Què és el que fa el cervell humà tan especial? Com és que estudiem altres animals i ells no ens estudien a nosaltres? Què té o fa un cervell humà que no tingui o faci cap altre? Quan aquestes preguntes em van començar a interessar fa 10 anys, els científics creien que sabien de què estaven fets els diferents cervells. Encara que es basaven en poques evidencies, molts científics creien que tots els cervells de mamífers, incloent el cervell humà, estaven fets de la mateixa manera: amb un nombre de neurones que sempre era proporcional a la mida del cervell. Això vol dir que dos cervells de la mateixa mida, com aquests dos, amb els seus 400 grams, haurien de tenir un nombre similar de neurones. Bé, si les neurones són les unitats funcionals de processament d'informació del cervell, els propietaris d'aquests dos cervells haurien de tenir habilitats cognitives semblants. No obstant, un és d'un ximpanzé i l'altre d'una vaca. Bé, potser les vaques tenen una vida interior molt rica i són tan llestes que prefereixen que no ens en adonem, però ens les mengem. Em sembla que molta gent hi estarà d'acord, els ximpanzés són capaços de comportaments molt més complexes, elaborats i flexibles que les vaques. Així que aquesta és una primera indicació que el supòsit "tots els cervells estan fets de la mateixa manera" no és gaire encertat.
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.
Però seguim la veta. Si tots els cervells estiguessin fets de la mateixa manera i fos possible comparar animals amb cervells de diferents mides, els cervells més grans sempre haurien de tenir més neurones que els petits, i com més gran fos el cervell, més habilitats cognitives tindria el propietari. Així que el cervell més gran que hi ha hauria de ser el més capaç cognitivament. I ara vénen les males noticies: El nostre cervell no és el més gran. Sembla una mica empipador. El nostre cervell pesa entre 1.2 i 1.5 quilos, però el cervell d'un elefant pesa entre 4 i 5 quilos, i el cervell d'una balena pot arribar a pesar 9 quilos, aquesta és la raó per la que els científics acabaven dient que el nostre cervell havia de ser especial per explicar les nostres habilitats cognitives. Havia de ser realment extraordinari, una excepció de la regla. Els seus potser són més grans, però el nostre és millor, i podria ser encara millor, per exemple, sembla que és més gran del que hauria de ser, que té una escorça cerebral més gran del que hauria de tenir per la mida dels nostres cossos. Això ens donaria escorça cerebral addicional per fer coses més interessants a part de fer funcionar el cos. Això és així perquè la mida del cervell normalment està relacionada amb la mida del cos. La raó principal per dir que el nostre cervell és més gran del que hauria de ser ve en realitat de comparar-nos amb altres homínids. Els goril·les poden arribar a ser 2 o 3 cops més grans que nosaltres, per tant els seus cervells haurien de ser més grans, però passa el contrari. El nostre cervell és 3 cops més gran que el d'un goril·la.
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.
El cervell humà també sembla especial per la quantitat d'energia que fa servir. Encara que només representa el 2% del pes corporal, fa servir el 25% de l'energia que el cos necessita en un dia. Això vol dir 500 calories d'un total de 2.000, només per tenir el cervell funcionant.
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.
Així que el cervell humà és més gran del que hauria de ser, fa servir molta més energia de la que hauria de fer servir, i, per tant, és especial. I aquí és quan la història em va començar a molestar. En la biologia, busquem regles que s'apliquin a tots els animals i a la vida en general, així que per què les regles de l'evolució s'haurien d'aplicar a tots menys a nosaltres? Potser hi havia un problema amb la assumpció bàsica que tots els cervells estan fets de la mateixa manera. Potser dos cervells d'una mida similar poden en realitat estar formats per nombres de neurones molt diferents. Potser un cervell molt gran no té necessàriament més neurones que un cervell d'una mida més modesta. Potser, de fet, el cervell humà és el cervell amb més neurones, malgrat la mida que té, i especialment en té moltes a l'escorça cerebral. Així que per a mi, aquesta es va convertir en la pregunta que havia de resoldre: quantes neurones té el cervell humà, i quina és la comparació amb altres animals?
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?
Bé, potser heu sentit o llegit en algun lloc que tenim 100 mil milions de neurones, així que fa 10 anys, vaig preguntar als meus companys si sabien d'on sortia aquest número. Però no ho sabien. He estat investigant la literatura buscant la referència original d'on ve aquest número, i no l'he pogut trobar. Sembla que ningú ha arribat a comptar el nombre de neurones que hi ha en un cervell humà, o en qualsevol altre cervell.
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.
Així que vaig elaborar una manera de comptar cèl·lules al cervell, i essencialment consisteix en convertir el cervell en una sopa. Funciona així: S'agafa el cervell, o parts d'aquest cervell, i es dissol en detergent, que destrueix les membranes de les cèl·lules però conserva els nuclis intactes, i el resultat és una suspensió de nuclis lliures que té aquest aspecte, com una sopa clara. Aquesta sopa conté tots els nuclis que un dia van formar el cervell d'un ratolí. Ara bé, la bellesa d'una sopa és que com que és sopa, es pot sacsejar i fer que tots aquests nuclis es distribueixin homogèniament dins el líquid. Així que ara, mirant amb un microscopi només 4 o 5 mostres d'aquesta solució homogènia, es poden comptar els nuclis, i, per tant, dir quantes cèl·lules tenia aquest cervell. És simple, és directe i és molt ràpid. Així que hem fet servir aquests mètode per comptar neurones de dotzenes d'espècies diferents fins ara, i resulta que tots els cervells no estan fets de la mateixa manera. Fixem-nos en els rosegadors i els primats, per exemple: En els cervells de rosegadors grans, la mida mitjana de les neurones augmenta, així que el cervell creix veloçment i guanya grandària més ràpidament que neurones. Però els cervells dels primats augmenten en neurones sense que aquests es facin més grans, una manera molt econòmica d'afegir neurones al cervell. El resultat és que un cervell de primat tindrà sempre més neurones que un cervell de rosegador de la mateixa mida, i com més gran sigui el cervell, més gran serà la diferència. Bé, i què n'hi ha del nostre cervell? Hem descobert que tenim, de mitjana, 86 mil milions de neurones, 16 mil milions d'elles es troben a l'escorça cerebral. i si considereu que l'escorça cerebral és la seu de funcions com la consciència i el raonament lògic i abstracte, i que 16 mil milions és el nombre màxim de neurones que hi ha en una escorça cerebral, crec que aquesta és l'explicació més simple per les nostres habilitats cognitives tan extraordinàries. Però això és tan important com el significat de les 86 mil milions de neurones. Com que hem descobert que la relació entre la mida de cervell i el nombre de neurones es pot descriure matemàticament, podríem calcular com seria un cervell humà si estigués fet de la mateixa manera que el cervell d'un rosegador. Per tant, un cervell de rosegador amb 86 mil milions de neurones pesaria 36 quilos. Això no és possible. Un cervell així de gros s'aixafaria pel seu propi pes, i aquest cervell impossible pertanyeria a un cos de 89 tones. Em sembla que no s'assembla a nosaltres.
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.
Això ens porta a una conclusió ja molt important, que és que no som rosegadors. El cervell humà no és un cervell de rata gran. Comparant-nos amb una rata podem semblar especials, sí, però no és una comparació justa, ja que sabem que no som rosegadors. Som primats, així que la comparació correcta és amb altres primats. I aquí, si ho calculeu, descobriu que un primat genèric amb 86 mil milions de neurones tindria un cervell de més o menys 1.2 quilos, que encaixa en un cos d'uns 66 quilos, en el meu cas això és completament cert. Això ens porta a una conclusió molt poc sorprenent però increïblement important: sóc un primat. I tots vosaltres sou primats.
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.
I també ho era Darwin. M'agrada pensar que Darwin apreciaria molt això. El seu cervell, com el nostre, estava fet igual que el cervell d'altres primats.
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.
Així que el cervell humà pot ser extraordinari, sí, però no és especial en el nombre de neurones que té. Només és un cervell gran de primat. Crec que aquest és un pensament humil, que fa reflexionar i que ens hauria de recordar el lloc que ocupem dins la naturalesa.
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.
Llavors per què necessita tanta energia? Bé, altra gent ha descobert quanta energia gasta el cervell humà i el d'altres espècies, i ara que sabem quantes neurones té cada cervell, podríem calcular-ho. I resulta que tant el cervell humà com altres cervells gasten més o menys el mateix, una mitjana de sis calories per cada mil milions de neurones per dia. Així que el cost energètic total d'un cervell és una funció simple i lineal del nombre de neurones que té, i resulta que el cervell humà gasta tanta energia com s'espera. Així que la raó per la que el cervell humà gasta tanta energia és simplement que té un nombre grandiós de neurones, i com que som primats amb moltes més neurones per una mida de cos determinada que qualsevol altre animal, el cost relatiu del nostre cervell és gran, però només perquè som primats, no perquè siguem especials.
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.
L'última pregunta, llavors: com vam aconseguir aquest nombre extraordinari de neurones i en particular, si altres homínids són més grans que nosaltres, per què no tenen un cervell més gran i amb més neurones? Quan ens va adonar com de costós és tenir un munt de neurones al cervell, vaig pensar que potser hi ha una raó ben simple. Simplement no es poden permetre l'energia per un cos gran i un nombre elevat de neurones. Així que vam calcular-ho. Per una banda, vam calcular quanta energia aconsegueix cada dia un primar ingerint menjar cru, i per altra banda, quanta energia necessita un cos d'una certa mida i quanta energia necessita un cervell amb un cert nombre de neurones, i vam buscar les combinacions de mida corporal i nombre de neurones que un primat es pogués permetre si mengés durant un cert nombre d'hores cada dia.
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.
I el que vam descobrir és que com que les neurones necessiten tanta energia, hi ha una compensació entre mida corporal i nombre de neurones. Així que un primat que menja 8 hores cada dia es pot permetre com a màxim 53 mil milions de neurones, però llavors el seu cos no pot superar els 25 quilos. Per pesar més, ha de perdre neurones. Així que és o tenir un cos gran o tenir un nombre elevat de neurones. Si t'alimentes com un primat, no pots permetre't ambdues coses.
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.
Una manera de sortir d'aquesta limitació metabòlica seria passar-se més hores del dia menjant, però això és perillós, i arribats a un cert punt, no és possible. Els goril·les i els orangutans, per exemple, poden tenir al voltant de 30 mil milions de neurones menjant 8 hores i mitja cada dia, i sembla que això és el màxim que poden fer. Sembla que 9 hores alimentant-se és el límit pràctic d'un primat.
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.
I què n'hi ha de nosaltres? Amb les nostres 86 mil milions de neurones i de 60 a 70 quilos de massa corporal, hauríem de passar-nos unes 9 hores cada dia menjant, cosa que no és viable. Si mengéssim com un primat, no seriem aquí.
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.
Com hem arribat aquí, doncs? Bé, si el nostre cervell gasta tanta energia com hauria de gastar, i si no podem passar totes les hores del dia menjant, realment l'única alternativa és, d'alguna manera, aconseguir més energia del mateix menjar. I extraordinàriament, això coincideix amb el que suposadament van inventar els nostres avantpassats fa un milió i mig d'anys, quan van començar a cuinar. Cuinar és fer servir foc per pre-digerir aliments fora del nostre cos. Els aliments cuinats són més tous, així que són més fàcils de mastegar i de convertir en una pasta dins la boca, això ens permet digerir-los i absorbir-los completament a l'intestí i així ens donen molta més energia en molt menys temps. Cuinar ens dóna temps lliure per fer coses molt més interessants amb el nostre dia i amb les nostres neurones que pensar en menjar, buscar menjar i endrapar tot el dia.
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.
Gràcies a cuinar, el que un cop va ser una càrrega, aquest cervell gran i perillosament costós amb un munt de neurones, es podia convertir ara en un avantatge, ara que ens podíem permetre tant l'energia per un munt de neurones com el temps per fer coses interessants amb elles. Així que em sembla que això explica per què el cervell humà va evolucionar tant i tan ràpid, mentre seguia sent només un cervell de primat. Amb aquest cervell tan gran que ens podíem permetre gràcies a cuinar, vam passar ràpidament d'aliments crus a la cultura, agricultura, civilització, botigues, electricitat, neveres, i totes les coses que avui ens permeten aconseguir tota l'energia que necessitem per tot el dia només amb un àpat al teu restaurant de menjar ràpid preferit. Així que el que un dia va ser una solució ara es converteix en el problema, i irònicament, busquem la solució en els aliments crus.
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.
Així que quin és l'avantatge humà? Què és el que tenim que no tenen altres animals? La meva resposta és que tenim el nombre més gran de neurones a l'escorça cerebral, i em sembla que aquesta és l'explicació més simple per les nostres habilitats cognitives extraordinàries. I què fem que altres animals no facin i que penso que va ser fonamental per aconseguir aquest nombre tan gran de neurones a l'escorça cerebral? En una paraula, cuinem. No hi ha cap altre animal que cuini. Només ho fan els humans. I em sembla que això és el que ens va fer humans.
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.
Estudiar el cervell humà m'ha canviat la manera de veure el menjar. Ara miro la meva cuina i li faig una reverència, i dono gràcies als meus avantpassats per empescar-se l'invent que probablement ens va fer humans. Moltes gràcies. (Aplaudiment)
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)