидше,
ніж отримує нейрони.

А мозок примата отримує нейрони,

проте середній розмір нейрона не збільшується,

і це дуже економний спосіб

додавати нейрони до мозку.

Можна стверджувати, що мозок примата

завжди матиме більше нейронів,
ніж мозок гризуна такого ж розміру,

і що більший мозок,

то більшою буде така різниця.

А що ж тоді щодо нашого мозку?

Ми виявили, що в середньому маємо

86 мільярдів нейронів,

16 мільярдів з яких - у корі головного мозку.

І якщо ви вважаєте, що кора головного мозку

є осередком таких функцій як

обізнаність, логічне та абстрактне мислення,

а ці 16 мільярдів - найбільша кількість нейронів

порівняно з будь-якою іншою корою,

тому звідси найпростіше пояснення

наших видатних здібностей до пізнання.

Але вони настільки ж важливі,
як і всі 86 мільярдів нейронів разом.

Адже ми виявили, що відношення

між розміром мозку
і кількістю його нейронів

можна відобразити математично,

ми могли б обчислити, як би людський мозок

виглядав, якби він був побудований
на кшталт мозку гризуна.

Отже, мозок гризуна з 86 мільярдами нейронів

мав би вагу 36 кілограм.

Та це неможливо.

Мозок такої величини був би розчавлений

своєю ж вагою,

і цей неможливий мозок міг би бути

у тілі вагою 89 тон.

Навряд чи це схоже на нас.

І це підводить нас до
дуже важливого висновку:

ми не гризуни.

Людський мозок - це не величезний мозок щура.

Порівняно зі щуром,
ми можемо здаватися особливими,

але таке порівняння не є справедливим,

враховуючи, що ми знаємо, що не є гризунами.

Ми - примати,

тому правильним буде порівняння
до інших приматів.

І в цьому випадку, якщо ви порахуєте,

визначите, що типовий примат

з 86 мільярдами нейронів

мав би мозок вагою 1,2 кілограми,

що виглядає якраз у сам раз

у тілі вагою 66 кілограм,

а це якраз моя вага,

що приводить нас до дуже навіть очікуваного,

та все ж неймовірно важливого висновку:

я - примат.

І всі ви примати.

І таким був Дарвін.

Дуже люблю думати про те, що
Дарвін високо оцінив би таку думку.

Його мозок, як і ваш,

був зроблений на кшталт мізків іншів приматів.

Так, мозок людини видатний,

але він не особливий за кількостю нейронів.

Це просто великий мозок примата.

Я вважаю, що така думка дуже скромна і твереза

та повинна нагадувати про наше місце в природі.

Але чому ж мозок витрачає так багато енергії?

Інші вчені вирахували,

скільки енергії мозок людини

та мозок інших видів витрачають енергії,

а тепер, коли ми знаємо, зі скількох нейронів

складається кожний мозок, можемо порахувати.

І виявляється, що мозок людини

та інші мізки витрачають приблизно однаково,

в середньому шість калорій
на мільйон нейронів за день.

Загальні енергетичні витрати мозку -

це просте, лінійне функціонування

всіх його нейронів,

і виявляється, що мозок людини

витрачає таку кількість енергії, яку ви очікували.

І причина, чому мозок людини

витрачає так багато енергії, полягає

в такій величезній кількості нейронів

і в тому, що ми - примати

з набагато більшою кількістю нейронів

порівняно з іншими тваринами,

відносні затрати нашого мозку великі,

але просто тому, що ми - примати,
а не тому, що ми особливі.

І тоді останнє питання:

як же ми вийшли на таку
вражаючу кількість нейронів,

зокрема, якщо великі мавпи є

більшими за нас,

то чому вони не мають мозок більший,
ніж ми, з більшою кількістю нейронів?

Коли ми зрозуміли, наскільки цінно

мати дуже багато нейронів у мозку, я зрозуміла,

можливо, цьому є просте пояснення

Вони просто не можуть давати енергію

для великого тіла
і для великої кількості нейронів.

І ми порахували.

Ми обчислили, з одного боку,

скільки енергії примат отримує на день

від споживання сирої їжі,

а з іншого, скільки енергії

затрачає тіло певного розміру,

і скільки енергії затрачає
мозок з певною кількістю нейронів.

Ми поглянули на поєднання

розміру тіла й кількості нейронів,

що їх міг би забезпечити енергією примат,

якби їв певну кількість годин у день.

Ми дізналися, що оскільки

нейрони потребують стільки енергії,

то існує компроміс між
розміром тіла та кількістю нейронів.

Отже, примат, який їсть вісім годин на день,

може забезпечити енергією
щонайбільше 53 мільйони нейронів,

але тоді його тіло не може бути більшим

за 25 кілограмів.

Щоб важити більше,

він має позбутися нейронів.

Тому може бути або велике тіло,

або велика кількість нейронів.

Коли ви їсте як примат,

ви не можете мати і те, й інше.

Виходом із цього метаболічного обмеження

могло б бути витрачання
більше годин в день на їжу,

але це небезпечно

і в якийсь момент стає неможливим.

Горили та орангутанги, наприклад,

можуть мати 30 мільйонів нейронів,

але їдять вони по 8 з половиною годин на день,

і схоже на те, що більше вже не можуть.

Дев'ять годин у день на споживання їжі -

це максимум для приматів.

А як щодо нас?

З нашими 86 мільйонами нейронів

і 60-70 кілограмами маси тіла,

ми ж бо мали витрачати понад 9 годин

у день на харчування, при цьому щодня,

а таке нереально.

Якби ми їли як примати,

то не мали б бути тут.

Як же тоді ми сюди потрапили?

Якщо наш мозок затрачає енергії стільки,

як і має, і ми не можемо кожну годину,

коли не спимо, проводити за столом,

тоді єдиною реальною альтернативою

є отримання більше енергії звідкись,

окрім їжі.

Неймовірно, але це відповідає

переконанням наших предків,

які півтора мільйона років тому

винайшли куховарство.

А саме готування з використанням вогню,

попереднє переварювання їжі поза тілом.

Приготована їжа м'якша, її легше жувати

і перетворювати повністю на кашу в роті,

це дає їжі змогу повністю перетравлюватися

та поглинатися в травному тракті,

що дає можливість отримувати набагато більше
енергії в коротший термін.

Таким чином куховарство дає нам більше часу,

щоб робити цікавіші речі з нашим часом

і з нашими нейронами,

ніж думати постійно про їжу,

шукати їжу і пожадливо їсти

весь день.

Тому завдяки куховарству, яке колись було

головною необхідністю, цей великий,

украй енергозатратний мозок
з силою-силенною нейронів

може зараз стати основною перевагою,

тепер, коли ми можемо забезпечити
енергію для великої кількості нейронів

та маємо час робити цікаві речі з ними.

Тож я вважаю, це пояснює, чому людський мозок

виріс і став таким великим упродовж еволюції,

залишаючись при цьому мозком примата.

Завдяки куховарству, з таким великим мозком

ми швидко перейшли від сирої їжі до культури,

сільського господарства, цивілізації,
продуктових магазинів,

електрики, холодильників,

до всіх тих речей, які сьогодні

дають нам змогу отримати необхідну енергію

на цілий день, просто сидячи

у вашому улюбленому фаст-фуді.

Але те, що колись було рішенням,

тепер стало проблемою,

і за іронією долі, ми шукаємо рішення в сирій їжі.

То ж яка людська перевага?

Що ми маємо такого,

чого не мають інші тварини?

Моя відповідь - ми маємо найбільшу кількість

нейронів у корі головного мозку,

і, на мою думку, це найпростіше пояснення

наших видатних здібностей до пізнання.

І що ж такого робимо ми, чого не роблять інші тварини,

і що, як на мене, основне,

що дало нам змогу досягти такої великої,

найбільшої кількості нейронів у корі?

У двох словах, ми куховаримо.

Жодна інша тварина не готує собі їжу. Лише люди.

І я думаю, що саме так ми стали людьми.

Вивчення людського мозку змінило
моє ставлення до їжі.

Тепер я дивлюсь на свою кухню,

вклоняюсь їй,

і дякую моїм предкам за те, що вони винайшли ідею,

ідею, яка, найпевніше, зробила нас людьми.

Щиро вам дякую.

(Оплески)