Що ж такого особливого в людському мозку? Чому ми вивчаємо інших тварин, а не вони вивчають нас? Що є в людському мозку, чого немає ні в якому іншому?
Коли я задалася цими питаннями близько 10 років тому, вчені думали, що знають, з чого складається мозок різних особин. І хоча їх здогади будувалися на дуже мізерних даних, багато вчених думали, що мозок всіх ссавців, у тому числі і людини, був влаштований однаково, маючи постійне число нейронів, яке завжди пропорційно розміру мозку.
Це означає що два мозку одного розміру, як ось ці, наприклад, що важать пристойні 400 грам, повинні мати приблизно однакову кількість нейронів. Таким чином, якщо нейрони є функціональними складовими мозку, що обробляють інформацію, значить, їх власники повинні мати схожі розумові здібності. Але, тим не менш, один з них - шимпанзе, а інший - корова. Звичайно, може бути, корови мають багату невидимою розумової життям, і настільки розумні, що вважаю за краще тримати нас в невіданні, але ж ми їх їмо.
Я думаю, що більшість людей погодиться, що шимпанзе здатні на більш складне продумане і адаптивне поведінку, ніж корови. Таким чином, це є свідченням того, що історія про те, що «мозок всіх живих істот влаштований однаково» в корені невірна. Але все ж продовжимо.
Якби мозок всіх живих істот був би влаштований однаково, і потрібно було б порівняти тварин з мозком різних розмірів, то мозок великих розмірів завжди б у своєму розпорядженні великою кількістю нейронів, ніж той, що менше, і, чим більше був би мозок, тим вище повинні б були бути інтелектуальні здібності володаря. Тому найбільший мозок повинен також володіти і найвищими інтелектуальними здібностями. Але трагедія тут в тому, що наш мозок не є найбільшим. Вельми прикро, чи не так?
«Найбільший» не означає «найрозумніший»
Наш мозок важить від 1,2 до 1,5 кг, мозок слона важить близько 4-5 кг, а мозок кита може досягати ваги аж до 9 кг. Ось чому вчені раніше часто вдавалися до твердження, що «наш мозок особливий», тим самим обгрунтовуючи наші розумові здібності.
Вони повинні бути видатними, винятком з правил. Їх мозок може бути більше, але наш все одно краще, і, припустимо, що таке могло бути, оскільки він здається більше, ніж він повинен бути, з більш товстою корою головного мозку, ніж теоретично повинна бути щодо розмірів наших тел. Таким чином, це дає нам додаткову кору щоб займатися більш цікавими речами, ніж просто управляти нашим тілом.
Це обумовлено тим, що розмір мозку зазвичай відповідає розмірам тіла. Тому основне пояснення того, що наш мозок більше, ніж йому слід було б бути, базується на зіставленні самих себе з приматами. Горили можуть бути вдвічі, а то і втричі, більше нас, значить, і їх мозок повинен бути більше, ніж наш, але, тим не менше, все з точністю навпаки. Наш мозок втричі більше, ніж мозок горили.
Чому мозок людини такий особливий
От саме в цей момент мене і стала цікавити ця історія. У біології ми шукаємо закономірності, яким підкоряються всі живі організми і життя в цілому, тоді чому законам еволюції повинні підкорятися всі, крім нас самих? Можливо, проблема була в первісному припущенні, що мозок всіх живих істот влаштований однаково.
Може бути, два мозки одного розміру можуть, насправді, мати зовсім різну кількість нейронів, може бути, і не обов'язково, що дуже великий мозок має більше нейронів, ніж мозок більш скромних розмірів. Може бути, людський мозок має більшу кількість нейронів, ніж будь-який інший, незалежно від його розмірів, особливо це стосується кори головного мозку. Це стало для мене дуже цікавим питанням: скільки нейронів в людському мозку, і як це число співвідноситься з іншими тваринами?
Ви, мабуть, чули або читали де-небудь, що ми маємо близько 100 млрд нейронів, тому 10 років тому, я запитала своїх колег, чи знають вони, як ми отримали таке число. Але ніхто не зміг мені відповісти Я перерила літературу, щоб знайти першоджерело цієї інформації, але так і не змогла знайти. Здавалося, що ніхто ніколи насправді-то і не вважав число нейронів людського мозку, та й взагалі будь-якого мозку в принципі.
Тому, я придумала свій власний метод обчислення числа клітин в мозку, і по суті своїй він зводиться до розчинення мозку до стану бульйону. Відбувається це так: беремо мозок, або частина цього мозку, і розчиняємо його в розчиннику, який руйнує мембрани клітин, але залишає недоторканим ядро клітин, тому, ми маємо розчин вільних клітинних ядер, який виглядає ось так, як бульйон.
Бульйон містить всі ядра, які не так давно були мишачим мозком. Так ось, геніальність бульйону в тому, що його можна збовтати і розподілити ядра клітин рівномірно в розчині, тому, розглянувши в мікроскоп всього 4 або 5 зразків цього однорідного розчину, ми можемо порахувати ядра і, тим самим, порахувати, скільки клітин було в цьому мозку. Елементарно і дуже швидко. Ми використовували цей метод для підрахунку нейронів вже десятків різних видів, і, виявляється, у всіх видів мозок влаштований по-різному.
Візьмемо, наприклад, гризунів і приматів. У міру збільшення розмірів гризуна середнє число нейронів мозку збільшується, тобто мозок швидко збільшується, в розмірі - набагато швидше, ніж в кількості нейронів. У приматів ж збільшується кількість нейронів, однак при цьому розмір нейрона не змінюється, і це дуже практичний спосіб - збільшити кількість нейронів. В результаті, мозок примата буде завжди мати у своєму розпорядженні великою кількістю нейронів, ніж мозок гризуна такого ж розміру, і чим більше розмір мозку, тим більше буде ця різниця.
Навіщо нам 86 млрд нейронів
А що ж тоді щодо нашого мозку? Ми виявили, що в середньому у нас близько 86 млрд нейронів, 16 млрд з яких знаходяться в корі головного мозку, і, якщо ви вважаєте, що кора мозку є центром таких функцій, як розуміння, логічне і абстрактне мислення, і що 16 млрд це найбільше число, яке може бути в корі головного мозку, я думаю, що це найпростіших пояснення наших видатних розумових здібностей.
Не менш важливо знати, що ж означає число «86 млрд» Так як ми довели, що ставлення розміру мозку до кількості нейронів може бути виражено математично, ми змогли розрахувати, як би виглядав мозок людини, якби він був влаштований як у гризуна. Мозок гризуна з тими ж 86 млрд нейронів важив би 36 кілограмів. Це неможливо. Мозок такого розміру був би роздавлений власною вагою, і цьому неймовірному мозку треба було б тіло масою 89 тонн. Не думаю, що це хоч трохи схоже на нас. Навіть це приводить нас до важливого висновку, що ми - не гризуни. Людський мозок - це не величезний мозок щура.
У порівнянні з щуром, ми, можливо здаємося особливими, але це неправильне порівняння, так як ми знаємо, що ми не гризуни. Ми - примати, тому правильним порівнянням було б з приматами. Так ось, якщо провести всі обчислення, з'ясовується, що середній примат з 86 млрд нейронів мав би мозок вагою 1,2 кг, що здається досить правдоподібним, мав би тіло близько 66 кг, що, в моєму випадку, прямо в точку.
Це призводить нас до зовсім не дивно, але все ж дуже важливого, висновку: я - примат. І ви все - примати. І Чарльз Дарвін теж їм був. Мені подобається думати, що Дарвін оцінив би це. Його мозок, як і наш, був побудований за подобою мізків інших приматів. Значить, мозок людини може бути особливим - так, але він не відрізняється кількістю нейронів. Це просто мозок великого примата. На мій погляд, це дуже переважна та протверезна думка, яка повинна нам нагадувати про наше місце в природі.
Чому наш мозок поглинає так багато енергії
Інші вчені підрахували, скільки енергії витрачає людський мозок і мозок інших видів, і тепер, знаючи число нейронів, що складають кожний мозок, ми можемо порахувати. Виходить, що і людський мозок і мозок будь-якого іншого виду витрачає приблизно однакову кількість - в середньому 6 калорій на млрд нейронів в день.
Значить, загальна кількість енергії мозку це проста лінійна функція, що залежить від кількості нейронів. І виявляється, що людський мозок витрачає рівно очікувана кількість енергії.
Значить причина того, чому людський мозок витрачає так багато енергії в тому, що в ньому велика кількість нейронів, і тому що ми примати з набагато більшим числом нейронів на даний розмір тіла, ніж будь-яке інше тварина. Відносні витрати нашого мозку великі, але тільки тому що ми - примати, а не тому що ми - особливі.
Тоді останнє питання: як же ми отримали таке значне число нейронів, і особливо, якщо деякі примати значно більше нас, чому їх мозок не більше нашого і не має більше число нейронів. Коли ми усвідомили, у скільки обходиться таке число нейронів в мозку, я виявила, що може бути у цього проста причина.
У них просто не вистачає енергії на те, щоб утримувати і велике тіло, і велике число нейронів. Тому ми порахували спочатку, скільки енергії отримує примат в день від поїдання сирої їжі, а потім, скільки енергії необхідно тілу певного розміру і, скільки необхідно мозку певного розміру, і ми стали шукати таке поєднання розміру тіла і кількості нейронів яке зміг би собі дозволити примат, якби він харчувався певну кількість годин на день.
І ось що ми виявили: так як нейрони дуже енерговитратних, є баланс між кількістю нейронів і розмірами тіла. Примат, який їсть 8 годин на день, може дозволити собі максимум 53 млрд нейронів, але тоді його тіло буде не більше 25-ти кілограмів. Щоб набрати більшу вагу, доведеться жертвувати нейронами. Тому вибір наступний - яке велике тіло, або велике число нейронів. Якщо харчуватися, як примат, неможливо собі дозволити і те й інше.
Спосіб обійти ці обмеження - є ще більшу кількість годин на день, але це - небезпечно, і на певному етапі просто переходить рамки можливого. Горили і орангутанги, наприклад, обслуговують близько 30 млрд нейронів витрачаючи 8 з половиною годин на їжу, і це найбільше, що вони можуть.
9 годин в день на їжу фактичний межа для примата. Що ж щодо нас? Маючи 86 млрд нейронів і масу тіла 60-70 кг, нам би прийшло харчуватися більше, ніж 9 годин на день, що просто нездійсненно. Якби ми харчувалися, як примати, нас би не було тут. Так як же ми стали такими?
Ну, якщо наш мозок витрачає рівно стільки енергії, скільки він повинен, і якщо ми не можемо витратити кожну годину неспання на прокорм, тоді єдина альтернатива - яким би то не було способом отримати більше енергії з тієї ж самої їжі. І це в точності збігається з тим, як наші предки вийшли з цього становища 1,5 млн років тому, коли вони винайшли приготування їжі.
Готувати - це використовувати вогонь, щоб пре-переварити їжу поза нашими тілами. Приготована їжа м'якше, значить її легше жувати і пережувати її до стану пюре в роті, а це дозволяє їй повністю перетравлюватися і всмоктуватися в кишечнику, що тим самим дає більшу кількість енергії в більш короткі терміни.
Таким чином, приготування їжі звільняє час для більш цікавих занять нам і нашим нейронам, ніж просто займатися думками про їжу, пошуками їжі, поглинанням їжі весь день.
Завдяки приготування їжі, то, що раніше було значною відповідальністю, цей великий, надмірно енерговитратний мозок з величезним числом нейронів зміг тепер стати значним активом, щоб тепер ми змогли мати достатньо енергії для нейронів і часу для цікавих для них справ. Це, я думаю, пояснює, чому людський мозок в ході еволюції так швидко досяг таких розмірів, в той же самий час залишаючись просто мозком примату.
Тепер, маючи великий мозок, доступний завдяки кулінарії, ми стрімко перейшли від сироїдіння до культури, сільського господарства, цивілізації, продуктовими магазинами, електрики, холодильників, і всім тим речам, які сьогодні дозволяють нам отримувати необхідну нам енергію на весь день всього за одне відвідування вашого улюбленого фаст-фуду. Що колись було рішенням, тепер стало проблемою і, за іронією ми шукаємо рішення в сирій.
У чому ж людське перевагу?
Що є у нас, чого немає у інших тварин? Моя відповідь - найбільша кількість нейронів в корі головного мозку, і я думаю, це найлегше пояснення наших видатних розумових здібностей. І що ж ми вміємо, чого не вміє жодна інша тварина, і що було, по-моєму, основним фактором, який дозволив нам це більше, найбільше число нейронів? У двох словах - ми готуємо. Жодне інше тварина не готує свою їжу. Тільки людина. Я вважаю, це те, як нам вдалося стати людьми. Вивчення людського мозку змінило мої уявлення про їжу. Тепер я дивлюся на свою кухню, і я вклоняюся їй і дякую своїх предків за винахід того, що, можливо, і зробило з мавпи - людини. Щиро Дякую.
