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.
Ce e atât de special la creierul uman? De ce studiem noi alte animale dar nu ele pe noi? Ce are sau face creierul uman spre deosebire de alt creier? Când au început să mă intereseze aceste întrebări, acum 10 ani, oamenii de știință credeau că știu din ce erau făcute creierele. Cu toate că existau foarte puține dovezi, mulți cercetători credeau că toate creierele mamiferelor, inclusiv creierul uman, erau la fel, cu un număr de neuroni care era mereu proporțional cu mărimea creierului. Înseamnă că două creiere de aceeași mărime, ca acestea două, cu o greutate respectabilă de 400 g, ar trebui să aibă același număr de neuroni. Acum, dacă neuronii sunt unitățile funcționale ale creierului pentru procesarea informației, atunci 'posesorii' acestor două creiere ar trebui să aibă abilități cognitive similare. Și totuși, unul este un cimpanzeu, iar celălalt e o vacă. Poate că vacile au o viață mentală internă cu bogată și sunt sunt atât de deștepte încât aleg să nu ne lase să vedem acest lucru, dar noi le mâncăm. Cred că majoritatea oamenilor vor fi de acord cu faptul că cimpanzeii sunt capabili de un comportament cu mult mai complex, mai elaborat și mai flexibil decât vacile. Acesta e un prim indiciu că scenariul "toate creierele sunt la fel" nu e tocmai corect.
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.
Dar hai să continuăm șarada. Dacă toate creierele ar fi la fel și ai compara animale cu creiere de diferite mărimi, creierele mai mari ar trebui să aibă mai mulți neuroni decât creierele mai mici, și cu cât e mai mare creierul cu atât mai capabil cognitiv posesorul acestuia. Deci cel mai mare creier ar trebui să fie și cel mai apt cognitiv. Și acum vestea proastă: nu creierul nostru e cel mai mare. Pare chiar ofensator. Creierul nostru cântărește între 1.2 și 1.5 kg, dar creierul elefanților cântărește între 2 și 5 kg, iar creierul balenelor poate ajunge la 9 kg, de aceea cercetătorii obișnuiau să spună că poate creierul nostru e cu siguranță special ca să justifice abilitățile cognitive. Cu siguranță e extraordinar, o excepție de la regulă. Al lor e cu siguranță mai mare, dar al nostru e mai bun, și ar putea fi și mai bun, de exemplu, părând mai mare decât ar trebui să fie, cu un cortex cerebral mult mai mare decât ar trebui să avem la mărimea corpului nostru. Asta ne-ar da cortex suplimentar ca să facă mai multe lucruri interesante decât doar să dirijeze corpul. Asta pentru că mărimea creierului e proporțională cu mărimea corpului. Motivul principal pentru a susține că creierul nostru e mai mare decât ar trebui să fie rezultă din comparația noastră și maimuțele mari. Gorilele pot fi de 2-3 ori mai mari decât noi, așadar creierul lor ar trebui să fie mai mare decât al nostru, însă e tocmai invers. Creierul nostru e de 3 ori mai mare decât al unei gorile.
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.
Creierul uman pare special și prin energia pe care o folosește. Deși reprezintă 2% din greutatea corpului, el singur folosește 25% din toată energia de care are nevoie corpul pe zi. Înseamnă 500 de calorii dintr-un total de 2.000 cal, doar ca să funcționeze.
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?
Așadar creierul uman e mai mare decât ar trebui, folosește mai multă energie decât ar trebui, e, prin urmare, special. Și aici povestea a început să mă preocupe. În biologie căutăm reguli care se aplică la toate animalele și vieții în general, deci de ce ar fi valabile regulile evoluției pentru toată lumea, dar nu pentru noi? Poate că problema constă în presupunerea că toate creierele sunt alcătuite la fel. Poate că două creiere de aceeași mărime pot fi compuse dintr-un număr foarte diferite de neuroni. Poate că un creier foarte mare nu are neapărat mai mulți neuroni decât un creier mai modest ca mărime. Poate creierul uman are cel mai mare număr de neuroni dintre toate creierele, indiferent de mărime, în special în cortexul cerebral. Pentru mine, aceasta a devenit marea întrebare la care trebuia dat un răspuns: câți neuroni are creierul uman, și cum e în comparație cu alte animale?
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.
Poate ați auzit sau ați citit pe undeva că avem 100 de miliarde de neuroni, așa că acum 10 ani, mi-am întrebat colegii dacă știau de unde a apărut acest număr. Însă nimeni nu știa. Am tot căutat în literatura de specialitate prima referire la acest număr, dar nu am reușit să o găsesc. Se pare că, de fapt, nimeni nu a numărat neuronii din creierul uman și nici în vreun alt creier.
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.
Așa că am venit cu propriul meu mod de a număra celulele din creier, și, în esență, presupune să dizolvi creierul într-un fel de supă. Funcționează în felul următor: iei un creier, sau părți ale acelui creier, îl dizolvi în detergent, care distruge membrana celulelor dar păstrează nucleele intacte, și ajungi să ai o suspensie de nuclee libere care arată cam așa, ca o supă semi-transparentă. Această supă conține toate nucleele care au fost cândva creierul unui șoarece. Frumusețea unei suspensii este că poți să o agiți și să faci acele nuclee să se distribuie omogen în lichid, astfel încât, uitându-te la microscop la doar patru sau cinci mostre din această soluție omogenă, poți număra nucleele, și astfel să spui câte celule a avut acel creier. E simplu, direct, și foarte rapid. Am folosit această metodă pentru a număra neuronii unui număr mare de specii diferite, și se pare că toate creierele au o constituție diferită. Să luăm rozătoarele și primatele ca exemplu: la creierul rozătoarelor mai mari, mărimea medie a neuronului crește, deci creierul crește foarte repede și își mărește dimensiunea mult mai repede decât câștigă neuroni. Dar creierul primatelor câștigă neuroni fără ca neuronul mediu să devină mai mare, iar acesta e un mod foarte econom de a adăuga neuroni creierului. Rezultatul e că la primate creierul va avea întotdeauna mai mulți neuroni decât cel al unei rozătoare de aceeași mărime, și cu cât e mai mare creierul, cu atât mai mare va fi diferența. Cum rămâne cu creierul nostru? Am aflat că avem, în medie, 86 de miliarde de neuroni, din care 16 miliarde sunt în cortexul cerebral, și dacă luați în considerare că lobii cortexului asigură funcțiile cum sunt conștiența și gândirea logică și abstractă, iar dacă 16 miliarde reprezintă cei mai mulți neuroni pe care îi are un cortex, cred că asta e cea mai simplă explicație pentru abilitățile noastre cognitive remarcabile. Dar la fel de important e ceea ce reprezintă cele 86 de miliarde de neuroni. Deoarece am aflat că legătura dintre mărimea creierului și numărul de neuroni al acestuia ar putea fi descrisă matematic, am putea calcula cum ar arăta un creier uman dacă ar fi compus la fel ca al unei rozătoare. Creierul unei rozătoare cu 86 de milioane de neuroni ar cântări 36 de kilograme. Imposibil. Un creier uriaș ca acesta ar fi zdrobit de propria-i greutate, iar acest creier imposibil ar merge la un corp de 89 de tone. Nu cred că arată ca noi.
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.
Iar asta ne duce la o concluzie foarte importantă, și anume că nu sunem rozătoare. Creierul uman nu e un creier de șobolan. În comparație cu un șobolan, părem într-adevăr speciali, dar aceasta nu e o comparație corectă, dat fiind că știm că nu suntem rozătoare. Suntem primate, așa că o comparație corectă ar fi cu alte primate. Și, dacă faceți calculele, veți afla că o primată generică cu 86 de miliarde de neuroni ar avea un creier de 1.2 kilograme, ceea ce pare corect, într-un corp cam de 66 de kilograme, exact ca în cazul meu, și ajungem, astfel, la o concluzie deloc surprinzătoare dar totuși incredibil de importantă: sunt o primată. Și voi toți sunteți primate.
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.
La fel și Darwin. Îmi place să cred că Darwin chiar ar fi apreciat acest lucru. Creierul lui, la fel ca al nostru, a fost făcut după imaginea altor creiere de primate.
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.
Așadar creierul uman poate e remarcabil, da, dar nu e special în ceea ce privește numărul de neuroni. E doar un creier de primată mare. Cred că acesta e un gând foarte umil, care te aduce cu picioarele pe pământ, lucru care ar trebui să ne reamintească locul nostru în natură.
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.
Atunci de ce necesită atât de multă enregie? Ei bine, alții au aflat câtă energie costă creierul uman și cel al altor specii, iar acum că știm din câți neuroni e alcătuit fiecare creier, am putut face calculele. Se pare că atât creierul uman cât și alte creiere necesită la fel, o medie de șase calorii pe miliard de neuroni pe zi. Costul energetic total al unui creier e o funcție simplă, liniară a numărului de neuroni, și se pare că creierul uman necesită la fel de multă energie cât te-ai aștepta. Motivul pentru care creierul uman are nevoie de atât de multă energie e pur și simplu pentru că are un număr enorm de neuroni și pentru că suntem primate cu mult mai mulți neuroni pentru mărimea dată a corpului decât orice alt animal, costul relativ al creierului nostru e mare, doar pentru că suntem primate, nu pentru că suntem speciali.
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.
Și acum ultima întrebare: cum am ajuns la acest număr remarcabil de neuroni, și mai ales, dacă marile maimuțe sunt mai mari decât noi, de ce nu au un creier mai mare decât al nostru, cu mai mulți neuroni? Când ne-am dat seama cât de costisitor este să ai o mulțime de neuroni în creier, m-am gândit, poate că motivul e simplu. Pur și simplu nu-și permit energia și pentru un corp mare și pentru un număr mare de neuroni. Așa că am făcut calculele. Pe de-o parte am calculat câtă energie primește o primată pe zi din mâncarea crudă, iar pe de altă parte, câtă energie necesită un corp de o anumită mărime și câtă energie necesită un creier cu un anumit număr de neuroni, și am căutat combinații între dimensiunea a corpului și numărul de neuroni pe care și le-ar permite o primată dacă ar mânca un număr de ore pe zi.
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.
Iar ceea ce am aflat este că, deoarece neuronii sunt atât de costisitori, există un compromis între mărimea corpului și numărul de neuroni. O primată care mănâncă opt ore pe zi își poate permite cel mult 53 de miliarde de neuroni, dar corpul acesteia nu poate fi mai mare de 25 de kilograme. Ca să cântărească mai mult de atât, ar trebui să renunțe la neuroni. Așa că trebuie să aleagă fie un corp mare fie un număr mare de neuroni. Când mănânci precum o primată, nu ți le poți permite pe amândouă.
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.
O modalitate de a scăpa de această limitare metabolică ar fi să petrecem chiar mai multe ore pe zi mâncând, dar devine periculos, și dincolo de un anumit punct, e pur și simplu imposibil. Gorilele și urangutanii, de exemplu, își permit 30 de miliarde de neuroni mâncând opt ore și jumătate pe zi, și asta e cam tot ce pot să facă. Nouă ore de hrănire pe zi pare să fie limita practică pentru o primată.
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.
Dar noi? Cu cele 86 de miliarde de neuroni și 60 până la 70 de kilograme masă corporală, ar trebui să petrecem mai mult de nouă ore hrănindu-ne în fiecare zi, ceea ce nu e fezabil. Dacă am mânca la fel ca o primată, nu ar trebui să fim aici.
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.
Și atunci, cum am ajuns aici? Ei bine, dacă creierul nostru folosește atâta energie cât ar trebui, și dacă nu putem să petrecem fiecare oră din zi hrănindu-ne, atunci singura alternativă, e să luăm cumva mai multă energie din aceleași alimente. În mod remarcabil, asta se potrivește perfect cu ceea ce se crede că au inventat strămoșii noștri cu un milion și jumătate de ani în urmă. când au inventat gătitul. A găti înseamnă să folosești foc pentru a predigera hrana în afara corpului. Mâncărurile gătite sunt mai moi, deci sunt mai ușor de mestecat și de transformat într-un fel de pastă în gură, asta permițându-le să fie digerate în întregime și absorbite în intestine, ceea ce le face să dea mult mai multă energie în mult mai puțin timp. Așadar gătitul ne oferă timp liber ca să facem mult mai multe lucruri interesante cu ziua noastră și cu neuronii noștri decât doar să ne gândim la mâncare, să căutăm și să înfulecăm mâncare toată ziulica.
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.
Prin urmare, datorită gătitului, ceea ce a fost cândva o mare responsabilitate, acest creier mare, periculos de costisitor, cu o mulțime de neuroni, ar putea să devină acum o achiziție majoră, acum că ne-am putea permite energia pentru o mulțime de neuroni și timpul pentru a face lucruri interesante cu aceștia. Cred că acest lucru explică de ce creierul uman a devenit atât de mare atât de repede de-a lungul evoluției, dar tot timpul rămânând doar un creier de primată. Cu acest creier mare pe care ni-l permitem prin gătit, am trecut rapid de la mâncare crudă la cultură, agricultură, civilizație, magazine, electricitate, frigidere, toate acele lucruri care astăzi ne permit să luăm toată energia de care avem nevoie pentru întreaga zi la o singură masă la restaurantul fast food preferat. Așadar, ceea ce era cândva o soluție a devenit acum o problemă, și, în mod ironic, căutăm soluția tocmai în mâncarea crudă.
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.
Care e, deci, avantajul uman? Ce avem noi și nu are niciun alt animal? Răspunsul meu e că avem cel mai mare număr de neuroni în cortexul cerebral, și cred că aceasta e cea mai simplă explicație pentru abilitățile noastre cognitive remarcabile. Și ce facem noi și niciun alt animal nu poate face, și ceea ce cred că a fost fundamental în a ne permite să ajungem la un număr atât de mare, cel mai mare număr de neuroni în cortex? În două cuvinte, noi gătim. Niciun alt animal nu-și gătește mâncarea. Doar oamenii. Și cred că așa am ajuns umani.
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)
Studiul creierului uman a schimbat perspectiva mea asupra mâncării. Mă uit la bucătăria mea, mă înclin în fața ei, și le mulțumesc strămoșilor mei pentru invenția care probabil ne-a făcut oameni. Vă mulțumesc foarte mult. (Aplauze)