Creierul de elefant: volum și greutate. Comparație între creierul de elefant și uman. „Traduceri”: Paradoxul creierului elefantului. De ce dimensiunea nu afectează performanța

Greutatea creierului oameni normali variază de la 1020 la 1970 de grame. Creierul bărbaților cântărește cu 100 - 150 de grame mai mult decât creierul femeilor. Nu există diferențe serioase între rase individuale. În orice caz, nu europenii ocupă poziția de lider. Greutate medie creierul negrilor africani - 1316, europeni - 1361, inclusiv germani - 1291, elvețieni - 1327, ruși - 1377 grame. Greutatea creierului japonezilor este de 1374, iar cea a buriaților este chiar de 1508 de grame.

Cum putem afla cât cântărea creierul strămoșilor noștri îndepărtați? Mărimea creierului poate fi determinată de mărimea craniului. Cel mai mare reprezentant al maimuțelor moderne are un volum mic al creierului - 440 - 510 centimetri cubi. În timpul tranziției de la marea maimuță la omul primitiv, a avut loc o creștere semnificativă a creierului. La Pithecanthropus a variat de la 750 la 900, la Sinanthropus a crescut la 915 - 1225 centimetri cubi, adică a ajuns din urmă creierul femeie modernă. Volumul craniului african de Neanderthal a ajuns la 1325, iar cel european - 1610 centimetri cubi. În cele din urmă, Cro-Magnonii erau băieți cu adevărat inteligenți, cu un volum al creierului de până la 1880 de centimetri cubi.

Apoi dimensiunea creierului a început să scadă. Săpăturile din piramidele egiptene antice oferă o oportunitate de a compara dimensiunea craniilor faraonilor de-a lungul mai multor milenii. Timp de aproximativ 2 - 3 mii de ani, de la domnia primei dinastii de faraoni până la dinastia a XVIII-a, capacitatea craniului a scăzut de la 1414 la 1379 de centimetri cubi, aproximativ cu un centimetru cub la fiecare 200 de ani. Și printre europeni, creierul s-a „strâns” semnificativ în ultimii 10 - 20 de mii de ani. Volumul său pentru un european modern este în medie de 1446 de centimetri cubi.

Poate că anticii erau mai deștepți decât noi? Este puțin probabil, deși ar fi trebuit să fie niște gânditori remarcabili: la urma urmei, au trebuit să-și dea seama totul cu propriile lor minți. Aș dori să sper că scăderea dimensiunii creierului este cauzată de îmbunătățiri ale designului său și nu este însoțită de o scădere a inteligenței.

Dintre animale, balenele au cel mai mare creier. Balena albastră cântărește 6800 de grame, de aproximativ cinci ori mai mult decât un om. Greutatea creierului elefantului indian este de aproximativ 5000, delfinul beluga de nord - 2350, delfinul cu bot - 1735 de grame. Comparația nu pare să fie în favoarea persoanei. Dar este necesar să se ia în considerare nu numai greutatea creierului, ci și dimensiunea fermei subordonate acestuia. O balenă obișnuită înseamnă 30 de tone de grăsime, oase și carne. Un elefant cântărește aproximativ 3 mii, o balenă beluga - 300 și o persoană - doar aproximativ 75 de kilograme. La noi, 1 gram de creier comandă 50 de grame de corp, iar la o balenă obișnuită comandă cinci kilograme, de aproape 100 de ori mai mult. Dacă luăm balene uriașe care cântăresc 100 - 150 de tone, care se găsesc ocazional în ocean, atunci pentru 1 gram de creier vor avea peste 20 de kilograme de corp - o sarcină uriașă pentru celulele nervoase.

Creierul oricărei creaturi vii- poate cel mai misterios și puțin studiat organ. Operațiune specii individuale celulele și părțile creierului au fost identificate și descrise în mod clar, dar știința nu a reușit încă să explice modul în care funcționează creierul ca un întreg. Deși, de dragul autenticității, trebuie spus că în anul trecut Progrese în astfel de cercetări sunt încă observate.

metoda de ablație – presupune îndepărtarea uneia dintre părțile creierului și apoi observarea comportamentului organismului;
stimulare magnetică transcraniană - evaluarea excitabilității creierului folosind impulsuri magnetice.
electrofiziologie - înregistrarea impulsurilor electrice ale activității creierului;
stimulare electrică – stimularea unor zone specifice ale creierului cu ajutorul impulsurilor electrice.

Film științific. Creier

Dimensiunea creierului a 20 de viețuitoare diferite, indicele de encefalizare

Efectuând cercetări, oamenii de știință au descoperit că dimensiunea creierului variază la diferite animale și există un raport diferit între dimensiunea creierului și greutatea corporală a unei creaturi vii. Cu cât masa creierului este mai mare în raport cu masa corporală, cu atât este folosit mai mult țesut cerebral pentru a rezolva problemele cognitive. Prin urmare, a fost introdus un astfel de concept precum coeficientul de encefalizare - raportul relativ dintre greutatea corporală și dimensiunea creierului unui mamifer. Se calculează prin formula:

Unde m– masa creierului, g; M– greutatea corporală, g.

Indicele de encefalizare oferă o oportunitate de a explora capacitățile potențiale ale diferitelor specii.

Dimensiunea creierului nu afectează inteligența

Această axiomă ar trebui examinată mai detaliat folosind exemple de animale din diferite clase și specii.

Clasificarea începe cu cel mai mare număr (cel mai deștept animal) și continuă în ordine descrescătoare.

Delfin de sticlă. Creierul cântărește 1550 g, coeficientul de encefalizare este de 4,14
Vulpea – 53g, coeficient =1,6
Elefant – 7843 g, coeficient = 1,3
Câine – 64 g, coeficient = 1,2
Macaco – 62g, coeficient = 1,19
Măgar – 370g, coeficient = 1,09
Cat – 35 g, coeficient = 1,0
Vrabie – 1,0g, coeficient = 0,86
Girafă – 680g, coeficient = 0,66
Cal – 510g, coeficient = 0,9
Oaia – 140g, coeficient = 0,8
Cașlot – 7800 g, coeficient = 0,58
Iepure – 12g, coeficient = 0,4
Sobolan – 2g, coeficient = 0,4
Rhino – 500g, coeficient = 0,37
Ariciul – 3,3g, coeficient = 0,3
Mouse de câmp – 0,2g, coeficient = 0,22
Soparla verde 0,1g, coeficient = 0,04
Musca de casă – 0,0002g, coeficient = 0,02
Viperă – 0,1g, coeficient = 0,005

Deci, cel mai asemănător cu o persoană în ceea ce privește coeficientul de encefalizare este delfinul.

După cum putem vedea, stereotipul despre abilitățile mentale scăzute ale, de exemplu, măgari, girafe și oi nu are nicio bază.

Fapt interesant: insectele nu au creier rolul sistemului nervos central este îndeplinit de ganglionii nervoși. Teoretic, dacă un gândac rămâne fără cap, va muri din cauza faptului că nu poate mânca.

De asemenea, s-a dovedit că abilitățile de gândire ale corpului depind nu numai de dimensiunea creierului, ci, în mare măsură, de numărul de conexiuni dintre neuroni.

Prevenirea contracției creierului la om

Este necesar să aruncăm o privire mai atentă asupra creierului uman, deoarece acest organ este cel care, printr-un studiu mai detaliat, poate oferi răspunsuri la întrebări eterne referitoare la dezvoltarea și viața noastră.

Creierul unui nou-născut cântărește 365 g, copil 2 ani – 930 g, 6 ani - 1211 g, adult - 1400 d. Coeficientul de encefalizare al creierului unei persoane de peste 18 ani este de 6,74.

Interesant este că există o diferență între creierul bărbaților și al femeilor. Primul studiu înregistrat despre diferențele de sex în creier a fost realizat de Francis Gatton în 1882. Mai târziu, oameni de știință de la autoritate, de renume mondial institute de cercetare a demonstrat că creierul unui bărbat are în medie 125 g. mai mare decât creierul unei femei. În plus, există și diferențe rasiale și naționale. De exemplu, proprietarii celui mai ușor creier sunt australieni - 1185 g, cei mai grei - europeni - 1375 g În plus, creierul britanic cântărește în medie - 1346 g, francezii - 1280 g, coreenii - 1376 g, japonezii -. 1313 d. Conducătorii sunt germani, creierul lor cântărește 1425. Creierul rușilor este cu 26 de grame mai mic decât cel german. Afro-americanii au o greutate medie a creierului de 1.223 g, care este cu 100 g mai puțin decât cea a populației albe din Statele Unite.

De-a lungul vieții, creierul își poate schimba greutatea în direcția uscării. Practic, hipocampul se micșorează la persoanele care suferă de depresie și schizofrenici. Oamenii de știință știu acum că unele zone ale creierului îmbătrânesc mai repede decât altele. Din cauza modificări legate de vârstă, pierderea de volum poate ajunge până la 10%. Ca oameni de știință din centru medical Universitatea Rush, o deficiență de vitamina B12, precum și o boală precum diabetul, duce la contracția creierului la persoanele în vârstă.

Cum să evitați acest lucru și să preveniți uscarea substanței cenușii?

Raspunsul este simplu: Trebuie să mănânci alimente care conțin aceeași vitamina B12 mai des. Se găsește în cele mai mari cantități în lapte, ouă, carne, carne de pasăre și pește.

Fasolea, fasolea, bananele, pâinea cu cereale sunt foarte utile în acest sens - sunt aceste produse care conțin glucide (carboni lenți), care încetinesc procesul de îmbătrânire a creierului. Ar trebui să faci exerciții fizice: chiar și exercițiile minore stimulează saturația sângelui cu oxigen, ceea ce înseamnă că mult mai mult se duce la creier. nutrienți. Este foarte important să stabiliți pentru dvs alimentație adecvată, ale căror reguli de bază sunt o cantitate limitată de dulciuri, precum și varietatea alimentelor: creierului nu-i plac dietele în care trebuie să mănânci același lucru timp de câteva săptămâni.

Numai abordarea corectă propriul stil de viață vă va permite să vă mențineți un creier tânăr și să vă creșteți nivelul IQ.

„Lasă calul să se gândească, are capul mai mare!” - frază familiară?
Și totul pare să fie logic - cu cât creierul este mai mare, cu atât mai inteligent proprietarul său norocos. Și există o mulțime de exemple în acest sens: tot felul de gândaci și gândaci cu un creier de câteva miligrame, șoareci, veverițe și pițioi cu un creier care cântărește doar aproximativ 1 gram, apoi pisici (aproximativ 30 de grame), câini (aproximativ 100 de grame). grame) și maimuțe cu creier cântărind aproximativ 400 de grame. - Ei bine, ei nu pot concura cu băieți deștepți ca tine și mine, care au, în medie, 1400 de grame materie cenusie. Până acum, totul pare să fie corect.

Ei bine, atunci începe confuzia completă: lăsând deoparte tot felul de cai și vaci cu o greutate a creierului de 300-400 de grame, un elefant are o greutate a creierului de peste 5 kg, iar cașaloții au în general mai mult de 7 kg! Wow! Deci iată cine sunt ei - cei mai deștepți și mai înțelepți! Nu!

Se pare că inteligența depinde nu atât de mărimea și greutatea creierului, cât de raportul dintre greutatea acestuia și greutatea totală a întregului corp. Și aici omul nu are egal!

Ei bine, de exemplu: La oameni, raportul dintre greutatea corporală și greutatea creierului este:... Asa de…. 70 kg împărțit la 1,4 kg...deci.... da - de 50 de ori. Dar la o vacă – de 1000 de ori, la un câine – de 500 de ori, la un cimpanzeu – de 120 de ori. Ei bine, dacă numărați balenele „inteligente” și cașalot, se dovedește că greutatea lor corporală depășește greutatea creierului lor de până la 3000 de ori!

În general, singurele și cele mai apropiate rude ale noastre „inteligente” sunt delfinii, greutatea creierului unor specii dintre care ajunge la 1700 de grame, cu o greutate corporală de aproximativ 135 kg.

Dar mă întreb dacă există o diferență în greutatea creierului, ca să spunem așa, în cadrul rasei umane? Se dovedește că da, există!

Hai sa continuăm.
În general, creierul nostru este un lucru destul de consumator de energie și consumator de energie. De exemplu, un creier „odihnitor” consumă 9% din energia totală a corpului și 20% din oxigen, în timp ce un creier „funcțional”, adică un creier gânditor, consumă aproximativ 25% din toți nutrienții care intră în organism și aproximativ 33% necesare organismului oxigen. În general, se dovedește că gândirea nu este foarte profitabilă! Și chiar apare întrebarea: de ce avem nevoie de un creier atât de mare și „voros”?

Se dovedește că, atât în lumea animală, cât și în lumea umană, pentru supraviețuire, pe lângă economisirea energiei, este foarte important un alt factor - timpul de reacție. Și aici este al nostru creier mare foarte la indemana! O persoană îl folosește în esență ca un computer mare și puternic, care se pornește atunci când este necesar să accelereze rapid soluționarea problemelor complexe care necesită stres enorm și reacție rapidă. De aceea, deși creierul nostru este nebun de lacom, este foarte necesar și de neînlocuit.

Deci, cum funcționează acest „computer”?

Se pare că cu creierul nostru situația nu ar putea fi mai simplă - cu cât mai multă „materie cenușie”, cu atât mai bine. Cu toate acestea, după această logică, elefanții ar fi trebuit să devină specia dominantă pe planetă, nu oamenii. Din fericire pentru noi, un creier mai mare nu înseamnă o eficiență mai mare sau abilități cognitive mai bune și, uneori, chiar și opusul. Concepture publică o traducere a unui articol Nautilus în care un specialist sistem nervos Susana Herculano-Husel vorbește despre motivul pentru care creierul nostru este cel mai eficient.

Masa creierului și gândirea

Multă vreme, am crezut că suntem apogeul abilității cognitive între toate animalele. Dar unii s-au săturat Puncte importante Din punctul nostru de vedere, o nominalizare atât de importantă nu este deloc sinonimă cu „apogeul evoluției”. După cum a remarcat Mark Twain în 1903, să presupunem că evoluția este un drum lung care duce la om, ca scop final și cel mai înalt, ar fi la fel de absurd ca să credem că singurul scop al construirii Turnului Eiffel a fost să picteze vârful.

Mai mult decât atât, evoluția nu este sinonimă cu progres, este pur și simplu schimbări în timp. Și oamenii sunt departe de „cea mai tânără”, adică cea mai recentă specie evoluată. De exemplu, peste 500 de specii noi de ciclide (o familie de pești) au apărut în Lacul Victoria (cel mai tânăr dintre marile lacuri africane) de când bazinul său a fost umplut pentru prima dată cu apă în urmă cu 14.500 de ani.

Cu toate acestea, există ceva cu adevărat unic în creierul nostru care îl face capabil să se gândească chiar și la structura sa și la motivele ipotezei supremației sale în raport cu alte tipuri de creier. La urma urmei, noi suntem cei care studiem alte animale, și nu ei pe noi - un argument puternic în favoarea naturii speciale a creierului uman.

Masa cerebrală îmi vine în minte ca fiind cea mai evidentă soluție la puzzle-ul căruia creierul este cel mai potrivit gândire dezvoltată: Dacă creierul este ceea ce face posibile conștiința și cunoașterea, atunci cu cât aveți mai mult, cu atât aveți mai multe abilități cognitive. Dar aici este ușor, după cum se spune, să nu observi elefantul, nu doar la figurat, ci și la propriu: elefantul este o creatură al cărei creier este mai mare decât cel al unui om, dar în același timp nu demonstrează un asemenea complex. și comportament flexibil așa cum facem noi.

Mai mult, punând un semn egal între marime mare creierul și abilitățile cognitive dezvoltate, presupunem că toate creierele sunt „făcute” la fel, adică pornim de la un raport similar între dimensiunea creierului și numărul de neuroni. Dar eu și colegii mei știm deja că creierul tipuri diferite„făcut” altfel.

Primatele au un avantaj clar față de alte mamifere, care a apărut dintr-o confluență de circumstanțe evolutive care le-au permis să crească foarte „economic” numărul de neuroni din creier fără a necesita creșterea semnificativă a dimensiunii medii a celulelor care se observă în cazul altor mamifere. mamifere.

"Buna frumoaso!" De la sfârșitul anilor 1960, psihologii s-au întrebat dacă abilitatea de a te recunoaște într-o oglindă este un semn al inteligenței și al conștiinței de sine.

Deci, pe lângă diferențele în structura creierului diferitelor specii, oamenii de știință cunosc și numărul total de neuroni din unele dintre ele, astfel încât să putem asocia abilități cognitive mai avansate nu doar cu masa creierului, care este puțin grosolană, dar cu numărul de neuroni din el.

În plus, această ipoteză poate fi testată în practică. Total neuronii au devenit următorii opțiune bună răspuns la întrebarea despre adaptabilitatea mai bună a creierului la gândire, indiferent de mărimea creierului. La urma urmei, dacă neuronii sunt cei care dau naștere acțiunilor cognitive conștiente, atunci cantitate mare neuronii vor însemna abilități cognitive mai dezvoltate. Nu-i așa?

Într-adevăr, chiar dacă oamenii de știință credeau anterior că diferențele cognitive dintre specii sunt de natură calitativă, iar unele caracteristici erau în general considerate apanajul exclusiv al oamenilor, acum realizăm că diferențele cognitive dintre ființele umane și alte animale stau mai degrabă în gradul de dezvoltare a acestora. Cu alte cuvinte, noi și animalele avem diferențe cantitative, nu calitative.

Am dezvoltat o abilitate impresionant de sofisticată de a folosi unelte, chiar creăm unelte pentru a face alte unelte, dar... cimpanzeii folosesc ramuri ca unelte pentru a săpa pentru termite, maimuțele învață să folosească greble pentru a obține hrană pe care nu o pot vedea și corbii nu fac doar unelte de sârmă care îi ajută să obțină hrană, ci și le pun deoparte pentru utilizare ulterioară.

Alex, un papagal cenușiu african deținut de psihologul Irene Pepperberg, a învățat să pronunțe cuvinte care simbolizau obiecte, iar cimpanzeii și gorilele, deși nu pot articula sunete din motive anatomice, învață să comunice folosind limbajul semnelor.

Cimpanzeii pot învăța secvențe ierarhice: joacă jocuri în care trebuie să atingă pătratele în ordine crescătoare în raport cu numerele afișate anterior și îndeplinesc cerințele jocului la fel de bine și la fel de repede ca oamenii înalt antrenați. Cimpanzeii și elefanții pot coopera între ei pentru a obține hrană care este inaccesibilă pentru oricare dintre ei în mod individual. Cimpanzeii, precum și alte primate, demonstrează capacitatea de a judeca stările mentale ale altora, o condiție prealabilă necesară pentru capacitatea de a înșela.

Chiar și păsările par să înțeleagă starea mentală a altor indivizi: de exemplu, magpies pot ascunde în mod demonstrativ hrana în prezența unor străini, iar apoi, când străinii pleacă, scot mâncarea și o ascund în altă parte. Cimpanzeii și gorilele, elefanții, delfinii și magiile dau semne că se recunosc într-o oglindă, pe care o folosesc pentru a examina un semn pe care cercetătorii și-au pus-o pe cap în cadrul unui experiment.

Are creierul elefantului african cu adevărat mai mulți neuroni?

Am menționat descoperiri fundamentale care susțin abilitățile cognitive ale unor specii diferite de ale noastre, dar astfel de observații unice nu pot oferi baza pentru comparațiile între specii pe care trebuie să le facem dacă vrem să ne dăm seama ce este ceea ce permite creierul nostru. noi să realizăm fapte cognitive nerealizate de alții. Și aici ne confruntăm cu o altă problemă – de fapt, cea mai mare din lume. în această etapă: Cum să măsurați abilitățile cognitive la mai multe specii și să faceți acest lucru într-un mod care să producă valori comparabile pentru fiecare specie.

În 2014, a fost realizat un studiu care sa axat pe autocontrol (o abilitate cognitivă care se bazează în partea prefrontală, de asociere a cortexului cerebral) la mai multe specii de animale - în principal primate, dar și rozătoare mici, răpitori canini, asiatici. elefant și unele specii de păsări.

Rezultatele studiului au arătat că valoarea cel mai bun mod in corelatie cu comportament corectîn timpul testului de autocontrol, a existat un volum absolut al creierului. Cu excepția elefantului, care, în ciuda faptului că avea cel mai mare creier dintre „participanți”, a fost complet incapabil să ducă la bun sfârșit sarcina.

Există multe motive pentru acest lucru, de la „pur și simplu nu-i păsa de mâncare sau de sarcină” la „Îi plăcea să-i enerveze pe cercetători refuzând să ducă la bun sfârșit sarcina”. (Îmi place să cred că motivul pentru care maimuțelor le este atât de greu să predea acțiuni pe care oamenii le învață foarte repede este pentru că maimuțele se simt insultate de evidența sarcinii: „Hai, vrei să mă mișc să fac asta? Dă-mi ceva mai dificil! Lasă-mă să joc un joc video!”)

Susana Herculano-Husel explorează întrebarea ce face exact creier uman atât de special, permițându-i să efectueze operații mult mai complexe decât cele pentru care animalele demonstrează capacitatea. Fotografii de la TED talk.

Din punctul meu de vedere, eu însumi oportunitate interesantă O explicație pentru rezultatele slabe ale elefantului este că elefantul african pur și simplu nu are toți neuronii prefrontali în cortexul său cerebral care sunt necesari pentru a rezolva o sarcină de autocontrol (cum ar fi cele cu care s-a confruntat în experiment).

Deoarece am recunoscut că creierul primatelor și al rozătoarelor sunt „făcute” diferit și au un număr diferit de neuroni, chiar dacă dimensiunile lor sunt comparabile, am făcut o altă presupunere logică că creierul elefantului african, dacă este construit ca un creier de rozătoare, trebuie să aibă doar 3 miliarde de neuroni în cortexul cerebral și 21 de miliarde de neuroni în cerebel, comparativ cu 16 miliarde și, respectiv, 69 miliarde.

Pe de altă parte, dacă creierul elefantului african este structurat ca creierul primatelor, atunci ar trebui să conțină un număr fabulos de neuroni: 62 de miliarde în cortexul cerebral și 159 de miliarde de neuroni în cerebel. Dar elefanții, desigur, nu sunt nici primate, nici rozătoare; Ele aparțin superordinului Afrotheria, la fel ca și o serie de animale mici, cum ar fi săritorul cu urechi lungi și alunița de aur, care au fost studiate anterior și, ca urmare a acestor studii, oamenii de știință au ajuns la concluzia că creierul lor funcționează foarte similar cu creierul rozătoarelor.

De ce să cheltuiți 100.000 de dolari când un cuțit de măcelar va funcționa?

Asa de , Este adevărat că creierul elefantului african, care este de trei ori mai greu decât al nostru, conține mai mulți neuroni? Dacă acest lucru se dovedește a fi adevărat, atunci ipoteza mea că capacitatea cognitivă este o valoare derivată din numărul de neuroni va fi respinsă.

Dar dacă se dovedește că creierul uman are semnificativ mai mulți neuroni decât creierul elefantului african, care este mult mai mare ca dimensiune, atunci acest lucru va susține presupunerea mea că cea mai simplă explicație pentru abilitățile cognitive specia umana este un număr remarcabil de neuroni din creier care nu se mai observă la nicio specie, indiferent de mărimea caracteristică a creierului. În special, mă așteptam ca numărul de neuroni din cortexul cerebral uman să fie mai mare decât în cortexul cerebral al elefantului african.

Presupunerea mea s-a bazat pe logica surselor științelor cognitive, care au proclamat mult timp cortexul cerebral (sau, mai precis, partea prefrontală a cortexului cerebral) ca singura „reședință” a conștiinței și, prin urmare: gândire abstractă, luarea deciziilor complexe și planificarea acțiunilor viitoare.

Cu toate acestea, practic, întreg cortexul cerebral este conectat la cerebel prin bucle de comunicare care conectează „dispozitivele” de procesare a informațiilor ale cortexului și cerebelului între ele, iar din ce în ce mai multe cercetări au sugerat că cerebelul este implicat în funcția cognitivă a cortexului cerebral. . Astfel, putem spune că aceste structuri funcționează în tandem. Și din moment ce aceste structuri împreună au cel mai mare număr neuronii din creier, performanța cognitivă ar trebui să se coreleze la fel de bine cu numărul de neuroni din tot creierul, din cortexul cerebral și din cerebel.

Un galon de supă de creier

Emisfera creierului unui elefant african cântărește 2,5 kilograme și asta însemna că ar trebui tăiată în sute de bucăți mici pentru a procesa și număra neuronii, deoarece transformarea creierului în supă pentru a determina numărul de neuroni se poate face doar cu bucăți de țesut nu mai mare de 3-5 grame fiecare. Am vrut ca reducerile să fie făcute sistematic, și nu așa cum a dictat Dumnezeu. A apărut întrebarea despre cel mai potrivit instrument.

Susana Herculo-Husel și-a dezvoltat propria metodă de numărare a numărului de neuroni țesut nervos: Pentru a face acest lucru, un fragment de creier este expus la un solvent care dizolvă membranele celulare, dar lasă nucleii intacți. Se dovedește a fi un fel de „ciorbă”. Comoditatea numărării boabelor în el este asigurată de faptul că, dacă îl scuturați bine, boabele vor fi distribuite aproape uniform în el. După aceasta, va fi posibil să numărați numărul de nuclei neuronilor în 4-5 picături și să extrapolați rezultatul la întregul volum - aproximativ BANDĂ pe baza de materialeTED.

Am folosit un tăietor convențional pentru a obține o serie de secțiuni subțiri din emisfera creierului uman pentru cercetare. Dispozitivul de tăiere era convenabil pentru separarea girului cortical, dar avea un dezavantaj semnificativ: a rămas prea multă materie cerebrală pe cuțitul în formă de disc, ceea ce a făcut dificilă determinarea numărului exact de celule din emisferă. Dacă am fi vrut să știm numărul total neuronii din creierul elefantului, trebuia să-l tăiem manual în bucăți mai groase pentru a minimiza pierderea inevitabilă până la punctul de neglijare.

Într-o bună dimineață, fiica mea și cu mine (abia începuseră vacanțele școlare) am mers la magazinul de hardware în căutarea unui suport în formă de L care să servească drept un stabil, plat, forma corectă cadru pentru tăierea creierului unui elefant, precum și cel mai lung cuțit care poate fi ținut într-o mână.

A fost o aventură pe care un adolescent nu o putea rata, pentru că ani mai târziu avea să spună: „Hei, mamă, îți amintești când am tăiat creierul de elefant?” După ce am cumpărat tot ce aveam nevoie și l-am adus acasă în siguranță, ne-am apucat de treabă: mai întâi am tăiat armătura structurală din suportul în formă de L, apoi am plasat creierul elefantului în el. Desigur, există mașini care costă sute de mii de dolari care ar face această treabă în cel mai perfect mod, dar de ce să cheltuiești atât de mulți bani când un cuțit de măcelar obișnuit de mână va face treaba?

Am așezat emisfera plat pe suprafața de lucru și am poziționat-o între cele două suporturi de suport. Unul dintre elevi a ținut suporturile pe loc, în timp ce eu am ținut emisfera cu mâna stângă și am tăiat-o ferm, dar cu grijă. Câteva tăieturi mai târziu, am avut în mâinile noastre un creier de elefant complet tăiat și gata de procesat: 16 secțiuni prin cortexul cerebral, opt prin cerebel, precum și un întreg tulpina cerebrală și un bulb olfactiv imens care cântărește 20 de grame ( De 10 ori mai greu decât creierul unui șobolan), totul a fost așezat separat.

Numărarea neuronilor. Susana Herculano-Husel și studenții ei au tăiat creierul de elefant prezentat în această fotografie pentru a determina numărul de neuroni pe care îi conține și pentru a-l compara cu cel al creierului uman.

Aceasta a fost cea mai mare cantitate de material pe care am procesat-o vreodată. O persoană care procesează un fragment pe zi ar cheltui tot anul să analizeze un astfel de volum și să lucreze șapte zile pe săptămână. Era evident că era nevoie de lucru în grup, mai ales că îmi doream rezultate în decurs de șase luni. Dar chiar și cu o mică armată de asistenți, formată din studenți, munca a durat foarte mult: au trecut două luni și am procesat doar o zecime din emisfera creierului elefantului. Trebuia inventat ceva.

Apoi, trebuia să separăm structurile interne (striatul, talamusul, hipocampul) de cortex, apoi tăiem cortexul în bucăți mai mici pentru procesare și apoi separam fiecare dintre acele piese în substanță cenușie și albă. În general, am ajuns să avem 381 de bucăți de țesătură, dintre care majoritatea cântăreau de câteva ori mai mult de 5 grame, adică cât de mult se poate procesa la un moment dat.

Principiile capitalismului au fost de folos. Am făcut câteva calcule și am constatat că aveam 2.500 de dolari „în plus” – aproximativ un dolar pe gram de țesut de prelucrat. Am adunat o echipă și le-am făcut o ofertă: oricine poate ajuta cu munca și, în același timp, primește o recompensă financiară pentru aceasta. S-au format rapid parteneriate mici: un student a mărunțit materialul, altul a făcut numărătoarea și ambii au împărțit veniturile. Lucrarea a mers ca prin farmec.

Soțul meu, venind la laborator, a fost uimit de mulțimea prietenoasă de studenți, vorbind animat între ei și în același timp muncind cu sârguință (în mare parte studenții lucrau în ture, deoarece laboratorul era destul de mic). Jairo Porfirio a preluat o mare parte din munca de colorare a anticorpilor, iar eu am făcut numărarea microscopică a neuronilor și în doar șase luni procesasem întreaga emisferă a creierului elefantului african - exact așa cum era planificat.

Și câștigătorul...

Asculta! Creierul elefantului african are mai mulți neuroni decât creierul uman. Și nu doar puțin mai mult: de trei ori mai mult - 257 de miliarde față de 86 de miliarde ale noastre. Dar - și acesta este un dar foarte mare - 98 la sută dintre acești neuroni au fost localizați în cerebel, în partea din spate a creierului. La orice alt mamifer pe care l-am studiat, cerebelul conținea, de asemenea, majoritatea neuronilor, dar niciodată mai mult de 80 la sută.

Distribuția extraordinară a neuronilor în creierul elefantului african a lăsat cortexul cerebral cu aproximativ 5,6 miliarde de neuroni. În ciuda dimensiunii cortexului cerebral al elefantului african, cei 5,6 miliarde de neuroni ai săi palesc în comparație cu media de 16 miliarde de neuroni concentrați în cortexul cerebral uman mult mai mic.

Deci, avem răspunsul pe care îl căutam: nu, creierul uman nu conține mai mulți neuroni decât creierul de elefant, mult mai mare, dar cortexul cerebral uman are de trei ori mai mulți neuroni decât cortexul cerebral mai mare de elefant. Evident, numărul imens de neuroni din creierul elefantului nu îl ajută în dezvoltarea abilităților cognitive. Acest lucru ne dă dreptul să spunem că numărul de neuroni din cerebel nu este un factor decisiv în determinarea celei mai bune potriviri a creierului pentru gândire. .

Se dovedește că rămâne doar cortexul cerebral. Natura a efectuat experimentul de care aveam nevoie, dovedind că nu există nicio legătură între numărul de neuroni din cortexul cerebral și numărul de neuroni din cerebel. Abilitățile cognitive superioare ale oamenilor pot fi explicate (și aceasta este singura explicație) pur și simplu prin numărul impresionant de mare de neuroni din cortexul nostru cerebral.

Deși în prezent nu avem măsurătorile capacității cognitive necesare pentru a compara toate speciile de mamifere sau chiar cele pentru care cunoaștem numărul de neuroni din cortexul lor cerebral, putem deja să facem presupuneri testabile pe baza acestor numere. Dacă numărul absolut de neuroni din cortexul cerebral este principalul factor limitator în dezvoltarea abilităților cognitive ale unei specii, atunci sugerez ca clasificarea conform acestui indicator să arate astfel:

Și acest lucru pare mai plauzibil decât clasificarea actuală după masa creierului, care plasează, de exemplu, girafa deasupra primatelor. În această interpretare, ierarhia arată astfel:

Se dovedește că există o explicație simplă pentru ce creierul uman, și numai el, poate fi în același timp atât de asemănător cu creierul altor specii în limitele sale evolutive și atât de diferit de ele, dându-ne capacitatea de a specula. despre propriile noastre origini materiale și metafizice.

În primul rând, suntem primate, iar acest lucru ne oferă avantajul cantitati mari neuronii „împachetati” într-un mic cortex cerebral. Și în al doilea rând, mulțumită inovațiilor tehnologice introduse de strămoșii noștri, am evitat limitările energetice care sunt responsabile pentru faptul că alte animale au mai puțini neuroni în cortexul cerebral (la urma urmei, acesta este singurul număr pe care își pot „permi” supravieţui). dieta stricta V animale sălbatice).

Ce avem, până la urmă, și alte animale să nu aibă? Eu susțin că asta este o cantitate mare neuronii din cortexul cerebral, cei mai mari în comparație cu speciile cunoscute în prezent. Deci, ce facem ca nici un alt animal nu ne-a permis să adunăm atât de mulți neuroni într-un singur loc?

Răspunsul, mi se pare, este foarte simplu: ne gătim singuri mâncarea. Adică suntem capabili să furnizăm creierului nostru nutriția necesară dezvoltării sale, ceea ce nu se poate spune despre animalele din sălbăticie. Iar creierul nostru consumă multă energie (aproximativ 25% din toată energia pe care o primim din alimente). Astfel, prin simplificarea procesului de obținere a alimentelor și făcându-l mai echilibrat și mai hrănitor, omul a contribuit la dezvoltarea creierului său, iar creierul, la rândul său, a contribuit la dezvoltarea societății umane.

Despre autor: Susana Herculano-Huzel este o specialistă în sistemul nervos din Brazilia. Este conferențiar și șef al laboratorului anatomie comparată Institutul de Științe Biomedicale al Institutului Federal din Rio de Janeiro.

Creierul elefantului este cel mai mare creier dintre toate mamiferele terestre care trăiesc pe planeta noastră. Este situat în partea din spate a capului și ocupă o mică parte din volumul craniului. Să luăm în considerare principalele caracteristici și trăsături ale creierului acestor animale și, de asemenea, să-l comparăm cu creierul uman.

Tipuri de elefanți

În prezent, trei specii ale acestor animale trăiesc pe planeta noastră:

elefanti africani. Ei trăiesc în cea mai mare parte a Africii și sunt cei mai mulți Frumoasa priveliste animalele pământești. Exemplarele mari ale acestor animale ating 7,5 metri lungime, 3,3 metri înălțime și cântăresc până la 6 tone. Colții acestei specii de elefanți cresc pe tot parcursul vieții, atât la masculi, cât și la femele. Elefantul african are urechi mari pentru a elibera mai multă căldură în atmosferă. Această specie este pe cale de dispariție din cauza braconajului.
Elefanții indieni. Această specie de elefant trăiește în principal în India. Exemplarele sale cresc până la 6,4 m lungime și până la 2-3,5 m înălțime. Elefantul are o culoare gri închis. Ocupă un loc important în cultura indiană.
Elefanții asiatici. Acești elefanți sunt cei mai mari, ajung la 6,4 m lungime și 3 m înălțime adult- în termen de 5 tone. Spre deosebire de elefantul african, aceștia au urechi mici care se mișcă constant pentru a răci capul animalului. Majoritatea masculilor nu au colți.

Câteva fapte despre creierul elefantului

Să dăm fapte importante care caracterizează creierul celor mai mari animale terestre de pe planetă:

creierul vițeilor de elefant nou-născuți reprezintă 35% din masa creierului unui animal adult;
elefanții sunt printre cele mai inteligente animale de pe Pământ;
creierul unui mascul african are o masă de 4,2 până la 5,4 kilograme, în timp ce creierul unei femele africane cântărește 3,6-4,3 kilograme;
Procesul de dezvoltare a creierului la elefanți este similar cu cel al oamenilor.

Importanța dimensiunii creierului

Deși creierul elefantului este cel mai mare dintre orice mamifer de pe Pământ, el ocupă doar o zonă mică în partea din spate a capului animalului. Dacă luăm raportul dintre greutatea creierului și greutatea corporală, se dovedește că această cifră pentru elefanți va fi mai mică decât pentru oameni. Oricum ar fi, elefantul este singurul animal, alături de primate și cașalot, care are un raport destul de mare între dimensiunea creierului și dimensiunea corpului.

Dimensiunea creierului este important, deoarece se corelează cu flexibilitatea gândirii animalului sau, după cum se spune, cu inteligența acestuia și determină, de asemenea, structurile și relațiile sociale complexe din populația acestor animale.

Cât de mult cântărește creierul la bărbați și femei?

Atât la elefanții africani, cât și la cei indieni, dimensiunea creierului depinde dacă individul este bărbat sau femeie. Greutatea creierului masculilor elefanți africani este cu 0,6-1,1 kg mai mare decât greutatea femelelor din această specie și se ridică la 4,2-5,4 kg. Este important de menționat că această diferență în greutatea creierului animalelor nu le afectează în niciun fel abilitățile mentale.

Multe studii despre comportamentul elefanților au demonstrat un comportament destul de inteligent al elefanților femele, care nu sunt în niciun fel inferioare elefanților masculi. Acest lucru se explică prin faptul că nu greutatea creierului în sine este importantă pentru comportamentul inteligent, ci raportul dintre masa acestuia și greutatea corporală. Deoarece femelele elefanți sunt, de regulă, mai mici ca mărime decât masculii, diferența în acest raport este practic zero. În plus, conștiința însăși la femele este foarte diferită de cea a bărbaților, deoarece acestea sunt atașate de mamele lor și, pornind de la copilărie timpurie, formează legături stabile cu alte femele din turma lor, pe care le mențin pe tot parcursul vieții. Masculii sunt nomazi mai solitari.

Dezvoltarea creierului

Este interesant de observat că creierul elefanților se dezvoltă în mod similar cu creierul primatelor, inclusiv al oamenilor. Elefanții și oamenii se nasc cu o masă cerebrală mică: la un elefant este de 35% din masa creierului adult, iar la om este de 26%.

Aceste cifre sugerează că există un potențial pentru o dezvoltare semnificativă a creierului la animale pe măsură ce cresc. Pe măsură ce masa creierului crește, diferite abilități, inclusiv cele mentale, sunt dezvoltate activ la elefanții tineri. Studiile efectuate asupra comportamentului elefanților, precum și asupra anatomiei creierului lor, indică faptul că elefanții sunt animale foarte inteligente.

Elefanții sunt animale inteligente

Mulțumită creier dezvoltat elefanții își amintesc locația oazelor cu apă în perioadele de secetă și sunt capabili să recunoască oasele rudelor lor moarte. Ei pot chiar să iubească. Elefanții sunt capabili să identifice, periculoși această persoană pentru ei sau nu, deoarece animalele disting oamenii din diferite grupuri etnice, distinge între limbile umane, vârstă și sex. Delfinii și balenele au abilități similare. S-a observat că elefanții tineri învață de la rudele lor mai în vârstă de-a lungul vieții.

De exemplu, o populație de elefanți africani trăiește în apropierea teritoriului în care trăiesc triburile Maasai. Elefanții se tem de oamenii acestui trib, deoarece adesea izbucnesc conflicte între animale și masai din cauza lipsei de resurse vitale, care este Problemă comună in Africa. Animalele au învățat să recunoască mirosul și culoarea roșie a hainelor oamenilor tribului.

Oamenii de știință scoțieni de la Universitatea St. Andrews au descoperit că creier dezvoltat elefanții le permite să înțeleagă multe gesturi umane fără antrenament prealabil. Această descoperire fantastică plasează elefanții pe primul loc printre animalele capabile să înțeleagă limbajul semnelor uman. Datorită acestei abilități a animalelor, acestea au fost domesticite și s-a stabilit o puternică legătură prietenoasă între elefant și proprietarul său, în ciuda pericolului elefantului și a dimensiunii sale mari.

Comparație între creierul de elefant și uman

Dacă capacitățile mentale depind doar de masa creierului, atunci știind cât cântărește creierul unei persoane (aproximativ 1,4 kg), s-ar putea spune că este mult mai prost decât un elefant, deoarece creierul animalului cântărește de 3-3,5 ori mai mult.

De asemenea, capacitățile mentale nu pot fi echivalate cu raportul dintre creier și mase corporale. De exemplu, pentru un om această cifră este de 1/40, iar pentru un elefant - 1/560, dar pentru păsările mici raportul este de 1/12.

Diferența de capacități mentale nu este asociată cu masa sau volumul creierului unui elefant și al unei persoane, ci cu caracteristici structurale. Majoritatea oamenilor de știință sunt înclinați să creadă că abilitățile mentale umane sunt asociate cu structura complexă a cortexului său. emisfere cerebrale creierul, care include 16 miliarde de neuroni, iar în acest indicator depășește semnificativ creierul oricărui animal, inclusiv al elefantului, care are de 3 ori mai puțini neuroni în cortexul său decât un om. Fiecare neuron uman este capabil să formeze zeci de mii de conexiuni cu alții. În plus, toți neuronii creierului sunt împachetati în mai multe straturi, ceea ce duce la o creștere a densității lor în comparație cu creierul elefantului.

În ceea ce privește elefantul, trebuie menționat că structura cortexului său cerebral este diferită de cea a primatelor. În special, conține un număr mai mare de tipuri de celule, care, conform oamenilor de știință, joacă un rol rol importantîn manifestare abilități mentale aceste animale.