What is so special about the human brain? | Suzana Herculano-Houzel

Překladatel: japrece neasi Korektor: Magdalena Schneiderová

What is so special about the human brain?

Co je na lidském mozku tak zvláštního?

Why is it that we study other animals

Proč je to tak, že studujeme jiné živočichy,

instead of them studying us?

namísto aby oni studovali nás?

What does a human brain have or do

Co má nebo dělá lidský mozek

that no other brain does?

a žádný jiný nedokáže?

When I became interested in these questions about 10 years ago,

Když jsem se o tyto otázky asi před 10 lety začala zajímat,

scientists thought they knew what different brains were made of.

vědci se domnívali, že ví, z čeho jsou různé mozky utvořeny.

Though it was based on very little evidence,

I když pro to měli velmi málo důkazů,

many scientists thought that all mammalian brains,

mnozí vědci se domnívali, že všechny savčí mozky

including the human brain,

včetně lidského mozku,

were made in the same way,

byly utvořeny stejným způsobem,

with a number of neurons that was always

s počtem neuronů, který byl vždy

proportional to the size of the brain.

úměrný velikosti mozku.

This means that two brains of the same size,

To znamená, že dva mozky stejné velikosti,

like these two, with a respectable 400 grams,

jako tyto dva, s úctyhodnými 400 gramy,

should have similar numbers of neurons.

by měly mít stejný počet neuronů.

Now, if neurons are the functional

Pokud jsou neurony funkční

information processing units of the brain,

jednotky mozku pro zpracování informací,

then the owners of these two brains

pak by měli mít vlastníci těchto dvou mozků

should have similar cognitive abilities.

podobné kognitivní schopnosti.

And yet, one is a chimp,

A přesto, jeden je šimpanz,

and the other is a cow.

a druhý je kráva.

Now maybe cows have a really rich

Krávy mají možná opravdu bohatý

internal mental life and are so smart

vnitřní duševní život a jsou tak inteligentní,

that they choose not to let us realize it,

že nám to nechtějí dát najevo,

but we eat them.

ale my je jíme.

I think most people will agree

Myslím, že většina lidí bude souhlasit,

that chimps are capable of much more complex,

že šimpanzi jsou schopni mnohem složitějšího,

elaborate and flexible behaviors than cows are.

propracovanějšího a pružnějšího chování než krávy.

So this is a first indication that the

Takže toto je první náznak, že scénář

"all brains are made the same way" scenario

"všechny mozky jsou vytvořeny stejným způsobem"

is not quite right.

není zcela správný.

But let's play along.

Ale pojďme hrát dál.

If all brains were made the same way

Pokud jsou všechny mozky vytvořeny stejným způsobem

and you were to compare animals with brains of different sizes,

a měli bychom porovnat živočichy s mozky různých velikostí,

larger brains should always have more neurons

tak větší mozky by měly mít vždy více neuronů

than smaller brains, and the larger the brain,

než menší mozky, a čím větší mozek,

the more cognitively able its owner should be.

tím více kognitivně schopný by jeho majitel měl být.

So the largest brain around should also be

Takže vůbec největší mozek by měl mít

the most cognitively able.

největší kognitivní schopnosti.

And here comes the bad news:

A teď ta špatná zpráva:

Our brain, not the largest one around.

Náš mozek není ten největší.

It seems quite vexing.

To se zdá být poněkud matoucí.

Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos,

Náš mozek váží mezi 1,2 a 1,5 kg,

but elephant brains weigh between four and five kilos,

ale mozek slona váží mezi čtyřmi a pěti kilogramy,

and whale brains can weigh up to nine kilos,

a mozek velryby může vážit až devět kilogramů.

which is why scientists used to resort to saying

Proto si vědci zvykli uchylovat se k tomu,

that our brain must be special

že náš mozek musí být výjimečný,

to explain our cognitive abilities.

aby vysvětlili naše kognitivní schopnosti.

It must be really extraordinary,

Musí být skutečně mimořádný,

an exception to the rule.

výjimka potvrzující pravidlo.

Theirs may be bigger, but ours is better,

Ostatní mozky mohou být větší, ale náš je lepší.

and it could be better, for example,

Například v tom,

in that it seems larger than it should be,

že se zdá být větší, než by měl být,

with a much larger cerebral cortex than we should have

s mnohem větším množstvím mozkové kůry, než bychom měli mít

for the size of our bodies.

vzhledem k velikosti našeho těla.

So that would give us extra cortex

To nám poskytuje nějakou mozkovou kůru navíc,

to do more interesting things than just operating the body.

díky které můžeme dělat zajímavější věci, než jen ovládat své tělo.

That's because the size of the brain

Je to proto, že velikost mozku

usually follows the size of the body.

je obvykle úměrná velikosti těla.

So the main reason for saying that

Takže hlavní důvod pro tvrzení:

our brain is larger than it should be

"náš mozek je větší, než by měl být"

actually comes from comparing ourselves

ve skutečnosti pochází z porovnávání nás

to great apes.

a lidoopů.

Gorillas can be two to three times larger than we are,

Gorily mohou být dvakrát až třikrát větší než my,

so their brains should also be larger than ours,

takže i jejich mozky by měly být větší, než naše.

but instead it's the other way around.

Ale je to přesně naopak.

Our brain is three times larger than a gorilla brain.

Náš mozek je třikrát větší než mozek gorily.

The human brain also seems special

Lidský mozek je také zvláštní

in the amount of energy that it uses.

množstvím energie, kterou spotřebuje.

Although it weighs only two percent of the body,

I když váží jen dvě procenta z celkové hmotnosti těla,

it alone uses 25 percent of all the energy

sám využívá 25 procent z energie,

that your body requires to run per day.

kterou vaše tělo vyžaduje za den.

That's 500 calories out of a total of 2,000 calories,

To je 500 kalorií z celkem 2 000 kalorií,

just to keep your brain working.

jen aby váš mozek pracoval.

So the human brain is larger than it should be,

Lidský mozek je tedy větší, než by měl být,

it uses much more energy than it should,

a využívá mnohem více energie, než by měl.

so it's special.

Takže je zvláštní.

And this is where the story started to bother me.

A to je to, co mě začalo trápit.

In biology, we look for rules

V biologii hledáme pravidla,

that apply to all animals and to life in general,

která platí pro všechny živočichy a pro život obecně.

so why should the rules of evolution

Tak proč by měla pravidla evoluce

apply to everybody else but not to us?

platit pro všechny ostatní, ale ne pro nás?

Maybe the problem was with the basic assumption

Možná, že problém je v základním předpokladu,

that all brains are made in the same way.

že všechny mozky jsou vytvořeny stejně.

Maybe two brains of a similar size

Možná dva mozky podobné velikosti

can actually be made of very different numbers of neurons.

mohou být vytvořeny z velmi různého počet neuronů.

Maybe a very large brain

Možná, že velmi velký mozek

does not necessarily have more neurons

nemusí mít nutně více neuronů

than a more modest-sized brain.

než mozek mnohem skromnějších rozměrů.

Maybe the human brain actually has the most neurons

Možná že má lidský mozek ve skutečnosti víc neuronů

of any brain, regardless of its size,

než kterýkoli jiný mozek, bez ohledu na jeho velikost,

especially in the cerebral cortex.

a to zejména v mozkové kůře.

So this to me became

Z tohoto pro mě vznikla ta nejdůležitější otázka:

the important question to answer:

how many neurons does the human brain have,

"Kolik neuronů má lidský mozek

and how does that compare to other animals?

a kolik je to v porovnání s mozky jiných živočichů?"

Now, you may have heard or read somewhere

Možná jste někde slyšeli nebo četli,

that we have 100 billion neurons,

že máme 100 miliard neuronů.

so 10 years ago, I asked my colleagues

Před 10 lety jsem se ptala kolegů

if they knew where this number came from.

jestli ví, kde se vzalo toto číslo?

But nobody did.

Nikdo nevěděl.

I've been digging through the literature

Pátrala jsem v literatuře

for the original reference for that number,

po původním odkazu na toto číslo,

and I could never find it.

ale nikde jsem ho nenašla.

It seems that nobody had actually ever counted

Zdá se, že nikdo vlastně nikdy nespočítal

the number of neurons in the human brain,

počet neuronů v lidském mozku.

or in any other brain for that matter.

A když na to přijde, tak ani v žádném jiném.

So I came up with my own way to count cells in the brain,

Tak jsem přišla s vlastní metodou, jak spočítat buňky v mozku.

and it essentially consists of

V podstatě jde o to,

dissolving that brain into soup.

rozpustit mozek na polévku.

It works like this:

Funguje to následovně:

You take a brain, or parts of that brain,

vezmete mozek nebo jeho částí

and you dissolve it in detergent,

a rozpustíte je v saponátu,

which destroys the cell membranes

který zničí buněčné membrány,

but keeps the cell nuclei intact,

ale zachová neporušená jádra buněk,

so you end up with a suspension of free nuclei

takže získáte suspenzi volných jader,

that looks like this,

která vypadá takto -

like a clear soup.

- jako čirá polévka.

This soup contains all the nuclei

Tato polévka obsahuje všechna jádra,

that once were a mouse brain.

která kdysi byla myším mozkem.

Now, the beauty of a soup is that because it is soup,

Krása polévky je v tom, že to je polévka,

you can agitate it and make those nuclei

kterou můžete míchat a zařídit, aby byla jádra

be distributed homogeneously in the liquid,

rovnoměrně rozložena v tekutině.

so that now by looking under the microscope

Teď pod mikroskopem, při pohledu

at just four or five samples of this homogeneous solution,

na jen čtyři nebo pět vzorků tohoto roztoku,

you can count nuclei, and therefore tell

lze spočítat jádra a určit tak,

how many cells that brain had.

kolik měl mozek buněk.

It's simple, it's straightforward,

Je to jednoduché, přímočaré

and it's really fast.

a opravdu rychlé.

So we've used that method to count neurons

Použili jsme tuto metodu ke spočítání neuronů

in dozens of different species so far,

v tuctech různých živočišných druhů

and it turns out that all brains

a ukazuje se, že všechny mozky

are not made the same way.

nejsou vytvořeny stejným způsobem.

Take rodents and primates, for instance:

Vezměme si například hlodavce a primáty:

In larger rodent brains, the average size

V mozcích větších hlodavců se průměrná velikost

of the neuron increases,

neuronu zvětšuje,

so the brain inflates very rapidly

takže se mozek rychle nahustí

and gains size much faster than it gains neurons.

a zvětšuje se mnohem rychleji, než získává neurony.

But primate brains gain neurons

Ale mozek primátů získává neurony,

without the average neuron becoming any larger,

aniž by se průměrná velikost neuronu zvětšovala,

which is a very economical way

což je velmi úsporný způsob,

to add neurons to your brain.

jak přidat neurony do mozku.

The result is that a primate brain

Výsledkem je, že primátí mozek

will always have more neurons than a rodent brain of the same size,

bude mít vždy více neuronů, než mozek hlodavce o stejné velikosti,

and the larger the brain,

a čím větší mozek,

the larger this difference will be.

tím větší bude tento rozdíl.

Well, what about our brain then?

A co náš mozek?

We found that we have, on average,

Zjistili jsme, že máme v průměru

86 billion neurons,

86 miliard neuronů, ze kterých je

16 billion of which are in the cerebral cortex,

16 miliard v mozkové kůře.

and if you consider that the cerebral cortex

Když uvážíte, že mozková kůra

is the seat of functions like

je sídlem funkcí jako

awareness and logical and abstract reasoning,

povědomí a logické a abstraktní myšlení,

and that 16 billion is the most neurons

a že 16 miliard je nejvíce neuronů

that any cortex has,

kolik kterákoli mozková kůra má,

I think this is the simplest explanation

je to podle mě nejjednodušší vysvětlení

for our remarkable cognitive abilities.

našich pozoruhodných kognitivních schopností.

But just as important is what the 86 billion neurons mean.

Ale stejně důležité je, co znamená 86 miliard neuronů.

Because we found that the relationship

Protože jsme zjistili, že vztah

between the size of the brain and its number of neurons

mezi velikostí mozku a počtem jeho neuronů

could be described mathematically,

lze vyjádřit matematicky.

we could calculate what a human brain

Mohli bychom vypočítat, jak by lidský mozek

would look like if it was made like a rodent brain.

vypadal, kdyby byl utvořen jako mozek hlodavce.

So, a rodent brain with 86 billion neurons

Takže, mozek hlodavce s 86 miliardami neuronů

would weigh 36 kilos.

by vážil 36 kilo.

That's not possible.

To není možné.

A brain that huge would be crushed

Tak obrovský mozek by byl rozmačkán

by its own weight,

svou vlastní hmotností

and this impossible brain would go

a musel by být v těle

in the body of 89 tons.

vážícím 89 tun.

I don't think it looks like us.

Nemyslím si, že tento popis na nás sedí.

So this brings us to a very important conclusion already,

To nás tedy konečně přivádí k velmi důležitému závěru,

which is that we are not rodents.

a sice, že nejsme hlodavci.

The human brain is not a large rat brain.

Lidský mozek není velký krysí mozek.

Compared to a rat, we might seem special, yes,

Ve srovnání s krysou se můžeme jevit výjimeční, ano,

but that's not a fair comparison to make,

ale to není správné srovnání

given that we know that we are not rodents.

vzhledem k tomu, že víme, že nejsme hlodavci.

We are primates,

Jsme primáti,

so the correct comparison is to other primates.

takže správné srovnání je vůči ostatním primátům.

And there, if you do the math,

A nyní, když si to spočítáte,

you find that a generic primate

zjistíte, že typický primát

with 86 billion neurons

s 86 miliardami neuronů,

would have a brain of about 1.2 kilos,

by měl mít mozek vážící asi 1,2 kg.

which seems just right,

To se zdá být tak akorát,

in a body of some 66 kilos,

v těle vážícím kolem 66 kilogramů,

which in my case is exactly right,

což je v mém případě naprosto přesné.

which brings us to a very unsurprising

To nás přivádí k velmi nepřekvapivému,

but still incredibly important conclusion:

ale nesmírně důležitému závěru:

I am a primate.

Já jsem primát.

And all of you are primates.

A vy všichni jste primáti.

And so was Darwin.

A Darwin byl taky primát.

I love to think that Darwin would have really appreciated this.

Ráda si myslím, že by to Darwin opravdu ocenil.

His brain, like ours,

Jeho mozek, stejně jako náš, byl vytvořen

was made in the image of other primate brains.

na stejných principech, jako mozky ostatních primátů.

So the human brain may be remarkable, yes,

Tedy lidský mozek může být výjimečný, ano,

but it is not special in its number of neurons.

ale ne v počtu neuronů.

It is just a large primate brain.

Je to jen velký mozek primáta.

I think that's a very humbling and sobering thought

Myslím, že je to velmi pokorná a střízlivá myšlenka,

that should remind us of our place in nature.

která by nám měla připomenout naše místo v přírodě.

Why does it cost so much energy, then?

Proč to ale stojí tolik energie?

Well, other people have figured out

Jiní lidé zjistili,

how much energy the human brain

kolik energie lidský mozek

and that of other species costs,

a mozky jiných druhů spotřebují.

and now that we knew how many neurons

A teď, když jsme zjistili z kolika neuronů

each brain was made of, we could do the math.

se každý mozek skládá, můžeme si vše spočítat.

And it turns out that both human

A ukazuje se, že lidský mozek

and other brains cost about the same,

spotřebuje zhruba stejně jako ostatní.

an average of six calories per billion neurons per day.

V průměru šest kalorií na miliardu neuronů za den.

So the total energetic cost of a brain

Takže celkové energetické náklady mozku

is a simple, linear function

jsou jednoduchou lineární funkcí

of its number of neurons,

počtu neuronů

and it turns out that the human brain

a ukazuje se, že lidský mozek

costs just as much energy as you would expect.

má náklady na energii přesně tak vysoké, jak byste očekávali.

So the reason why the human brain

Takže důvod, proč lidský mozek

costs so much energy is simply because

spotřebuje tolik energie, je ten,

it has a huge number of neurons,

že má obrovský počet neuronů.

and because we are primates

Protože jsme primáti,

with many more neurons for a given body size

s mnohem více neurony na velikost těla,

than any other animal,

než má jakýkoli jiný živočich,

the relative cost of our brain is large,

relativní náklady našeho mozku jsou velké,

but just because we're primates, not because we're special.

ale jen proto, že jsme primáti, ne proto, že jsme výjimeční.

Last question, then:

Tedy poslední otázka:

how did we come by this remarkable number of neurons,

Jak jsme přišli k tomuto pozoruhodnému počtu neuronů,

and in particular, if great apes

a proč lidoopi, když

are larger than we are,

jsou větší než my,

why don't they have a larger brain than we do, with more neurons?

nemají větší mozek než my, s více neurony?

When we realized how much expensive it is

Když jsme si uvědomili, jak drahé je

to have a lot of neurons in the brain, I figured,

mít spoustu neuronů v mozku, napadlo mě,

maybe there's a simple reason.

že možná existuje jednoduchý důvod.

They just can't afford the energy

Nemohou si dovolit vynakládat tolik energie,

for both a large body and a large number of neurons.

na velké tělo i velký počet neuronů.

So we did the math.

Takže jsme udělali výpočty.

We calculated on the one hand

Na jedné straně jsme spočítali,

how much energy a primate gets per day

kolik energie získá primát za den,

from eating raw foods,

pojídáním syrové potravy

and on the other hand, how much energy

a na straně druhé, kolik energie

a body of a certain size costs

spotřebuje tělo určité velikosti

and how much energy a brain of a certain number of neurons costs,

a kolik energie spotřebuje mozek s určitým počet neuronů.

and we looked for the combinations

Podívali jsme se na kombinace

of body size and number of brain neurons

tělesné velikosti a počtu mozkových neuronů,

that a primate could afford

které si primáti mohou dovolit,

if it ate a certain number of hours per day.

stráví-li určitý počet hodin ze dne jedením.

And what we found is that

A zjistili jsme, že

because neurons are so expensive,

protože neurony jsou tak drahé,

there is a tradeoff between body size and number of neurons.

existuje tu kompromis mezi velikostí těla a počtem neuronů.

So a primate that eats eight hours per day

Takže primát, který jí osm hodin denně,

can afford at most 53 billion neurons,

si může dovolit nanejvýš 53 miliard neuronů,

but then its body cannot be any bigger

ale pak jeho tělo nemůže být těžší

than 25 kilos.

než 25 kilogramů.

To weigh any more than that,

Aby mohl vážit více,

it has to give up neurons.

musí se vzdát neuronů.

So it's either a large body

Takže je to buď velké tělo

or a large number of neurons.

nebo velký počet neuronů.

When you eat like a primate,

Když budete jíst jako primát,

you can't afford both.

nemůžete si dovolit obojí.

One way out of this metabolic limitation

Jeden způsob, jak se dostat z tohoto metabolického omezení,

would be to spend even more hours per day eating,

by byl strávit ještě více hodin za den jedením,

but that gets dangerous,

to se ale stává nebezpečným

and past a certain point, it's just not possible.

a od určitého bodu už to prostě není možné.

Gorillas and orangutans, for instance,

Například gorily a orangutani

afford about 30 billion neurons

si mohou dovolit asi 30 miliard neuronů,

by spending eight and a half hours per day eating,

protože stráví osm a půl hodiny denně jedením,

and that seems to be about as much as they can do.

a zdá se, že to je maximum, co ještě zvládnou.

Nine hours of feeding per day

Devět hodin jedení denně

seems to be the practical limit for a primate.

se jeví jako praktický limit pro primáty.

What about us?

A co my?

With our 86 billion neurons

S našimi 86 miliardami neuronů

and 60 to 70 kilos of body mass,

a 60 až 70 kilogramy tělesné hmotnosti

we should have to spend over nine hours

bychom měli věnovat více než devět hodin

per day every single day feeding,

denně jedení,

which is just not feasible.

což prostě není proveditelné.

If we ate like a primate,

Pokud bychom jedli jako primáti,

we should not be here.

neměli bychom tu být.

How did we get here, then?

Jak jsme se sem pak tedy dostali?

Well, if our brain costs just as much energy

Jestli náš mozek spotřebuje tolik energie,

as it should, and if we can't spend

kolik by měl, a pokud nemůžeme strávit

every waking hour of the day feeding,

každou hodinu, co jsme vzhůru, jedením,

then the only alternative, really,

pak jediná alternativa je,

is to somehow get more energy

dostat více energie

out of the same foods.

ze stejného jídla.

And remarkably, that matches exactly

A pozoruhodné je, že to přesně odpovídá tomu,

what our ancestors are believed to have invented

co si myslíme, že dokázali naši předci

one and a half million years ago,

před jeden a půl miliony let,

when they invented cooking.

když vynalezli vaření.

To cook is to use fire

Vařit znamená používat oheň

to pre-digest foods outside of your body.

k natrávení potravy mimo naše tělo.

Cooked foods are softer, so they're easier to chew

Vařené jídlo je měkčí, tedy se i lépe žvýká

and to turn completely into mush in your mouth,

a snáze se v puse promění na kaši,

so that allows them to be completely digested

což umožní úplné strávení

and absorbed in your gut,

a vstřebání ve střevech.

which makes them yield much more energy in much less time.

To přinese mnohem více energie, v mnohem kratším čase.

So cooking frees time for us to do

Takže vaření nám získává čas, abychom dělali

much more interesting things with our day

mnohem zajímavější věci s naším dnem

and with our neurons

a s našimi neurony,

than just thinking about food,

než jen mysleli na jídlo,

looking for food, and gobbling down food

hledali jídlo a hltali ho,

all day long.

po celý den.

So because of cooking, what once was

Takže díky vaření se původní břímě, velký,

a major liability, this large,

dangerously expensive brain with a lot of neurons,

nebezpečně drahý mozek s mnoha neurony,

could now become a major asset,

stává hlavní výhodou.

now that we could both afford the energy for a lot of neurons

Teď, když si můžeme dovolit energii pro mnoho neuronů

and the time to do interesting things with them.

a čas dělat s nimi zajímavé věci.

So I think this explains why the human brain

Takže si myslím, že to vysvětluje, proč lidský mozek

grew to become so large so fast in evolution,

během evoluce tak rychle narostl do takové velikosti

all of the while remaining just a primate brain.

zatímco zůstal pouhým mozkem primátů.

With this large brain now affordable by cooking,

S tímto velkým mozkem, který si nyní můžeme dovolit díky vaření,

we went rapidly from raw foods to culture,

jsme rychle přešli od syrové potravy ke kultuře,

agriculture, civilization, grocery stores,

zemědělství, civilizaci, obchodům s potravinami,

electricity, refrigerators,

elektřině, chladničkám,

all of those things that nowadays

ke všem těm věcem, co nám dnes

allow us to get all the energy we need

umožňují získat všechnu energii, co potřebujeme

for the whole day in a single sitting

na celý den jednou návštěvou

at your favorite fast food joint.

našeho oblíbeného rychlého občerstvení.

So what once was a solution

Co kdysi bylo řešením,

now became the problem,

stává se nyní problémem,

and ironically, we look for the solution in raw food.

a paradoxně hledáme řešení v syrových potravinách.

So what is the human advantage?

Co je tedy výhoda lidí?

What is it that we have

Co je to, co máme

that no other animal has?

a nikdo jiný nemá?

My answer is that we have the largest number

Má odpověď je, že máme největší počet

of neurons in the cerebral cortex,

neuronů v mozkové kůře

and I think that's the simplest explanation

a myslím, že je to nejjednodušší vysvětlení

for our remarkable cognitive abilities.

našich pozoruhodných kognitivních schopností.

And what is it that we do that no other animal does,

A co je to, co děláme a žádný jiný živočich ne,

and which I believe was fundamental

a co, podle mě, bylo nezbytné,

to allow us to reach that large,

abychom mohli dosáhnout takového počtu

largest number of neurons in the cortex?

neuronů v mozkové kůře?

In two words, we cook.

Jedním slovem - vaření.

No other animal cooks its food. Only humans do.

Žádný jiný živočich potravu nevaří, pouze lidé.

And I think that's how we got to become human.

A myslím si, že tak jsme se stali lidmi.

Studying the human brain changed the way I think about food.

Studiem lidského mozku se mi změnil pohled na jídlo.

I now look at my kitchen,

Nyní se dívám na svou kuchyni

and I bow to it,

a klaním se jí,

and I thank my ancestors for coming up

a děkuji svým předkům za vynález,

with the invention that probably made us humans.

který z nás pravděpodobně udělal lidi.

Thank you very much.

Mnohokrát děkuji.

(Applause)

(Potlesk)