Какво му е толкова специалното на човешкия мозък? Защо ние изучаваме другите животни, а не те нас? Какво има или прави човешкият мозък, което никой друг мозък не може? Когато се заинтересувах от тези въпроси преди около 10 години, учените мислеха, че знаят от какво са направени различните мозъци. Въпреки, че се базираха на малко доказателства, много учени мислеха, че мозъците на всички бозайници, включително човешкия, са устроени по един и същи начин - винаги с определен брой неврони, пропорционален на големината на мозъка. Това означава, че два мозъка с еднаква големина като тези двата, тежащи порядъчно по 400 грама, трябва да имат еднакъв брой неврони. Ако невроните са функционалните единици, обработващи информацията в мозъка, собствениците на тези два мозъка би трябвало да имат сходни познавателни способности. И все пак, единият е шимпанзе, а другият е крава. Кравите може би имат истински богат вътрешен живот и са толкова умни, че избират да не ни позволят да го разберем, но ние ги ядем. Мисля, повечето хора ще се съгласят, че шимпанзетата са способни на много по-комплексно, сложно и гъвкаво поведение от кравите. И така, това е първият знак, че сценарият "всички мозъци са еднакво устроени" не е съвсем верен.
What is so special about the human brain? Why is it that we study other animals instead of them studying us? What does a human brain have or do that no other brain does? When I became interested in these questions about 10 years ago, scientists thought they knew what different brains were made of. Though it was based on very little evidence, many scientists thought that all mammalian brains, including the human brain, were made in the same way, with a number of neurons that was always proportional to the size of the brain. This means that two brains of the same size, like these two, with a respectable 400 grams, should have similar numbers of neurons. Now, if neurons are the functional information processing units of the brain, then the owners of these two brains should have similar cognitive abilities. And yet, one is a chimp, and the other is a cow. Now maybe cows have a really rich internal mental life and are so smart that they choose not to let us realize it, but we eat them. I think most people will agree that chimps are capable of much more complex, elaborate and flexible behaviors than cows are. So this is a first indication that the "all brains are made the same way" scenario is not quite right.
Но нека да продължим в същия дух. Ако всички мозъци бяха еднакво устроени, и трябваше да сравняваме животни с различна големина на мозъка, по-големите мозъци би трябвало винаги да имат повече неврони от по-малките и колкото по-голям е мозъкът, толкова по-когнитивно надарен трябва да е собственикът му. И така, най-големият съществуващ мозък би трябвало да е най-познавателно способният. И тук идва лошата новина - нашият мозък не е най-големият. Това е доста объркващо. Мозъкът ни тежи между 1,2 и 1,5 килограма, но мозъците на слоновете тежат 4-5 килограма, а тези на китовете могат да достигнат и 9 килограма, поради което учените прибягвали до твърдението, че нашият мозък трябва да е специален, за да обяснят познавателните ни способности. Той би трябвало да е наистина необикновен, изключение от правилото. Техните мозъци може и да са по-големи, но нашият е по-добър и той може да е по-добър, например, с това че изглежда по-голям, отколкото трябва, с много повече мозъчна кора, отколкото би трябвало да имаме според размера на телата си. Това би ни дало допълнителна кора, за да правим по-интересни неща, а не просто да управляваме тялото си. Защото големината на мозъка обикновено следва големината на тялото. Основната причина да твърдим, че нашият мозък е по-голям отколкото трябва, всъщност е сравнението между нас и големите маймуни. Горилите могат да бъдат два-три пъти по-едри от нас, следователно техният мозък трябва също да е по-голям от нашия, но всъщност е обратното. Нашият мозък е три пъти по-голям от този на горилите.
But let's play along. If all brains were made the same way and you were to compare animals with brains of different sizes, larger brains should always have more neurons than smaller brains, and the larger the brain, the more cognitively able its owner should be. So the largest brain around should also be the most cognitively able. And here comes the bad news: Our brain, not the largest one around. It seems quite vexing. Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos, but elephant brains weigh between four and five kilos, and whale brains can weigh up to nine kilos, which is why scientists used to resort to saying that our brain must be special to explain our cognitive abilities. It must be really extraordinary, an exception to the rule. Theirs may be bigger, but ours is better, and it could be better, for example, in that it seems larger than it should be, with a much larger cerebral cortex than we should have for the size of our bodies. So that would give us extra cortex to do more interesting things than just operating the body. That's because the size of the brain usually follows the size of the body. So the main reason for saying that our brain is larger than it should be actually comes from comparing ourselves to great apes. Gorillas can be two to three times larger than we are, so their brains should also be larger than ours, but instead it's the other way around. Our brain is three times larger than a gorilla brain.
Човешкият мозък изглежда специален също и заради количеството енергия, което използва. Въпреки, че тежестта му е едва 2% от тази на тялото, само той използва 25% от цялата енергия, от която тялото се нуждае дневно. Това са 500 калории от общо 2000 калории само за поддържане работата на мозъка.
The human brain also seems special in the amount of energy that it uses. Although it weighs only two percent of the body, it alone uses 25 percent of all the energy that your body requires to run per day. That's 500 calories out of a total of 2,000 calories, just to keep your brain working.
И така, човешкият мозък е по-голям отколкото би трябвало, използва много повече енергия, отколкото би трябвало, затова е специален. Ето къде историята започна да ме тревожи. В биологията търсим правила, които се отнасят за всички животни и за живота като цяло, тогава защо правилата на еволюцията трябва да се отнасят за всички останали, но не и за нас? Може би проблемът е в основното допускане, че всички мозъци са устроени еднакво. Може би два мозъка със сходна големина всъщност могат да се състоят от абсолютно различен брой неврони. Може би един много голям мозък няма непременно повече неврони от мозък с по-скромна големина. Може би човешкият мозък наистина има най-много неврони от всички мозъци, независимо от големината му, особено в мозъчната кора. И така, това се превърна за мен в следния важен въпрос, на който да получа отговор: колко неврона има в човешкия мозък и къде стои той в сравнение с другите животни?
So the human brain is larger than it should be, it uses much more energy than it should, so it's special. And this is where the story started to bother me. In biology, we look for rules that apply to all animals and to life in general, so why should the rules of evolution apply to everybody else but not to us? Maybe the problem was with the basic assumption that all brains are made in the same way. Maybe two brains of a similar size can actually be made of very different numbers of neurons. Maybe a very large brain does not necessarily have more neurons than a more modest-sized brain. Maybe the human brain actually has the most neurons of any brain, regardless of its size, especially in the cerebral cortex. So this to me became the important question to answer: how many neurons does the human brain have, and how does that compare to other animals?
Може да сте чували или чели някъде, че ние имаме 100 милиарда неврона, затова преди 10 години аз попитах колегите си дали знаят откъде идва тази цифра. Никой не знаеше. Прерових литературата за първоначалното споменаване на това число и така и не го намерих. Изглежда никой в действителност не беше броил някога невроните в човешкия мозък или в който и да е друг мозък всъщност.
Now, you may have heard or read somewhere that we have 100 billion neurons, so 10 years ago, I asked my colleagues if they knew where this number came from. But nobody did. I've been digging through the literature for the original reference for that number, and I could never find it. It seems that nobody had actually ever counted the number of neurons in the human brain, or in any other brain for that matter.
Затова измислих мой собствен начин да преброя клетките в мозъка и същността му е превръщането на мозъка в супа. Работи по следния начин: взимате един мозък или части от него и го разтваряте в почистващ препарат, който разрушава мембраните на клетките, но запазва цели клетъчните ядра, така че накрая се сдобивате със суспензия от свободни ядра, която изглежда така - като бистра супа. Тази супа съдържа всички ядра, които някога са били мозък на мишка. Красотата на една супа е в това, че понеже е супа, можете да я разбъркате и да разпределите ядрата хомогенно в течността, така че с преглед под микроскопа само на четири-пет мостри от този хомогенен разтвор да преброите ядрата и следователно да кажете колко клетки е имал този мозък. Просто е, недвусмислено и е наистина бързо. Ние използвахме този метод, за да преброим невроните при десетки различни видове досега и се оказва, че не всички мозъци са устроени еднакво. Да вземем гризачите и приматите за пример. В по-големите мозъци на гризачи, средната големина на неврона се увеличава, мозъкът нараства много бързо и добива големина по-бързо отколкото неврони. Но мозъците на приматите се сдобиват с неврони без средностатистическия неврон да нараства, което е много икономичен начин да добавиш неврони към мозъка си. Резултатът е, че един мозък на примат винаги ще има повече неврони от мозъка на гризач със същата големина и колкото по-голям е мозъкът, толкова по-голяма ще е тази разлика. Добре, ами нашия мозък тогава? Открихме, че имаме средно 86 милиарда неврона, 16 милиарда от които са в мозъчната кора и ако вземем предвид, че мозъчната кора е центърът на функции като усещанията, логическото и абстрактното мислене и че 16 милиарда е най-големият брой неврони, който някоя мозъчна кора притежава, аз мисля, че това е най-простото обяснение за нашите забележителни познавателни способности. Но също толкова важно е какво означават 86-те милиарда неврони. Защото ние установихме, че връзката между големината на мозъка и неговия брой неврони може да се опише математически - можем да изчислим как би изглеждал човешкият мозък, ако беше устроен като мозък на гризач. И така, един мозък на гризач с 86 милиарда неврона би тежал 36 килограма. Това не е възможно. Такъв огромен мозък би бил смазан от собствената си тежест и този невъзможен мозък би вървял с 89-тонно тяло. Не мисля, че изглежда като нас.
So I came up with my own way to count cells in the brain, and it essentially consists of dissolving that brain into soup. It works like this: You take a brain, or parts of that brain, and you dissolve it in detergent, which destroys the cell membranes but keeps the cell nuclei intact, so you end up with a suspension of free nuclei that looks like this, like a clear soup. This soup contains all the nuclei that once were a mouse brain. Now, the beauty of a soup is that because it is soup, you can agitate it and make those nuclei be distributed homogeneously in the liquid, so that now by looking under the microscope at just four or five samples of this homogeneous solution, you can count nuclei, and therefore tell how many cells that brain had. It's simple, it's straightforward, and it's really fast. So we've used that method to count neurons in dozens of different species so far, and it turns out that all brains are not made the same way. Take rodents and primates, for instance: In larger rodent brains, the average size of the neuron increases, so the brain inflates very rapidly and gains size much faster than it gains neurons. But primate brains gain neurons without the average neuron becoming any larger, which is a very economical way to add neurons to your brain. The result is that a primate brain will always have more neurons than a rodent brain of the same size, and the larger the brain, the larger this difference will be. Well, what about our brain then? We found that we have, on average, 86 billion neurons, 16 billion of which are in the cerebral cortex, and if you consider that the cerebral cortex is the seat of functions like awareness and logical and abstract reasoning, and that 16 billion is the most neurons that any cortex has, I think this is the simplest explanation for our remarkable cognitive abilities. But just as important is what the 86 billion neurons mean. Because we found that the relationship between the size of the brain and its number of neurons could be described mathematically, we could calculate what a human brain would look like if it was made like a rodent brain. So, a rodent brain with 86 billion neurons would weigh 36 kilos. That's not possible. A brain that huge would be crushed by its own weight, and this impossible brain would go in the body of 89 tons. I don't think it looks like us.
Това вече ни води до едно много важно заключение - ние не сме гризачи. Човешкият мозък не е уголемен мозък на плъх. Сравнени с плъх, може и да изглеждаме специални, да, но това не е справедливо сравнение, при условие че знаем, че не сме гризачи. Ние сме примати, така че коректното сравнение е с други примати. И ето, ако направим изчисленията, ще открием, че един представител на род примати с 86 милиарда неврона би имал мозък, тежащ около 1,2 килограма, който изглежда съвсем по мярка в тяло от около 66 килограма, което в моя случай е абсолютно вярно, което ни довежда до едно съвсем не изненадващо и все пак невероятно важно заключение - аз съм примат. И всички вие сте примати.
So this brings us to a very important conclusion already, which is that we are not rodents. The human brain is not a large rat brain. Compared to a rat, we might seem special, yes, but that's not a fair comparison to make, given that we know that we are not rodents. We are primates, so the correct comparison is to other primates. And there, if you do the math, you find that a generic primate with 86 billion neurons would have a brain of about 1.2 kilos, which seems just right, in a body of some 66 kilos, which in my case is exactly right, which brings us to a very unsurprising but still incredibly important conclusion: I am a primate. And all of you are primates.
И Дарвин е бил такъв. Харесва ми да мисля, че Дарвин наистина би оценил това. Неговият мозък, както и нашите, е бил конструиран по подобие на други мозъци на примати.
And so was Darwin. I love to think that Darwin would have really appreciated this. His brain, like ours, was made in the image of other primate brains.
Така че, човешкият мозък може да е забележителен, да, но не е специален с броя на невроните си. Той просто е един голям мозък на примат. Мисля, че това е една много смиряваща и отрезвяваща мисъл, която трябва да ни напомни за мястото ни в природата.
So the human brain may be remarkable, yes, but it is not special in its number of neurons. It is just a large primate brain. I think that's a very humbling and sobering thought that should remind us of our place in nature.
Защо, тогава, тя ни струва толкова много енергия? Други хора са пресметнали колко енергия е нужна на човешкия мозък и на мозъците на други видове и след като вече знаем от колко неврона се състои всеки мозък, можем да направим изчисленията. Оказва се, че и човешкият и другите мозъци "струват" почти еднакво - средно по шест калории на милиард неврона дневно. И така, общата енергийна цена на един мозък е проста, линейна функция на броя на невроните му и се оказва, че човешкият мозък използва точно толкова енергия, колкото се очаква от него. Затова, причината човешкият мозък да консумира толкова много енергия е просто защото той има огромен брой неврони. И защото сме примати с много повече неврони за тяло като нашето, от всяко друго животно, сравнителният разход за нашия мозък е голям, но само защото сме примати, не защото сме специални.
Why does it cost so much energy, then? Well, other people have figured out how much energy the human brain and that of other species costs, and now that we knew how many neurons each brain was made of, we could do the math. And it turns out that both human and other brains cost about the same, an average of six calories per billion neurons per day. So the total energetic cost of a brain is a simple, linear function of its number of neurons, and it turns out that the human brain costs just as much energy as you would expect. So the reason why the human brain costs so much energy is simply because it has a huge number of neurons, and because we are primates with many more neurons for a given body size than any other animal, the relative cost of our brain is large, but just because we're primates, not because we're special.
И сега последния въпрос - как сме стигнали до това забележително число неврони и по-специално, ако големите маймуни са по-едри от нас, защо те нямат по-голям мозък от нашия, с повече неврони? Когато разбрах колко "по-скъпо" е да имаш много неврони в мозъка, реших, че може би има проста причина за това. Те просто не могат да си позволят енергията и за двете - голямо тяло и голям брой неврони. Ние направихме изчисления. От една страна пресметнахме колко енергия получава един примат дневно от изяждането на сурови храни, а от друга - колко енергия е необходима за поддържането на тяло с определена големина и колко енергия е необходима на мозък с определен брой неврони. Потърсихме комбинациите от големина на тялото и брой мозъчни неврони, които един примат би могъл да си позволи, ако яде определен брой часове дневно.
Last question, then: how did we come by this remarkable number of neurons, and in particular, if great apes are larger than we are, why don't they have a larger brain than we do, with more neurons? When we realized how much expensive it is to have a lot of neurons in the brain, I figured, maybe there's a simple reason. They just can't afford the energy for both a large body and a large number of neurons. So we did the math. We calculated on the one hand how much energy a primate gets per day from eating raw foods, and on the other hand, how much energy a body of a certain size costs and how much energy a brain of a certain number of neurons costs, and we looked for the combinations of body size and number of brain neurons that a primate could afford if it ate a certain number of hours per day.
И открихме, че понеже невроните са толкова скъпи, има размяна между телесни размери и брой неврони. Един примат, който яде осем часа дневно може да си позволи най-много 53 милиарда неврона, но тогава тялото му не може да е по-голямо от 25 килограма. За да тежи повече, той трябва да се откаже от неврони. И така - или голямо тяло, или много на брой неврони. Когато се храните като примат, не можете да си позволите и двете.
And what we found is that because neurons are so expensive, there is a tradeoff between body size and number of neurons. So a primate that eats eight hours per day can afford at most 53 billion neurons, but then its body cannot be any bigger than 25 kilos. To weigh any more than that, it has to give up neurons. So it's either a large body or a large number of neurons. When you eat like a primate, you can't afford both.
Едно спасение от това метаболично ограничение би било да прекарвате още повече часове дневно в ядене, но това става опасно и отвъд определена точка просто не е възможно. Горилите и орангутаните, например, си позволяват около 30 милиарда неврона, като прекарват осем и половина часа дневно в ядене и това, изглежда, е най-доброто, на което са способни. Девет часа хранене на ден изглежда са практическият лимит за един примат.
One way out of this metabolic limitation would be to spend even more hours per day eating, but that gets dangerous, and past a certain point, it's just not possible. Gorillas and orangutans, for instance, afford about 30 billion neurons by spending eight and a half hours per day eating, and that seems to be about as much as they can do. Nine hours of feeding per day seems to be the practical limit for a primate.
Ами ние? С нашите 86 милиарда неврона и 60-70 килограма телесна маса, ние би трябвало да прекарваме над девет часа дневно в хранене всеки божи ден, което просто не е възможно. Ако ядяхме като примати, не трябваше да сме тук.
What about us? With our 86 billion neurons and 60 to 70 kilos of body mass, we should have to spend over nine hours per day every single day feeding, which is just not feasible. If we ate like a primate, we should not be here.
Как сме стигнали дотук тогава? Е, ако нашият мозък се нуждае от толкова много енергия, колкото би трябвало и ако не можем да прекарваме в хранене всеки светъл час на деня, тогава единствената алтернатива, наистина, е по някакъв начин да извличаме повече енергия от същите храни. И забележителното е, че това съвпада точно с откритието, което вярваме че нашите предци са направили преди един и половина милиона години, когато са измислили готвенето. Готвенето означава използване на огън, за да се преработи предварително храната извън тялото. Готвените храни са по-меки, следователно по-лесни за сдъвкване и за превръщане изцяло в каша в устата, което позволява да бъдат напълно смелени и абсорбирани в червата, което пък им дава възможност да отделят много повече енергия за много по-кратко време. И така, готвенето ни освобождава време да правим много по-интересни неща с деня си и с невроните си от това да мислим само за храна, търсене на храна и нагъване по цял ден.
How did we get here, then? Well, if our brain costs just as much energy as it should, and if we can't spend every waking hour of the day feeding, then the only alternative, really, is to somehow get more energy out of the same foods. And remarkably, that matches exactly what our ancestors are believed to have invented one and a half million years ago, when they invented cooking. To cook is to use fire to pre-digest foods outside of your body. Cooked foods are softer, so they're easier to chew and to turn completely into mush in your mouth, so that allows them to be completely digested and absorbed in your gut, which makes them yield much more energy in much less time. So cooking frees time for us to do much more interesting things with our day and with our neurons than just thinking about food, looking for food, and gobbling down food all day long.
И така, благодарение на готвенето, това, което някога било основно задължение, толкова голямо - опасно скъп мозък с много неврони, успяло да се превърне във важен актив, щом сме били в състояние да си позволим и двете - енергията за много неврони и времето да правим с тях интересни неща. Мисля, че това обяснява защо човешкият мозък е пораснал толкова много толкова бързо в еволюцията, през цялото време оставайки просто мозък на примат. С такъв голям мозък, вече достижим чрез готвенето, сме изминали бързо пътя от суровите храни до културата, земеделието, цивилизацията, бакалиите, електричеството, хладилниците, всички тези неща, които днес ни позволяват да получим всичката енергия, от която се нуждаем за целия ден с едно сядане в любимия ни ресторант за бързо хранене. Това, което някога е било решение, сега се превърна в проблем и по ирония, ние търсим решението в суровата храна.
So because of cooking, what once was a major liability, this large, dangerously expensive brain with a lot of neurons, could now become a major asset, now that we could both afford the energy for a lot of neurons and the time to do interesting things with them. So I think this explains why the human brain grew to become so large so fast in evolution, all of the while remaining just a primate brain. With this large brain now affordable by cooking, we went rapidly from raw foods to culture, agriculture, civilization, grocery stores, electricity, refrigerators, all of those things that nowadays allow us to get all the energy we need for the whole day in a single sitting at your favorite fast food joint. So what once was a solution now became the problem, and ironically, we look for the solution in raw food.
И така, какво е човешкото превъзходство? Какво е това, което имаме и което никое друго животно няма? Моят отговор е, че имаме най-големия брой неврони в мозъчната кора и мисля, че това е най-простото обяснение за забележителните ни познавателни способности. Какво е това, което правим, а никое друго животно не прави и което, вярвам, е основната причина да си позволим да достигнем този голям, най-големият брой неврони в мозъчната кора? С две думи - ние готвим. Никое друго животно не готви храната си. Само хората го правят. И мисля, че по този начин сме станали хора.
So what is the human advantage? What is it that we have that no other animal has? My answer is that we have the largest number of neurons in the cerebral cortex, and I think that's the simplest explanation for our remarkable cognitive abilities. And what is it that we do that no other animal does, and which I believe was fundamental to allow us to reach that large, largest number of neurons in the cortex? In two words, we cook. No other animal cooks its food. Only humans do. And I think that's how we got to become human.
Изучаването на човешкия мозък промени начина, по който гледам на храната. Сега поглеждам кухнята си и ѝ се покланям и благодаря на предците си, че са направили откритието, което вероятно ни е направило хора. Много ви благодаря. (Аплодисменти)
Studying the human brain changed the way I think about food. I now look at my kitchen, and I bow to it, and I thank my ancestors for coming up with the invention that probably made us humans. Thank you very much. (Applause)