Điều gì thật đặc biệt về bộ não con người?

Bộ não con người thật là khó hiểu - nó gây ra một sự tò mò lớn khi xét về kích thước của cơ thể, nó sử dụng một lượng lớn năng lượng so với trọng lượng của chính nó và có một vỏ não dày đặc một cách kỳ lạ. Nhưng: tại sao thế? Nhà thần kinh học Suzana Herculano-Houzel đã trổ tài thám tử của mình và dẫn dắt chúng ta đi qua sự bí ẩn này. Bằng cách tạo ra "soup não," cô đi đến một kết luận đáng ngạc nhiên.

Bộ não con người có gì đặc biệt?

Tại sao chúng ta
lại thí nghiệm trên các loài động vật

mà không phải thí nghiệm
trên chính bản thân mình?

Bộ não con người có gì hay

mà những bộ não khác lại không có?

Khi tôi bị thu hút
bởi những câu hỏi như thế này cách đây 10 năm,

các nhà khoa học nghĩ rằng
họ biết các bộ não khác nhau có cấu tạo thế nào.

Mặc dù điều đó dựa trên rất ít chứng cứ,

nhiều nhà khoa học nghĩ rằng
tất cả bộ não của động vật có vú

bao gồm cả bộ não con người,

được cấu tạo như nhau,

với một số lượng nơ ron mà luôn ở

tỉ lệ cân xứng với kích thước não.

Có nghĩa là hai bộ não
với kích thước giống nhau,

như hai bộ não này,
với khối lượng tầm 400g,

nên có số lượng nơ ron như nhau.

Bây giờ, nếu nơ ron là những

thông tin chức năng thể hiện
các đơn vị của bộ não,

rồi sau đó chủ nhân của hai bộ não này

nên có những khả năng nhận thức như nhau.

Thật sự là, đây là của một con tinh tinh

và cái kia là của một con bò.

Hiện giờ những con bò có thể có

một đời sống tinh thần bên trong
phong phú và thông minh đến nỗi

chúng chọn cách
không để chúng ta biết về nó,

nhưng chúng ta làm thịt chúng.

Tôi nghĩ đa số mọi người đều đồng ý

rằng tinh tinh có những thái độ phức tạp,

tinh vi và linh hoạt hơn rất nhiều so với bò.

Vậy nên đây là biểu hiện đầu tiên cho

kết luận "mọi bộ não đều có cấu tạo như nhau"

không hẳn là chính xác.

Nhưng hãy cứ coi như là thế.

Nếu mọi bộ não đều có cấu tạo như nhau

và nếu bạn so sánh não động vật
với những kích thước khác nhau,

bộ não lớn hơn
sẽ luôn luôn có nhiều nơ ron

hơn so với bộ não nhỏ hơn,
và bộ não càng lớn,

thì khả năng nhận thức của chủ nhân
sẽ càng cao hơn.

Do đó bộ não lớn nhất sẽ có

khả năng nhận thức cao nhất.

Nhưng tin xấu là:

Bộ não của chúng ta,
không phải là bộ não lớn nhất.

Có vẻ như điều này
sẽ làm phật ý nhiều người.

Bộ não của chúng ta nặng từ 1.2 đến 1.5kg,

nhưng bộ não của voi nặng tầm 4 đến 5kg,

và bộ não của cá voi có thể lên tới 9kg,

đó là lí do vì sao
các nhà khoa học từng nói rằng

bộ não chúng ta phải rất đặc biệt

để giải thích
cho khả năng nhận thức của chúng ta.

Nó thật sự kì lạ,

mội loại trừ so với qui luật.

Của chúng có thể lớn hơn,
nhưng của chúng ta lại tốt hơn,

và nó có thể tốt hơn, ví dụ,

trong trường hợp
nó có vẻ lớn hơn bình thường,

với vỏ não lớn hơn bình thường

so với kích thước cơ thể.

Vậy nên, điều đó sẽ cho chúng ta thêm vỏ não

để làm những thứ thú vị hơn
là chỉ điều hành cơ thể.

Đó là bởi vì kích thước của bộ não

thường tỉ lệ với kích thước của cơ thể.

Vậy nên lí do chính cho điều đó là

não của chúng ta to hơn so với bình thường

thật ra là từ cách so sánh bản thân chúng ta

với các loài linh trưởng lớn.

Loài gorilla có thể lớn
gấp hai hay gấp ba lần so với chúng ta,

đáng nhẽ bộ não của chúng
phải to hơn của chúng ta,

nhưng thay vào đó lại là ngược lại.

Bộ não của chúng ta lại lớn hơn
gấp ba lần so với bộ não của gorilla.

Bộ não con người cũng có vẻ đặc biệt

nếu xét về lượng năng lượng mà nó sử dụng.

Mặc dù cân nặng của nó
chỉ chiếm 2% của cơ thể,

nhưng bản thân nó
sử dụng 25% tổng năng lượng

mà cơ thể cần để vận hành mỗi ngày.

Đó là 500 calo trên tổng số 2000 calo,

chỉ để bộ não của bạn vận hành.

Vậy nên bộ não con người to hơn bình thường,

tiêu tốn nhiều năng lượng hơn bình thường,

vậy nên nó đặc biệt.

Và điều đó bắt đầu khiến tôi phân tâm.

Về mặt sinh học,
chúng ta nhìn vào các qui luật

áp dụng vào tất cả các động vật
và đời sống nói chung,

thế nên tại sao qui luật phát triển nên

áp dụng cho tất cả trừ chúng ta?

Có lẽ vấn đề là do giả thuyết cơ bản

rằng mọi bộ não đều cấu tạo như nhau.

Có lẽ hai bộ não có kích thước như nhau

thật ra có thể được cấu tạo
từ số lượng nơ ron khác nhau.

Có lẽ bộ não lớn

không nhất thiết phải có nhiều nơ ron hơn

một bộ não có kích thước bình thường.

Có lẽ bộ não con người
thật sự có nhiều nơ ron nhất

so với bất kì bộ não nào,
không liên quan tới kích thước của nó,

đặc biệt là ở vỏ não.

Vậy nên, với tôi điều đó trở thành

một câu hỏi quan trọng để trả lời:

Bộ não con người có bao nhiêu nơ ron,

và được so sánh với các động vật khác
như thế nào?

Bây giờ, có thể bạn đã nghe hay đọc đâu đó

rằng chúng ta có 100 tỉ nơ ron,

vậy thì 10 năm trước,
tôi đã hỏi đồng nghiệp của mình

họ có biết con số đó từ đâu không.

Nhưng không ai biết.

Tôi đã và đang tìm kiếm tài liệu

về bản tham khảo nguyên gốc
về con số đó,

nhưng tôi vẫn chưa thể tìm thấy nó.

Có vẻ như
chưa một ai thật sự đã đếm

số lượng nơ ron
trong bộ não con người,

hay bất kì bộ não nào khác.

Vậy nên tự tôi tìm cách
để đếm số tế bào não,

và về bản chất thì là

hòa tan bộ não thành nước súp.

Nó là như thế này:

Bạn lấy một bộ não, hoặc một phần của nó,

và bạn hòa tan nó trong thuốc tẩy,

nó sẽ phá hủy các màng tế bào

nhưng nhân tế bào không bị ảnh hưởng,

rồi bạn sẽ có
một chất dịch huyền phù của nhân tự do

mà trông sẽ như thế này,

như nước súp vậy.

Nước súp này gồm tất cả nhân

mà từng là bộ não chuột.

Vẻ đẹp của nước súp này
là bởi vì đây là nước súp,

bạn có thể khuấy nó
và khiến những nhân này

phân tán đều trong chất lỏng,

để giờ chỉ cần nhìn dưới kính hiển vi

chỉ 4 hoặc 5 mẫu
của biện pháp đồng đều này,

bạn có thể đếm số nhân, và từ đó nói được

có bao nhiêu tế bào trong não.

Nó đơn giản và không hề phức tạp,

và còn rất nhanh nữa.

Vậy nên chúng tôi đã sử dụng phương pháp đó
để đếm số nơ ron

trong hàng tá những loài khác nhau,

và kết quả là tất cả những bộ não đó

không hề có cấu tạo giống nhau.

Lấy ví dụ về loài gặm nhấm
và loài linh trưởng chẳng hạn:

Trong bộ não lớn hơn của loài gặm nhấm,
kích cỡ trung bình

của nơ ron tăng lên,

vậy nên bộ não phồng lên rất nhanh

và đạt được kích thước
nhanh hơn nhiều so với việc tăng số nơ ron.

Nhưng bộ não của loài linh trưởng
có số nơ ron

mà không có chuyện nơ ron trung bình
trở nên lớn hơn,

mà đó là một cách rất tiết kiệm

để bổ sung nơ ron vào bộ não.

Kết quả là bộ não của loài linh trưởng

sẽ luôn có nhiều nơ ron hơn
bộ não của loài gặm nhấm có cùng một kích thước

và bộ não càng lớn,

thì sự khác nhau càng nhiều.

Thế còn bộ não của chúng ta thì sao?

Chúng tôi phát hiện ra
trung bình chúng ta có

86 tỉ nơ ron,

16 tỉ trong đó nằm ở tế bào vỏ não,

và nếu bạn cho là vỏ não

là trung tâm của các chức năng như

sự nhận thức và lý thuyết logic
và suy luận không thực tế,

và 16 tỉ đó là số nơ ron nhiều nhất

mà bất kì vỏ nào có,

tôi nghĩ đây là cách giải thích đơn giản nhất

về khả năng nhận thức đáng ghi nhận
của chúng ta.

Nhưng 86 tỉ nơ ron
có ý nghĩa quan trọng như thế nào.

Bởi vì chúng tôi đã tìm ra mối quan hệ

giữa kích thước của não
so với số lượng nơ ron

có thể được miêu tả
trên phương diện toán học,

chúng ta có thể tính toán được não người

sẽ thế nào
nếu nó được cấu tạo như của loài gặm nhấm.

Bởi thế, một bộ não của loài gặm nhấm
với 86 tỉ nơ ron

sẽ nặng tầm 36kg.

Điều đó là không thể.

Một bộ não vĩ đại sẽ bị đè bẹp

bởi chính cân nặng của nó,

và bộ não không thể có được này
sẽ chỉ hợp

với cơ thể 89 tấn.

Tôi không nghĩ là
chúng ta sẽ trông giống như vậy.

Vậy nên điều đó đã đưa chúng tôi đến
một kết luận cực kì quan trọng,

đó là chúng ta không phải loài gặm nhấm.

Bộ não con người
không phải bộ não chuột to lớn.

So sánh với chuột,
chúng ta có vẻ đặc biệt, đúng vậy,

nhưng đó không phải
là một phép so sánh cân xứng,

bởi lẽ chúng ta biết
mình không phải là loài gặm nhấm.

Chúng ta là động vật linh trưởng,

bởi thế sự so sánh hợp lí
là với những loài linh trưởng khác.

Và do đó, nếu bạn làm phép toán,

bạn sẽ thấy một loài linh trưởng

với 86 tỉ nơ ron

sẽ có bộ não vào khoảng 1.2kg,

có vẻ như là hợp lí,

với một cơ thể 66kg,

trong trường hợp của tôi
là hoàn toàn chính xác,

mà sẽ đưa chúng ta
đến với một kết luận tuy không làm ngạc nhiên

nhưng vẫn rất quan trọng:

Tôi là một loài linh trưởng.

Và tất cả các bạn là loài linh trưởng.

Và Darwin cũng thế.

Tôi rất thích thú
khi nghĩ rằng Darwin sẽ thật sự trân trọng điều này.

Bộ não của ông, cũng như chúng ta,

được cấu tạo trong hình ảnh của bộ não
những loài linh trưởng khác.

Vậy nên bộ não con người đặc biệt, đúng vậy,

nhưng không đặc biệt về số lượng nơ ron.

Đó chỉ chứng minh
về một bộ não loài linh trưởng to lớn thôi.

Tôi nghĩ rằng đó là một suy nghĩ
hết sức khiêm tốn và tỉnh táo

khi mà nhắc nhở chúng ta
về vị trí của mình trong tự nhiên.

Tại sao nó lại tốn nhiều năng lượng như vậy?

Những người khác đã tìm ra

lượng năng lượng mà bộ não con người

và của các loài khác tiêu tốn,

và bây giờ chúng ta đã biết số lượng nơ ron

có trong cấu tạo mỗi bộ não,
chúng ta có thể làm phép tính.

Và kết quả là cả bộ não con người

và các loài khác đều tiêu tốn như nhau,

trung bình 6 calo mỗi tỉ nơ ron mỗi ngày.

Vậy tổng năng lượng của một bộ não

là một hàm tuyến tính đơn giản

của số lượng nơ ron,

và kết quả là bộ não con người

chỉ tốn lượng năng lượng như bạn mong đợi.

Vậy nên lí do vì sao bộ não con người

tiêu tốn nhiều năng lượng như thế
thật đơn giản bởi vì

nó chứa một số lượng lớn nơ ron,

và bởi vì chúng ta là loài linh trưởng,

với rất nhiều nơ ron
so với một kích thước cơ thể cho sẵn

hơn so với bất kì loài động vật nào,

cái giá cân xứng
của bộ não chúng ta thì lớn,

nhưng chỉ bởi vì chúng ta là loài linh trưởng,
chứ không phải vì chúng ta đặc biệt.

Câu hỏi cuối cùng, là:

làm sao chúng ta tìm ra được
số lượng nơ ron đặc biệt này,

và đặc biệt, nếu loài khỉ lớn

to hơn chúng ta,

tại sao chúng không có bộ não lớn hơn chúng ta,
với nhiều nơ ron hơn?

Khi mà chúng ta hiểu được
có nhiều nơ ron trong não

có cái giá đắt thế nào, tôi đoán vậy,

có thể có một lí do đơn giản.

Chúng chỉ không thể chịu được năng lượng

cho cả một cơ thể to lớn
và số lượng nơ ron lớn như thế.

Vậy nên chúng tôi đã làm phép tính.

Một mặt, chúng tôi tính

lượng năng lượng
mà một con linh trưởng hấp thụ mỗi ngày

từ việc ăn thịt sống,

và mặc khác, lượng năng lượng

mà một cơ thể
với một kích thước nhất định phải tiêu hao

và lượng năng lượng mà một bộ não
với số lượng nơ ron nhất định tiêu hao,

và chúng tôi tìm ra sự kết hợp

giữa kích thước cơ thể
và số lượng nơ ron trong não

mà một con linh trưởng có thể chịu được

nếu nó ăn một lượng giờ nhất định mỗi ngày.

Và những gì chúng tôi đã tìm ra là

bởi vì nơ ron đắt như thế,

có một sự đánh đổi
giữa kích thước cơ thể và số lượng nơ ron.

Vậy nên một con loài linh trưởng ăn 8h mỗi ngày

có thể đạt được nhiều nhất 53 tỉ nơ ron,

nhưng sau đó cơ thể không thể nặng hơn

25kg.

Để cân nặng lớn hơn,

nó phải bỏ đi các nơ ron.

Vậy nên đó là một cơ thể lớn

hoặc là một số lượng nơ ron lớn.

Khi bạn ăn giống như loài linh trưởng,

bạn sẽ không thể đảm đương cả hai.

Một cách để vượt ra khỏi
giới hạn trao đổi chất

là dành nhiều thời gian mỗi ngày để ăn hơn,

nhưng điều đó sẽ gây nguy hiểm,

và vượt qua một điểm nhất định, đ
iều đó là không thể nào.

Gorilla và đười ươi, ví dụ,

có thể có khoảng 30 tỉ nơ ron

bằng cách dành 8.5h giờ để ăn mỗi ngày,

và có vẻ như chúng chỉ có làm như thế.

9h để để mỗi ngày

có vẻ như là giới hạn thực tế
cho một loài linh trưởng.

Thế còn chúng ta?

Với 86 tỉ nơ ron

và khối lượng cơ thể từ 60 đến 70kg,

chúng ta nên dành hơn 9h

mỗi ngày hằng ngày để ăn,

việc mà không hề khả thi.

Nếu chúng ta ăn như loài linh trưởng,

chúng ta nhẽ ra không nên ở đây.

Làm thế nào mà chúng ta
có thể trở thành như ngày hôm nay vậy?

Nếu bộ não của chúng ta
chỉ tiêu tốn lượng năng lượng

như vốn có,
và nếu chúng ta không thể dành

thời gian mỗi ngày để ăn,

và cách thay thế duy nhất, thật đấy,

là làm thế nào để lấy nhiều năng lượng hơn

từ những đồ ăn giống nhau.

Và đáng ghi nhận là,
điều đó phù hợp hoàn toàn

với những gì tổ tiên chúng ta
được tin là đã phát minh ra

từ 1,5 triệu năm trước,

khi họ phát minh ra nấu ăn.

Để nấu ăn phải sử dụng lửa

và nếu thức ăn làm sao cho dễ tiêu hóa.

Những thức ăn đã nấu mềm hơn,
nên chúng dễ nhai hơn

và biến hoàn toàn thành chất bột
trong miệng các bạn,

để chúng hoàn toàn được tiêu hóa

và hấp thụ trong ruột chúng ta,

mà điều đó sẽ khiến chúng sản xuất ra
nhiều năng lượng hơn trong thời gian ít hơn.

Vậy nên nấu ăn cho chúng ta thời gian làm

những thứ thú vị hơn rất nhiều trong ngày

và với nơ ron của mình

hơn là chỉ nghĩ về thức ăn,

tìm kiếm thức ăn và nhai ngấu nghiến

cả ngày.

Vậy nên nhờ nấu ăn,
cái mà đã từng là

trách nhiệm chính, bộ não lớn,

đắt đỏ một cách nguy hiểm này
với rất nhiều nơ ron,

có thể trở thành một tài sản chủ yếu,

bây giờ chúng ta có thể đảm đương được
cả nguồn năng lượng cho rất nhiều nơ ron

và thời gian để làm những việc thú vị với chúng.

Vậy tôi nghĩ điều đó giải thích
cho việc tại sao bộ não con người

lại phát triển lớn đến thế
trong quá trình tiến hóa,

tất cả những cái còn lại hiện giờ
chỉ là bộ não của loài linh trưởng.

Với bộ não lớn như thế
giờ có thể đảm đương việc nấu ăn,

chúng ta tiến rất nhanh
từ thịt sống đến văn hóa,

nông nghiệp, xã hội, những cửa hàng tạp phẩm,

điện, tủ lạnh,

tất cả những thứ đó ngày nay

cho phép chúng ta có được
tất cả năng lượng mà mình cần

cho một ngày dài để ngồi

tại một quán ăn nhanh ưa thích.

Vậy nên cái đã từng là biện pháp

nay trở thành một vấn đề,

và mỉa mai là,
chúng ta tìm giải pháp ở đồ ăn sống.

Vậy thì lợi ích của con người là gì?

Những cái chúng ta có ngày hôm nay

mà không động vật nào có
là gì?

Câu trả lời của tôi là
chúng ta có số lượng nơ ron

lớn nhất ở vỏ não,

và tôi nghĩ
đó là cách giải thích đơn giản nhất

cho khả năng nhận thức đáng ghi nhận
của chúng ta.

Và cái mà chúng ta làm
mà không động vật nào có thể,

và cái mà tôi tin tưởng chủ yếu

là cho phép chúng ta đạt được

số lượng nơ rơn lớn, lớn nhất ở vỏ não?

Trong hai từ, nấu ăn.

Không loài động vật nào nấu ăn được.
Chỉ có con người.

Và tôi nghĩ đó là lí do
vì sao chúng ta là con người.

Nghiên cứu về bộ não con người
đã thay đổi cách suy nghĩ của tôi về thức ăn.

Giờ đây tôi nhìn vào nhà bếp ở nhà mình,

và tôi cúi đầu trước nó,

và tôi cảm ơn tổ tiên của chúng ta
khi đã

phát minh được cái
mà khiến chúng ta trở thành con người.

Cảm ơn rất nhiều.

(Vỗ tay)