TEDGlobal 2013
Suzana Herculano-Houzel: What is so special about the human brain?
Suzana Herculano-Houzel: Kuo žmogaus smegenys yra tokios ypatingos?
Filmed:
Readability: 4
3,044,795 views
Žmogaus smegenys mįslingos – jos keistai didelės, palyginus su mūsų kūnais, naudoja didžiulį kiekį energijos, palyginus su jų svoriu ir turi keistai tankią didžiųjų smegenų žievę. Bet, kodėl? Neurologė Suzana Herculano-Houzel užsideda detektyvės kepurę ir veda mus per šią paslaptį. Darydama „smegenų sriubą“, ji prieina prie stebinančios išvados.
Suzana Herculano-Houzel - Neuroscientist
Suzana Herculano-Houzel shrunk the human brain by 14 billion neurons -- by developing a new way to count them. Full bio
Suzana Herculano-Houzel shrunk the human brain by 14 billion neurons -- by developing a new way to count them. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
What is so special about the human brain?
0
946
2394
Kuo žmonių smegenys yra tokios ypatingos?
00:15
Why is it that we study other animals
1
3340
2212
Kodėl yra taip, kad mes studijuojame kitus gyvūnus,
00:17
instead of them studying us?
2
5552
2121
vietoj to, kad jie studijuotų mus?
00:19
What does a human brain have or do
3
7673
1798
Ką tokio žmogaus smegenys turi ar daro,
00:21
that no other brain does?
4
9471
1733
ko jokios kitos smegenys neturi ar nedaro?
00:23
When I became interested
in these questions about 10 years ago,
in these questions about 10 years ago,
5
11204
2848
Kai aš susidomėjau šitais klausimais maždaug prieš 10 metų,
00:26
scientists thought they knew
what different brains were made of.
what different brains were made of.
6
14052
2942
mokslininkai manė, kad žino iš ko skirtingos smegenys sudarytos.
00:28
Though it was based on very little evidence,
7
16994
1729
Nors tai rėmė labai mažai įrodymų,
00:30
many scientists thought that all mammalian brains,
8
18723
2187
daug mokslininkų manė, kad visos žinduolių smegenys,
00:32
including the human brain,
9
20910
1725
įskaitant žmogaus smegenis,
00:34
were made in the same way,
10
22635
1300
buvo sudarytos tokiu pačiu būdu,
00:35
with a number of neurons that was always
11
23935
1502
su neuronų skaičiumi, kuris visada buvo
00:37
proportional to the size of the brain.
12
25437
2231
proporcingas smegenų dydžiui.
00:39
This means that two brains of the same size,
13
27668
2076
Tai reiškia, kad dvi tokio pačio dydžio smegenys,
00:41
like these two, with a respectable 400 grams,
14
29744
3548
kaip šitos dvi, atitinkamai 400 gramų,
00:45
should have similar numbers of neurons.
15
33292
2552
turėtų turėti panašų neuronų skaičių.
00:47
Now, if neurons are the functional
16
35844
1796
Dabar, jei neuronai yra smegenų funkcinės
00:49
information processing units of the brain,
17
37640
2903
informacijos apdorojimo vienetai,
00:52
then the owners of these two brains
18
40543
1592
tuomet šių dviejų smegenų savininkai
00:54
should have similar cognitive abilities.
19
42135
2729
turėtų turėti panašius protinius sugebėjimus.
00:56
And yet, one is a chimp,
20
44864
2349
Ir visgi, vienos yra beždžionės,
00:59
and the other is a cow.
21
47213
2637
ir kitos yra karvės.
01:01
Now maybe cows have a really rich
22
49850
2362
Na, galbūt karvės turi iš tiesų turtingą
01:04
internal mental life and are so smart
23
52212
2253
vidinį protinį gyvenimą ir yra tokios protingos,
01:06
that they choose not to let us realize it,
24
54465
3803
kad pasirenka neleisti mums to suprasti,
01:10
but we eat them.
25
58268
1445
bet mes jas valgome.
01:11
I think most people will agree
26
59713
1699
Manau dauguma žmonių sutiks,
01:13
that chimps are capable of much more complex,
27
61412
2001
kad beždžionės sugeba elgtis daug sudėtingiau,
01:15
elaborate and flexible behaviors than cows are.
28
63413
3056
painiau ir lanksčiau negu karvės.
01:18
So this is a first indication that the
29
66469
1932
Taigi, tai yra pirmasis įrodymas, kad
01:20
"all brains are made the same way" scenario
30
68401
2033
„visos smegenys sudarytos tokiu pačiu būdu“ scenarijus
01:22
is not quite right.
31
70434
1671
nėra visiškai teisingas.
01:24
But let's play along.
32
72105
1346
Bet pažaiskime toliau.
01:25
If all brains were made the same way
33
73451
1778
Jei visos smegenys sudarytos tokiu pačiu būdu,
01:27
and you were to compare animals
with brains of different sizes,
with brains of different sizes,
34
75229
2912
ir jei palygintumėte gyvūnus su skirtingų dydžių smegenimis,
01:30
larger brains should always have more neurons
35
78141
2182
didesnės smegenys visada turėtų turėti daugiau neuronų
01:32
than smaller brains,
and the larger the brain,
and the larger the brain,
36
80323
2323
negu mažesnės smegenys, ir kuo didesnės smegenys,
01:34
the more cognitively able its owner should be.
37
82646
3022
tuo daugiau protiškai pajėgus turėtų būti jų savininkas.
01:37
So the largest brain around should also be
38
85668
2136
Taigi, didžiausios smegenys taip pat turėtų būti
01:39
the most cognitively able.
39
87804
2289
labiausiai protiškai pajėgios.
01:42
And here comes the bad news:
40
90093
1581
Ir štai ateina blogos naujienos:
01:43
Our brain, not the largest one around.
41
91674
2757
Mūsų smegenys, ne pačios didžiausios.
01:46
It seems quite vexing.
42
94431
1555
Atrodo gan apmaudu.
01:47
Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos,
43
95986
2735
Mūsų smegenys sveria tarp 1,2 ir 1,5 kilogramų,
01:50
but elephant brains weigh between four and five kilos,
44
98721
3317
bet dramblių smegenys sveria tarp keturių ir penkių kilogramų,
01:54
and whale brains can weigh up to nine kilos,
45
102038
2585
o banginių smegenys gali sverti iki devynių kilogramų,
01:56
which is why scientists used to resort to saying
46
104623
4738
būtent dėl to mokslininkai griebdavosi sakyti,
02:01
that our brain must be special
47
109361
2157
kad mūsų smegenys turi būti ypatingos,
02:03
to explain our cognitive abilities.
48
111518
2862
kad paaiškintų mūsų protinius sugebėjimus.
02:06
It must be really extraordinary,
49
114380
2946
Tai turi būti iš tikrųjų nepaprasta,
02:09
an exception to the rule.
50
117326
1977
išimtis taisyklei.
02:11
Theirs may be bigger, but ours is better,
51
119303
3226
Jų gali būti didesnės, bet mūsų yra geresnės,
02:14
and it could be better, for example,
52
122529
1875
ir tai gali būti geriau, pavyzdžiui,
02:16
in that it seems larger than it should be,
53
124404
2111
tuo kad jos atrodo didesnės negu turėtų būti,
02:18
with a much larger cerebral cortex
than we should have
than we should have
54
126515
2698
su žymiai didesne didžiųjų smegenų žieve negu mes turėtume turėti
02:21
for the size of our bodies.
55
129213
1539
tokiems mūsų kūnų dydžiams.
02:22
So that would give us extra cortex
56
130752
1652
Taigi, tai mums suteiktų papildomos žievės
02:24
to do more interesting things
than just operating the body.
than just operating the body.
57
132404
2960
daryti daugiau įdomių dalykų negu vien tik valdyti kūną.
02:27
That's because the size of the brain
58
135364
1679
Taip yra todėl, nes smegenų dydis
02:29
usually follows the size of the body.
59
137043
2333
paprastai atitinka kūno dydį.
02:31
So the main reason for saying that
60
139376
2317
Taigi, pagrindinė teiginio, kad
02:33
our brain is larger than it should be
61
141693
2087
mūsų smegenys yra didesnės negu turėtų būti, priežastis
02:35
actually comes from comparing ourselves
62
143780
1772
iš tikrųjų kyla dėl mūsų lyginimosi
02:37
to great apes.
63
145552
1686
su žmogbeždžionėmis.
02:39
Gorillas can be two to three times larger than we are,
64
147238
2594
Gorilos gali būti nuo dviejų iki trijų kartų didesnės negu esame mes,
02:41
so their brains should also be larger than ours,
65
149832
2421
taigi jų smegenys taip pat turėtų būti didesnės negu mūsų,
02:44
but instead it's the other way around.
66
152253
1945
tačiau yra atvirkščiai.
02:46
Our brain is three times larger than a gorilla brain.
67
154198
2935
Mūsų smegenys yra tris kartus didesnės negu gorilos smegenys.
02:49
The human brain also seems special
68
157133
2120
Žmogaus smegenys taip pat atrodo ypatingos
02:51
in the amount of energy that it uses.
69
159253
2247
energijos kiekio sunaudojimu.
02:53
Although it weighs only two percent of the body,
70
161500
2749
Nors jos sveria tik du procentus viso kūno,
02:56
it alone uses 25 percent of all the energy
71
164249
3443
vien tik jos sunaudoja 25 procentus visos energijos
02:59
that your body requires to run per day.
72
167692
2463
reikalingos jūsų kūnams per dieną.
03:02
That's 500 calories out of a total of 2,000 calories,
73
170155
3353
Tai 500 kalorijų iš 2000 kalorijų bendrai,
03:05
just to keep your brain working.
74
173508
2405
vien tik palaikyti jūsų smegenis veikiančias.
03:07
So the human brain is larger than it should be,
75
175913
2928
Taigi, žmogaus smegenys yra didesnės negu turėtų būti,
03:10
it uses much more energy than it should,
76
178841
2026
jos naudoja žymiai daugiau energijos negu turėtų,
03:12
so it's special.
77
180867
1458
tai jos ypatingos.
03:14
And this is where the story started to bother me.
78
182325
2571
Ir čia yra ta vieta, kur ši istorija pradėjo man neduoti ramybės.
03:16
In biology, we look for rules
79
184896
1671
Biologijoje, mes ieškome taisyklių,
03:18
that apply to all animals and to life in general,
80
186567
2846
kurios pritaikomos visiems gyvūnams ir gyvybei bendrai,
03:21
so why should the rules of evolution
81
189413
1850
taigi kodėl evoliucijos taisyklės turėtų būti
03:23
apply to everybody else but not to us?
82
191263
3642
pritaikomos visiems kitiems, bet ne mums?
03:26
Maybe the problem was with the basic assumption
83
194905
2197
Galbūt problema yra su esmine prielaida,
03:29
that all brains are made in the same way.
84
197102
1871
kad visos smegenys yra sudarytos tokiu pačiu būdu.
03:30
Maybe two brains of a similar size
85
198973
1599
Galbūt dvi panašaus dydžio smegenys
03:32
can actually be made of
very different numbers of neurons.
very different numbers of neurons.
86
200572
2591
iš tikrųjų gali būti sudarytos iš skirtingo neuronų skaičiaus.
03:35
Maybe a very large brain
87
203163
1607
Galbūt labai didelės smegenys
03:36
does not necessarily have more neurons
88
204770
1840
nebūtinai turi daugiau neuronų
03:38
than a more modest-sized brain.
89
206610
2221
negu vidutinio dydžio smegenys.
03:40
Maybe the human brain
actually has the most neurons
actually has the most neurons
90
208831
3009
Galbūt žmogaus smegenys iš tikrųjų turi daugiausiai neuronų
03:43
of any brain, regardless of its size,
91
211840
2573
iš bet kurių smegenų, nepaisant jų dydžio,
03:46
especially in the cerebral cortex.
92
214413
2094
ir ypatingai didžiųjų smegenų žievėje.
03:48
So this to me became
93
216507
1552
Taigi, tai man tapo
03:50
the important question to answer:
94
218059
1729
svarbus klausimas atsakyti:
03:51
how many neurons does the human brain have,
95
219788
2400
kiek neuronų žmogaus smegenys turi,
03:54
and how does that compare to other animals?
96
222188
2522
ir kaip tai galima palyginti su kitais gyvūnais?
03:56
Now, you may have heard or read somewhere
97
224710
2423
Na, jūs galbūt kur nors girdėjote ar perskaitėte,
03:59
that we have 100 billion neurons,
98
227133
2111
kad mes turime 100 milijardų neuronų,
04:01
so 10 years ago, I asked my colleagues
99
229244
2086
tai prieš 10 metų aš paklausiau savo kolegų,
04:03
if they knew where this number came from.
100
231330
1839
ar jie žino iš kur šitas skaičius atsirado.
04:05
But nobody did.
101
233169
1458
Tačiau niekas nežinojo.
04:06
I've been digging through the literature
102
234627
1453
Aš kasiausi po literatūrą
04:08
for the original reference for that number,
103
236080
2058
dėl originalios to skaičiaus nuorodos,
04:10
and I could never find it.
104
238138
1783
ir niekaip negalėjau rasti.
04:11
It seems that nobody had actually ever counted
105
239921
2739
Pasirodo, kad niekada niekas iš tikrųjų nesuskaičiavo
04:14
the number of neurons in the human brain,
106
242660
1534
neuronų skaičių žmogaus smegenyse,
04:16
or in any other brain for that matter.
107
244194
2499
ar bet kokiose kitose smegenyse.
04:18
So I came up with my own way
to count cells in the brain,
to count cells in the brain,
108
246693
3535
Taigi, aš sugalvojau savo pačios būdą kaip suskaičiuoti ląsteles smegenyse,
04:22
and it essentially consists of
109
250228
2108
ir tai pagrinde sudaryta iš
04:24
dissolving that brain into soup.
110
252336
3245
smegenų ištirpdymo į sriubą.
04:27
It works like this:
111
255581
2037
Tai veikia taip:
04:29
You take a brain, or parts of that brain,
112
257618
3127
Paimamos smegenys, ar jų dalys,
04:32
and you dissolve it in detergent,
113
260745
1744
ir ištirpdomos tirpiklyje,
04:34
which destroys the cell membranes
114
262489
1509
kuris sunaikina ląstelių membranas,
04:35
but keeps the cell nuclei intact,
115
263998
2436
tačiau palieka ląstelės branduolį nepaliestą,
04:38
so you end up with a suspension of free nuclei
116
266434
3140
taip lieka laisvų branduolių suspensija,
04:41
that looks like this,
117
269574
1781
kuri atrodo taip,
04:43
like a clear soup.
118
271355
1273
kaip skaidri sriuba.
04:44
This soup contains all the nuclei
119
272628
1891
Šitoje sriuboje talpinami visi branduoliai,
04:46
that once were a mouse brain.
120
274519
2054
kurie kadaise buvo pelės smegenys.
04:48
Now, the beauty of a soup is that because it is soup,
121
276573
3030
Taigi, tokios sriubos grožis yra tai, kad tai yra sriuba,
04:51
you can agitate it and make those nuclei
122
279603
2898
ją galima suplakti ir priversti tuos branduolius
04:54
be distributed homogeneously in the liquid,
123
282501
1971
būti homogeniškai pasiskirsčiusiais skystyje,
04:56
so that now by looking under the microscope
124
284472
1981
taigi, žiūrint dabar pro mikroskopą
04:58
at just four or five samples
of this homogeneous solution,
of this homogeneous solution,
125
286453
4083
vien tik keturiais ar penkiais šito homogeniško tirpalo pavyzdžiais,
05:02
you can count nuclei, and therefore tell
126
290536
2536
galima suskaičiuoti branduolius, ir taip pasakyti
05:05
how many cells that brain had.
127
293072
1679
kiek tos smegenys turi ląstelių.
05:06
It's simple, it's straightforward,
128
294751
1625
Paprasta, tiesmuka,
05:08
and it's really fast.
129
296376
1434
ir labai greita.
05:09
So we've used that method to count neurons
130
297810
1997
Taigi, mes naudojome šitą metodą skaičiuoti neuronus
05:11
in dozens of different species so far,
131
299807
2311
daugelyje skirtingų rūšių,
05:14
and it turns out that all brains
132
302118
1689
ir pasirodo, kad visos smegenys
05:15
are not made the same way.
133
303807
2582
nėra sudarytos tokiu pačiu būdu.
05:18
Take rodents and primates, for instance:
134
306389
2187
Panaudokime graužikus ir primatus, kaip pavyzdžius:
05:20
In larger rodent brains, the average size
135
308576
2284
Didesnėse graužikų smegenyse vidutinis
05:22
of the neuron increases,
136
310860
1686
neurono dydis išauga,
05:24
so the brain inflates very rapidly
137
312546
2599
taigi smegenys išsiplečia labai greitai
05:27
and gains size much faster than it gains neurons.
138
315145
3165
ir didėja daug greičiau negu įgauna neuronų.
05:30
But primate brains gain neurons
139
318310
1703
Bet primatų smegenys įgauna neuronų
05:32
without the average neuron becoming any larger,
140
320013
2459
vidutiniam neuronui netampant didesniu,
05:34
which is a very economical way
141
322472
1525
tai yra labai ekonomiškas būdas
05:35
to add neurons to your brain.
142
323997
1653
pridėti neuronų savo smegenims.
05:37
The result is that a primate brain
143
325650
1764
Rezultatas yra tai, kad primatų smegenys
05:39
will always have more neurons than
a rodent brain of the same size,
a rodent brain of the same size,
144
327414
3167
visada turės daugiau neuronų negu tokio pačio dydžio graužikų smegenys,
05:42
and the larger the brain,
145
330581
1483
ir kuo didesnės smegenys,
05:44
the larger this difference will be.
146
332064
2214
tuo didesnis šis skirtumas bus.
05:46
Well, what about our brain then?
147
334278
2103
Na, kaip tada dėl mūsų smegenų?
05:48
We found that we have, on average,
148
336381
1684
Mes atradome, kad turime, vidutiniškai,
05:50
86 billion neurons,
149
338065
1785
86 milijardus neuronų,
05:51
16 billion of which are in the cerebral cortex,
150
339850
2999
iš kurių, 16 milijardų yra didžiųjų smegenų žievėje,
05:54
and if you consider that the cerebral cortex
151
342849
2081
ir jei atsižvelgiame į tai, kad didžiųjų smegenų žievė
05:56
is the seat of functions like
152
344930
3094
yra tokių funkcijų vieta kaip,
06:00
awareness and logical and abstract reasoning,
153
348024
3137
sąmoningumas ir loginis ir abstraktus mąstymas,
06:03
and that 16 billion is the most neurons
154
351161
2984
ir tai, kad 16 milijardų neuronų yra daugiausiai
06:06
that any cortex has,
155
354145
2621
kiek yra bet kurioje smegenų žievėje,
06:08
I think this is the simplest explanation
156
356766
1718
manau tai yra paprasčiausias paaiškinimas
06:10
for our remarkable cognitive abilities.
157
358484
3142
dėl mūsų nepaprastų protinių sugebėjimų.
06:13
But just as important is what
the 86 billion neurons mean.
the 86 billion neurons mean.
158
361626
3221
Bet taip pat svarbu yra tai, ką tie 86 milijardai neuronų reiškia.
06:16
Because we found that the relationship
159
364847
1529
Kadangi mes atradome, kad ryšys
06:18
between the size of the brain
and its number of neurons
and its number of neurons
160
366376
2352
tarp smegenų dydžio ir neuronų skaičiaus
06:20
could be described mathematically,
161
368728
1627
gali būti paaiškinta matematiškai,
06:22
we could calculate what a human brain
162
370355
2218
mes galėtume apskaičiuoti kaip žmonių smegenys
06:24
would look like if it was made like a rodent brain.
163
372573
2674
atrodytų, jei būtų sudarytos kaip graužikų smegenys.
06:27
So, a rodent brain with 86 billion neurons
164
375247
3574
Taigi, 86 milijardų neuronų graužikų smegenys
06:30
would weigh 36 kilos.
165
378821
3121
svertų 36 kilogramus.
06:33
That's not possible.
166
381942
1633
Tai nėra įmanoma.
06:35
A brain that huge would be crushed
167
383575
1906
Tokios didelės smegenys būtų sutraiškytos
06:37
by its own weight,
168
385481
1184
savo paties svorio,
06:38
and this impossible brain would go
169
386665
1587
ir šitos neįmanomos smegenys būtų talpinamos
06:40
in the body of 89 tons.
170
388252
3771
89 tonų kūne.
06:44
I don't think it looks like us.
171
392023
2134
Nemanau, kad tai panašu į mus.
06:46
So this brings us to a very important
conclusion already,
conclusion already,
172
394157
2553
Taigi, tai jau dabar priveda mus prie labai svarbios išvados,
06:48
which is that we are not rodents.
173
396710
2647
tai, kad mes nesame graužikai.
06:51
The human brain is not a large rat brain.
174
399357
3268
Žmonių smegenys nėra didelės graužikų smegenys.
06:54
Compared to a rat, we might seem special, yes,
175
402625
2628
Palyginus su žiurke, mes atrodytume ypatingi, taip,
06:57
but that's not a fair comparison to make,
176
405253
2220
bet tai nėra teisingas palyginimas,
06:59
given that we know that we are not rodents.
177
407473
2089
žinant tai, kad mes nesame graužikai.
07:01
We are primates,
178
409562
1390
Mes esame primatai,
07:02
so the correct comparison is to other primates.
179
410952
2774
taigi teisingas palyginimas yra su kitais primatais.
07:05
And there, if you do the math,
180
413726
1227
Ir štai, jei paskaičiuosit matematiškai,
07:06
you find that a generic primate
181
414953
2786
atrasit, kad įprastas primatas
07:09
with 86 billion neurons
182
417739
1930
su 86 milijardais neuronų smegenyse
07:11
would have a brain of about 1.2 kilos,
183
419669
3003
turėtų maždaug 1,2 kilogramų svorio smegenis,
07:14
which seems just right,
184
422672
1889
kas atrodo kaip tik,
07:16
in a body of some 66 kilos,
185
424561
1972
apie 66 kilogramų kūne,
07:18
which in my case is exactly right,
186
426533
2645
kas ir mano atveju yra kaip tik,
07:21
which brings us to a very unsurprising
187
429178
2620
o tai priveda mus prie labai nestebinančios,
07:23
but still incredibly important conclusion:
188
431798
2969
bet vistiek ypatingai svarbios išvados:
07:26
I am a primate.
189
434767
1341
Aš esu primatė.
07:28
And all of you are primates.
190
436108
2698
Ir visi jūs esate primatai.
07:30
And so was Darwin.
191
438806
1900
Ir taip pat buvo Darvinas.
07:32
I love to think that Darwin
would have really appreciated this.
would have really appreciated this.
192
440706
2940
Man patinka galvoti, kad Darvinas būtų tikrai vertinęs tai.
07:35
His brain, like ours,
193
443646
1967
Jo smegenys, kaip mūsų,
07:37
was made in the image of other primate brains.
194
445613
3511
buvo sudarytos pagal kitų primatų smegenų struktūrą.
07:41
So the human brain may be remarkable, yes,
195
449124
2302
Taigi, žmonių smegenys gali būti nepaprastos, taip,
07:43
but it is not special in its number of neurons.
196
451426
2781
bet jos neypatingos savo neuronų skaičiumi.
07:46
It is just a large primate brain.
197
454207
1855
Tai tik didelės primatų smegenys.
07:48
I think that's a very humbling and sobering thought
198
456062
3044
Manau, kad tai yra labai nužeminanti ir prablaivinanti mintis,
07:51
that should remind us of our place in nature.
199
459106
3063
kuri turėtų mums priminti mūsų vieta gamtoje.
07:54
Why does it cost so much energy, then?
200
462169
2644
Kodėl, tuomet, tai reikalauja tiek daug energijos?
07:56
Well, other people have figured out
201
464813
1447
Na, kiti žmonės išsiaiškino
07:58
how much energy the human brain
202
466260
1503
kiek energijos žmogaus smegenys
07:59
and that of other species costs,
203
467763
1407
ir kitų rūšių smegenys sunaudoja,
08:01
and now that we knew how many neurons
204
469170
1652
ir, dabar, kai mes sužinojome kiek neuronų
08:02
each brain was made of, we could do the math.
205
470822
2342
kiekvienos smegenys turi, mes galėjome matematiškai apskaičiuoti.
08:05
And it turns out that both human
206
473164
1866
Ir pasirodo, kad, abiejos, žmogaus
08:07
and other brains cost about the same,
207
475030
2823
ir kitos smegenys, reikalauja maždaug tiek pat,
08:09
an average of six calories
per billion neurons per day.
per billion neurons per day.
208
477853
3421
vidutiniškai šešių kalorijų milijardui neuronų per dieną.
08:13
So the total energetic cost of a brain
209
481274
2139
Taigi, vienų smegenų bendras energijos sunaudojimas
08:15
is a simple, linear function
210
483413
2034
yra paprastas – neuronų skaičiaus
08:17
of its number of neurons,
211
485447
1709
tiesinė funkcija,
08:19
and it turns out that the human brain
212
487156
2183
ir pasirodo, kad žmogaus smegenys
08:21
costs just as much energy as you would expect.
213
489339
3841
naudoja tiek pat energijos kiek ir tikėtina.
08:25
So the reason why the human brain
214
493180
2091
Taigi, priežastis kodėl žmogaus smegenys
08:27
costs so much energy is simply because
215
495271
1672
naudoja tiek daug energijos yra paprasčiausiai dėl to,
08:28
it has a huge number of neurons,
216
496943
1983
kad jos turi didelį neuronų skaičių,
08:30
and because we are primates
217
498926
1485
ir, kadangi mes esame primatai,
08:32
with many more neurons for a given body size
218
500411
2499
su daug daugiau neuronų kūno dydžiui
08:34
than any other animal,
219
502910
1522
negu bet koks kitas gyvūnas,
08:36
the relative cost of our brain is large,
220
504432
3540
santykinės mūsų sąnaudos yra didesnės,
08:39
but just because we're primates,
not because we're special.
not because we're special.
221
507972
3001
bet tik dėl to, kad mes esame primatai, ne todėl kad mes esame ypatingi.
08:42
Last question, then:
222
510973
1190
Taigi, paskutinis klausimas:
08:44
how did we come by this
remarkable number of neurons,
remarkable number of neurons,
223
512163
3115
kaip mes įgijome tokį neįtikėtiną neuronų skaičių
08:47
and in particular, if great apes
224
515278
1900
ir būtent, jei didžiosios beždžionės
08:49
are larger than we are,
225
517178
1555
yra didesnės negu mes,
08:50
why don't they have a larger brain
than we do, with more neurons?
than we do, with more neurons?
226
518733
3765
kodėl jos neturi didesnių smegenų su daugiau neuronų negu mes?
08:54
When we realized how much expensive it is
227
522498
2090
Kai mes supratome kiek daug reikalauja
08:56
to have a lot of neurons in the brain, I figured,
228
524588
2333
turėti smegenyse daug neuronų, pamaniau,
08:58
maybe there's a simple reason.
229
526921
2003
galbūt tam yra paprasta priežastis.
09:00
They just can't afford the energy
230
528924
1683
Jie tiesiog negali leisti tiek energijos
09:02
for both a large body
and a large number of neurons.
and a large number of neurons.
231
530607
2950
dideliam kūnui ir dideliam neuronų skaičiui.
09:05
So we did the math.
232
533557
1429
Taigi, mes paskaičiavome.
09:06
We calculated on the one hand
233
534986
1600
Iš vienos pusės, paskaičiavome
09:08
how much energy a primate gets per day
234
536586
1941
kiek energijos primatas gauna per dieną
09:10
from eating raw foods,
235
538527
1350
valgydamas neapdorotą maistą,
09:11
and on the other hand, how much energy
236
539877
2037
ir, iš kitos pusės, kiek energijos
09:13
a body of a certain size costs
237
541914
1764
tam tikro dydžio kūnas reikalauja
09:15
and how much energy a brain of a
certain number of neurons costs,
certain number of neurons costs,
238
543678
3387
ir kiek energijos tam tikro neuronų skaičiaus smegenys reikalauja,
09:19
and we looked for the combinations
239
547065
1489
ir mes ieškojome kūno dydžio ir
09:20
of body size and number of brain neurons
240
548554
2411
smegenų neuronų skaičiaus kombinacijų,
09:22
that a primate could afford
241
550965
1270
kurias primatas galėtų leisti,
09:24
if it ate a certain number of hours per day.
242
552235
2548
jei valgytų tam tikrą valandų skaičių per dieną.
09:26
And what we found is that
243
554783
1816
Ir ką atradome, yra tai, kad
09:28
because neurons are so expensive,
244
556599
1712
kadangi neuronai yra tokie eikvojantys,
09:30
there is a tradeoff between
body size and number of neurons.
body size and number of neurons.
245
558311
3370
yra apsikeitimas tarp kūno dydžio ir neuronų skaičiaus.
09:33
So a primate that eats eight hours per day
246
561681
2951
Taigi, primatas, kuris valgo aštuonias valandas per dieną,
09:36
can afford at most 53 billion neurons,
247
564632
3024
gali sau leisti daugiausiai 53 milijardus neuronų,
09:39
but then its body cannot be any bigger
248
567656
1727
bet tuomet jo kūnas negali būti didesnis
09:41
than 25 kilos.
249
569383
1954
negu 25 kilai.
09:43
To weigh any more than that,
250
571337
1701
Kad sverti daugiau negu tiek,
09:45
it has to give up neurons.
251
573038
1769
turi paaukoti neuronus.
09:46
So it's either a large body
252
574807
2653
Taigi, arba didesnis kūnas,
09:49
or a large number of neurons.
253
577460
1495
arba didelis neuronų skaičius.
09:50
When you eat like a primate,
254
578955
1365
Kai valgai kaip primatas,
09:52
you can't afford both.
255
580320
2236
negali sau leisti abiejų.
09:54
One way out of this metabolic limitation
256
582556
1964
Vienas iš būdų kaip išvengti šio medžiagų apykaitos apribojimo
09:56
would be to spend even more hours per day eating,
257
584520
3401
būtų: praleisti daugiau valandų per dieną valgant,
09:59
but that gets dangerous,
258
587921
1363
bet tai darosi pavojinga,
10:01
and past a certain point, it's just not possible.
259
589284
2719
ir po tam tikros ribos, tai tiesiog neįmanoma.
10:04
Gorillas and orangutans, for instance,
260
592003
1537
Gorilos ir orangutangai, pavyzdžiui,
10:05
afford about 30 billion neurons
261
593540
1923
gali sau leisti 30 milijardų neuronų
10:07
by spending eight and a half hours per day eating,
262
595463
2966
praleisdami aštuonias su puse valandos per dieną valgydami,
10:10
and that seems to be about as much as they can do.
263
598429
3116
ir tai, pasirodo, yra maždaug kiek daugiausiai jie gali.
10:13
Nine hours of feeding per day
264
601545
1791
Devynios valandos maitinimosi per dieną
10:15
seems to be the practical limit for a primate.
265
603336
3271
pasirodo esant praktinis limitas primatui.
10:18
What about us?
266
606607
1791
O kaip su mumis?
10:20
With our 86 billion neurons
267
608398
1600
Su mūsų 86 milijardais neuronų
10:21
and 60 to 70 kilos of body mass,
268
609998
3035
ir nuo 60 iki 70 kilų kūno masės,
10:25
we should have to spend over nine hours
269
613033
3561
mes turėtume praleisti daugiau nei devynias valandas
10:28
per day every single day feeding,
270
616594
3575
per dieną, kiekvieną dieną, maitindamiesi,
10:32
which is just not feasible.
271
620169
2039
kas yra tiesiog neįmanoma.
10:34
If we ate like a primate,
272
622208
1834
Jei mes valgytume kaip primatai,
10:36
we should not be here.
273
624042
2253
mes čia neturėtume būti.
10:38
How did we get here, then?
274
626295
2127
Kaip mes tuomet čia atsiradome?
10:40
Well, if our brain costs just as much energy
275
628422
2735
Na, jei mūsų smegenys reikalauja tiek pat daug energijos,
10:43
as it should, and if we can't spend
276
631157
1723
kaip ir turėtų, ir jei mes negalime praleisti
10:44
every waking hour of the day feeding,
277
632880
3674
kiekvienos valandos per dieną maitindamiesi,
10:48
then the only alternative, really,
278
636554
1911
tuomet vienintelė alternatyva, iš tikrųjų,
10:50
is to somehow get more energy
279
638465
1958
yra kažkaip gauti daugiau energijos
10:52
out of the same foods.
280
640423
1953
iš to pačio maisto.
10:54
And remarkably, that matches exactly
281
642376
3800
Ir neįtikėtinai, tai atitinka ką
10:58
what our ancestors are believed to have invented
282
646176
3037
manoma, kad mūsų protėviai išrado
11:01
one and a half million years ago,
283
649213
1839
prieš pusantro milijono metų,
11:03
when they invented cooking.
284
651052
2782
kai jie išrado kepimą.
11:05
To cook is to use fire
285
653834
1970
Kepti, reiškia naudoti ugnį,
11:07
to pre-digest foods outside of your body.
286
655804
3800
kad paruošti maistą virškinimui dar ne kūne.
11:11
Cooked foods are softer, so they're easier to chew
287
659604
2606
Iškeptas maistas yra minkštesnis, taigi, jį yra lengviau sukramtyti
11:14
and to turn completely into mush in your mouth,
288
662210
2563
ir burnoje paversti visiška koše,
11:16
so that allows them to be completely digested
289
664773
2152
ir taip tampa visiškai suvirškintas
11:18
and absorbed in your gut,
290
666925
1436
ir perimtas žarnyne,
11:20
which makes them yield much more
energy in much less time.
energy in much less time.
291
668361
3655
ir tai suteikia žymiai daugiau energijos per žymiai trumpesnį laiką.
11:24
So cooking frees time for us to do
292
672016
2489
Taigi, kepimas mums suteikia laiko daryti
11:26
much more interesting things with our day
293
674505
2062
daug daugiau įdomesnių dalykų tą dieną
11:28
and with our neurons
294
676567
1480
ir kartu su mūsų neuronais
11:30
than just thinking about food,
295
678047
1905
negu vien galvoti apie maistą
11:31
looking for food, and gobbling down food
296
679952
1704
ieškoti maisto, ir ryti maistą
11:33
all day long.
297
681656
1225
visą dieną.
11:34
So because of cooking, what once was
298
682881
2499
Taigi, kas dėl kepimo kartą buvo
11:37
a major liability, this large,
299
685380
2353
pagrindinė prievolė, šios didelės,
11:39
dangerously expensive brain with a lot of neurons,
300
687733
3033
pavojingai daug reikalaujančios smegenys su daug neuronų,
11:42
could now become a major asset,
301
690766
2036
dabar gali tapti svarbiu dalyku,
11:44
now that we could both afford
the energy for a lot of neurons
the energy for a lot of neurons
302
692802
3251
dabar, kai galime sau leisti tiek energijos daugybei neuronų
11:48
and the time to do interesting things with them.
303
696056
2503
ir laiko su jais daryti įdomius dalykus.
11:50
So I think this explains why the human brain
304
698559
1974
Taigi, manau, kad tai paaiškina, kodėl evoliucijoje žmogaus smegenys
11:52
grew to become so large so fast in evolution,
305
700533
3240
užaugo tokios didelės, taip greitai,
11:55
all of the while remaining just a primate brain.
306
703773
3897
tuo tarpu likdamos tik primatų smegenimis.
11:59
With this large brain now affordable by cooking,
307
707670
2774
Dabar galint leisti tokias dideles smegenis gaminant maistą,
12:02
we went rapidly from raw foods to culture,
308
710444
2913
mes staigiai perėjome nuo gryno maisto iki kultūros,
12:05
agriculture, civilization, grocery stores,
309
713357
2606
žemdirbystės, civilizacijos, krautuvių,
12:07
electricity, refrigerators,
310
715963
1625
elektros energijos, šaldytuvų,
12:09
all of those things that nowadays
311
717588
1607
visų tų dalykų, kurie šiomis dienomis
12:11
allow us to get all the energy we need
312
719195
2042
vienu prisėdimu suteikia mums
12:13
for the whole day in a single sitting
313
721237
2782
reikalingos energijos visai dienai
12:16
at your favorite fast food joint.
314
724019
2954
mėgstamiausiame greito maisto užkandinėje.
12:18
So what once was a solution
315
726973
2437
Taigi, kas kartą buvo atsakymas,
12:21
now became the problem,
316
729410
1699
dabar tapo problema,
12:23
and ironically, we look for the solution in raw food.
317
731109
5517
ir ironiškai, mes ieškome atsakymų gryname maiste.
12:28
So what is the human advantage?
318
736626
2556
Taigi, koks yra žmogaus pranašumas?
12:31
What is it that we have
319
739182
1503
Ką mes tokio turime,
12:32
that no other animal has?
320
740685
2535
ko joks kitas gyvūnas neturi?
12:35
My answer is that we have the largest number
321
743220
2348
Mano atsakymas yra tai, kad mes turime didžiausią neuronų
12:37
of neurons in the cerebral cortex,
322
745568
1472
skaičių didžiųjų smegenų žievėje,
12:39
and I think that's the simplest explanation
323
747040
1844
ir manau, kad tai yra paprasčiausias paaiškinimas
12:40
for our remarkable cognitive abilities.
324
748884
2013
dėl mūsų neįtikėtinų smegenų sugebėjimų.
12:42
And what is it that we do that no other animal does,
325
750897
3227
Ir ką mes tokio darome, ko joks kitas gyvūnas nedaro,
12:46
and which I believe was fundamental
326
754124
1969
ir tai, kas manau buvo esminis dalykas,
12:48
to allow us to reach that large,
327
756093
3083
kuris mums leido pasiekti tiek daug,
12:51
largest number of neurons in the cortex?
328
759176
2222
didžiausią neuronų skaičių didžiųjų smegenų žievėje?
12:53
In two words, we cook.
329
761398
2215
Dviem žodžiais, mes kepame.
12:55
No other animal cooks its food. Only humans do.
330
763613
3566
Joks kitas gyvūnas nekepa savo maisto. Tik žmonės tai daro.
12:59
And I think that's how we got to become human.
331
767179
2870
Ir manau, kad taip mes tapome žmonėmis.
13:02
Studying the human brain changed
the way I think about food.
the way I think about food.
332
770049
2460
Žmogaus smegenų studijos pakeitė mano požiūrį į maistą.
13:04
I now look at my kitchen,
333
772509
1645
Dabar aš žiūriu į savo virtuvę,
13:06
and I bow to it,
334
774154
1470
ir jai nusilenkiu,
13:07
and I thank my ancestors for coming up
335
775624
1705
ir dėkoju savo protėviams kad sugalvojo
13:09
with the invention that probably made us humans.
336
777329
1900
išradimą, kuris tikriausiai padarė mus žmonėmis.
13:11
Thank you very much.
337
779229
2132
Labai jums dėkoju.
13:13
(Applause)
338
781361
6353
(Plojimai)
ABOUT THE SPEAKER
Suzana Herculano-Houzel - NeuroscientistSuzana Herculano-Houzel shrunk the human brain by 14 billion neurons -- by developing a new way to count them.
Why you should listen
How many neurons make a human brain? For years, the answer has been (give or take) 100 billion. But neuroscientist Suzana Herculano-Houzel decided to count them herself. Her research approach involved dissolving four human brains (donated to science) into a homogeneous mixture -- in her lab at the Institute of Biomedical Sciences in Rio de Janeiro, they call it "brain soup." She then took a sample of the mix, counted the number of cell nuclei belonging to neurons, and scaled that up. Result: the human brain has about 86 billion neurons, 14 billion fewer than assumed -- but intriguingly, far more than other animals, relative to brain size.
She suggests that it was the invention of cooking by our ancestors -- which makes food yield much more metabolic energy -- that allowed humans to develop the largest primate brain. She's now working on elephant and whale brains to test her hypothesis.
Suzana Herculano-Houzel | Speaker | TED.com