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

Translator: Miguel Cisneros-Franco Reviewer: Mohamed Ali Beddiyouh

What is so special about the human brain?

Pourquoi le cerveau humain est-il spécial ?

Why is it that we study other animals

Pourquoi étudions-nous les autres animaux,

instead of them studying us?

alors qu'eux ne nous étudient pas ?

What does a human brain have or do

Qu'a donc un cerveau humain, que fait-il

that no other brain does?

que les autres n'ont pas, que les autres ne font pas?

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

Quand je me suis intéressée à cela, il y a une dizaine d'années,

scientists thought they knew what different brains were made of.

les scientifiques pensaient savoir de quoi étaient faits des différentes cerveaux.

Though it was based on very little evidence,

Malgré le peu de preuves qu'ils en avaient,

many scientists thought that all mammalian brains,

beaucoup des scientifiques pensaient que les cerveaux des mammifères,

including the human brain,

y compris celui de l'homme,

were made in the same way,

étaient tous faits pareil,

with a number of neurons that was always

avec une quantité de neurones toujours

proportional to the size of the brain.

proportionnelle à la taille du cerveau.

This means that two brains of the same size,

C'est à dire, que deux cerveaux de la même taille,

like these two, with a respectable 400 grams,

comme ceux-ci, avec un poids d'environ 400g,

should have similar numbers of neurons.

devraient avoir le même nombre de neurones.

Now, if neurons are the functional

Le neurone étant le processeur

information processing units of the brain,

de l'information pour le cerveau,

then the owners of these two brains

les propriétaires de ces deux cerveaux

should have similar cognitive abilities.

devraient avoir des capacités cognitives similaires.

And yet, one is a chimp,

Mais l'un est un chimpanzé,

and the other is a cow.

et l'autre une vache.

Now maybe cows have a really rich

Il pourrait être possible que les vaches aient une vie intérieure

internal mental life and are so smart

très riche intellectuellement, mais elles sont si intelligentes

that they choose not to let us realize it,

qu'elles ont choisi de ne pas nous le montrer;

but we eat them.

mais on les mange.

I think most people will agree

Je pense que la plupart des gens seront d'accord

that chimps are capable of much more complex,

que les chimpanzés sont capables de comportements

elaborate and flexible behaviors than cows are.

beaucoup plus complexes, élaborés et flexibles que ceux des vaches.

So this is a first indication that the

Voici un premier indice que la théorie

"all brains are made the same way" scenario

"tous les cerveaux sont faits pareils"

is not quite right.

n'est pas tout à fait exacte.

But let's play along.

Mais continuons.

If all brains were made the same way

Si tous les cerveaux étaient faits pareil,

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

entre animaux avec des cerveaux de tailles différentes,

larger brains should always have more neurons

un cerveau plus grand devrait toujours avoir plus de neurones

than smaller brains, and the larger the brain,

qu'un cerveau plus petit; et plus le cerveau serait gros,

the more cognitively able its owner should be.

plus son propriétaire devrait avoir de capacités cognitives.

So the largest brain around should also be

Alors, le plus gros cerveau qui existe devrait être

the most cognitively able.

celui avec le plus de capacités cognitives.

And here comes the bad news:

Mauvaise nouvelle:

Our brain, not the largest one around.

notre cerveau n'est pas le plus gros qui existe.

It seems quite vexing.

C'est frustrant.

Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos,

Notre cerveau pèse entre 1,2 et 1,5 kg,

but elephant brains weigh between four and five kilos,

mais un cerveau d'éléphant pèse entre 4 et 5 kg

and whale brains can weigh up to nine kilos,

et un cerveau de baleine, jusqu'à 9 kg.

which is why scientists used to resort to saying

Des scientifiques en sont donc venus à dire

that our brain must be special

que notre cerveau devait être spécial

to explain our cognitive abilities.

pour expliquer nos capacités cognitives.

It must be really extraordinary,

Il doit être vraiment extraordinaire,

an exception to the rule.

pour faire exception à la règle.

Theirs may be bigger, but ours is better,

Leurs cerveaux peuvent être plus gros, mais le nôtre est meilleur,

and it could be better, for example,

et il pourrait être meilleur, par exemple,

in that it seems larger than it should be,

parce qu'il est plus grand qu'il ne devrait,

with a much larger cerebral cortex than we should have

avec un bien plus grand cortex cérébral que nous ne devrions avoir,

for the size of our bodies.

vu la taille de notre corps.

So that would give us extra cortex

Nous aurions donc du cortex en plus,

to do more interesting things than just operating the body.

pour s'occuper de choses plus intéressantes, que de gérer le corps.

That's because the size of the brain

Normalement, la taille du cerveau

usually follows the size of the body.

est proportionnelle à la taille du corps.

So the main reason for saying that

La raison principale pour considérer

our brain is larger than it should be

que notre cerveau est plus grand qu'il ne le devrait,

actually comes from comparing ourselves

vient d'une comparaison entre l'homme

to great apes.

et les grands singes.

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

Les gorilles peuvent être deux à trois fois plus grands que nous,

so their brains should also be larger than ours,

donc, leur cerveau devrait être plus grand,

but instead it's the other way around.

mais c'est l'inverse.

Our brain is three times larger than a gorilla brain.

Notre cerveau fait trois fois la taille de celui d'un gorille.

The human brain also seems special

Le cerveau humain semble également spécial

in the amount of energy that it uses.

par la quantité d'énergie qu'il utilise.

Although it weighs only two percent of the body,

Il ne pèse que 2% de la masse corporelle,

it alone uses 25 percent of all the energy

mais consomme 25% de l'énergie

that your body requires to run per day.

utilisée par votre corps chaque jour.

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

500 calories, sur un total de 2 000 calories,

just to keep your brain working.

rien que pour faire fonctionner le cerveau.

So the human brain is larger than it should be,

Donc, le cerveau humain est plus grand qu'il ne le devrait,

it uses much more energy than it should,

il utilise plus d'énergie qu'il ne le devrait,

so it's special.

il est donc spécial.

And this is where the story started to bother me.

Là, ça a commencé à m'ennuyer sérieusement.

In biology, we look for rules

En biologie, on cherche des règles

that apply to all animals and to life in general,

qui s'appliquent à tous les animaux, et à la vie en général.

so why should the rules of evolution

Pourquoi les règles de l'évolution

apply to everybody else but not to us?

s'appliqueraient-elles à tout le monde, sauf à nous ?

Maybe the problem was with the basic assumption

Le problème venait peut-être du présupposé

that all brains are made in the same way.

que tous les cerveaux sont faits pareils.

Maybe two brains of a similar size

Peut-être que deux cerveaux de même taille

can actually be made of very different numbers of neurons.

peuvent ne pas avoir la même quantité de neurones.

Maybe a very large brain

Peut-être qu'un très gros cerveau

does not necessarily have more neurons

n'a pas nécessairement plus de neurones

than a more modest-sized brain.

qu'un cerveau plus petit.

Maybe the human brain actually has the most neurons

Peut-être le cerveau humain a-t-il plus de neurones

of any brain, regardless of its size,

que tous les autres cerveaux, malgré sa taille,

especially in the cerebral cortex.

spécialement dans le cortex cérébral.

So this to me became

Pour moi, c'est devenu

the important question to answer:

la question la plus importante:

how many neurons does the human brain have,

combien y a-t-il de neurones dans un cerveau humain,

and how does that compare to other animals?

par rapport aux autres animaux ?

Now, you may have heard or read somewhere

Bon, vous avez peut-être entendu dire ou lu quelque part,

that we have 100 billion neurons,

qu'on a 100 milliards de neurones.

so 10 years ago, I asked my colleagues

Il y a 10 ans, j'ai donc demandé à mes collègues

if they knew where this number came from.

s'ils savaient d'où venait ce nombre.

But nobody did.

Mais personne ne savait.

I've been digging through the literature

J'ai fouillé tout la littérature,

for the original reference for that number,

pour trouver la première référence à ce nombre,

and I could never find it.

mais je ne l'ai pas trouvée.

It seems that nobody had actually ever counted

Il semblait que personne ne l'avait jamais compté

the number of neurons in the human brain,

le nombre de neurones du cerveau humain

or in any other brain for that matter.

ni de n'importe quel autre cerveau, en fait.

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

J'ai donc élaboré une façon de compter les cellules du cerveau,

and it essentially consists of

qui consiste en gros

dissolving that brain into soup.

à dissoudre le cerveau en une soupe.

It works like this:

Ça marche comme ça:

You take a brain, or parts of that brain,

On prend un cerveau, ou une portion de cerveau,

and you dissolve it in detergent,

on le dissolve dans un détergent,

which destroys the cell membranes

qui détruit la membrane de la cellule

but keeps the cell nuclei intact,

mais laisse intact le noyau,

so you end up with a suspension of free nuclei

Et vous obtenez des noyaux en suspension

that looks like this,

qui ressemblent à ça:

like a clear soup.

une soupe claire.

This soup contains all the nuclei

Cette soupe contient tous les noyaux

that once were a mouse brain.

qui étaient autrefois le cerveau d'une souris.

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

La beauté de la soupe, c'est que, comme c'est liquide,

you can agitate it and make those nuclei

on peut l'agiter et répartir ces noyaux

be distributed homogeneously in the liquid,

de façon homogène dans le liquide.

so that now by looking under the microscope

Alors, si on observe au microscope

at just four or five samples of this homogeneous solution,

seulement 4 ou 5 échantillons de cette solution homogène,

you can count nuclei, and therefore tell

on peut compter les noyaux et dire

how many cells that brain had.

combien de cellules il y avait dans ce cerveau.

It's simple, it's straightforward,

C'est simple, c'est direct,

and it's really fast.

c'est vraiment rapide.

So we've used that method to count neurons

Avec cette méthode, on a compté les neurones

in dozens of different species so far,

de dizaines d'espèces différentes,

and it turns out that all brains

et il s'avère que tous les cerveaux

are not made the same way.

ne sont pas faits de la même manière.

Take rodents and primates, for instance:

Par exemple, prenez les rongeurs et les primates:

In larger rodent brains, the average size

Dans un cerveau des grands rongeurs, dans un cerveau de grand rongeur,

of the neuron increases,

des neurones augmente,

so the brain inflates very rapidly

et le cerveau grossit rapidement

and gains size much faster than it gains neurons.

et gagne en taille plus vite qu'il gagne en neurones.

But primate brains gain neurons

Mais un cerveau de primate gagne des neurones

without the average neuron becoming any larger,

sans que la taille moyenne du neurone augmente.

which is a very economical way

C'est une façon très économique

to add neurons to your brain.

d'ajouter des neurones au cerveau.

The result is that a primate brain

Le résultat c'est qu'un cerveau de primate

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

aura toujours plus de neurones que le cerveau d'un rongeur de même taille,

and the larger the brain,

et plus le cerveau sera grand,

the larger this difference will be.

plus cette écart sera important.

Well, what about our brain then?

Bon, et notre cerveau, alors ?

We found that we have, on average,

Nous avons découvert que nous avons en moyenne

86 billion neurons,

86 milliards de neurones,

16 billion of which are in the cerebral cortex,

dont 16 milliards dans le cortex cérébral,

and if you consider that the cerebral cortex

et si on considère que le cortex cérébral

is the seat of functions like

est le siège de fonctions

awareness and logical and abstract reasoning,

comme la conscience, et le raisonnement logique et abstrait,

and that 16 billion is the most neurons

et qu'aucun cortex n'a plus

that any cortex has,

de 16 milliards de neurones,

I think this is the simplest explanation

je pense qu'on a l'explication la plus simple

for our remarkable cognitive abilities.

de nos compétences cognitives exceptionnelles.

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

Mais il est aussi important que trouver la raison de ces 86 milliards de neurones.

Because we found that the relationship

Parce qu'on a trouvé que la relation

between the size of the brain and its number of neurons

entre la taille du cerveau et son nombre de neurones

could be described mathematically,

pouvait être décrite mathématiquement,

we could calculate what a human brain

on a pu calculer à quoi ressemblerait

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

un cerveau humain s'il était fait comme celui d'un rongeur.

So, a rodent brain with 86 billion neurons

Un cerveau de rongeur avec 86 milliards de neurones

would weigh 36 kilos.

aurait un poids de 36 kilos.

That's not possible.

C'est impossible.

A brain that huge would be crushed

Un cerveau aussi gros serait écrasé

by its own weight,

par son propre poids,

and this impossible brain would go

et ce cerveau impossible irait

in the body of 89 tons.

dans un corps de 89 tonnes.

I don't think it looks like us.

Je ne crois pas que ça ressemble à nous.

So this brings us to a very important conclusion already,

Ce qui nous amène à une conclusion très importante:

which is that we are not rodents.

nous ne sommes pas des rongeurs.

The human brain is not a large rat brain.

Le cerveau humain n'est pas un gros cerveau de rat.

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

Comparé à un rat, on est sans doute spéciaux,

but that's not a fair comparison to make,

oui, mais c'est ne pas une comparaisson juste,

given that we know that we are not rodents.

vu que nous ne sommes pas des rongeurs.

We are primates,

Nous sommes des primates,

so the correct comparison is to other primates.

donc il faut nous comparer à d'autres primates.

And there, if you do the math,

Alors, si vous faites le calcul,

you find that a generic primate

on trouve qu'un primate normal

with 86 billion neurons

avec 86 milliards de neurones

would have a brain of about 1.2 kilos,

aurait un cerveau de 1,2 kg environ,

which seems just right,

ce qui paraît cohérent,

in a body of some 66 kilos,

dans un corps de 66 kg,

which in my case is exactly right,

ce qui, dans mon cas, est tout à fait exact.

which brings us to a very unsurprising

La conclusion est peu surprenante,

but still incredibly important conclusion:

mais néanmoins très importante:

I am a primate.

je suis un primate.

And all of you are primates.

Et vous êtes tous des primates.

And so was Darwin.

Et Darwin aussi.

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

J'aime à penser que Darwin l'aurait apprécié.

His brain, like ours,

Son cerveau, comme le nôtre,

was made in the image of other primate brains.

était à l'image du cerveau des autres primates.

So the human brain may be remarkable, yes,

Le cerveau humain peut être remarquable, oui,

but it is not special in its number of neurons.

mais il ne se distingue pas par son nombre de neurones.

It is just a large primate brain.

Il n'est qu'un gros cerveau de primate.

I think that's a very humbling and sobering thought

Je trouve que cela nous ramène à un peu d'humilité et de raison,

that should remind us of our place in nature.

que nous rappelle notre place dans la nature.

Why does it cost so much energy, then?

Pourquoi consomme-t-il autant d'énergie, alors?

Well, other people have figured out

Eh bien, d'autres chercheurs ont trouvé

how much energy the human brain

combien d'énergie consomme le cerveau humain

and that of other species costs,

et ceux d'autres espèces,

and now that we knew how many neurons

et vu que nous savons combien de neurones

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

a chaque cerveau, on peut faire le calcul.

And it turns out that both human

Et il s'avère que le cerveau humain

and other brains cost about the same,

consomme autant qu'un autre cerveau,

an average of six calories per billion neurons per day.

une moyenne de 6 calories par milliard de neurones par jour.

So the total energetic cost of a brain

Donc le coût énergétique total d'un cerveau

is a simple, linear function

est une fonction linéaire simple

of its number of neurons,

de son nombre de neurones,

and it turns out that the human brain

et il s'avère que le cerveau humain

costs just as much energy as you would expect.

consomme autant d'énergie qu'il le devrait.

So the reason why the human brain

Donc, la raison pour laquelle le cerveau humain

costs so much energy is simply because

consomme autant d'énergie, c'est simplement

it has a huge number of neurons,

parce qu'il a beaucoup de neurones.

and because we are primates

Et comme nous sommes des primates

with many more neurons for a given body size

avec beaucoup plus de neurones par rapport a notre poids

than any other animal,

que les autres animaux,

the relative cost of our brain is large,

la coût relatif de notre cerveau est grand,

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

parce que nous sommes des primates, pas parce que nous sommes spéciaux.

Last question, then:

Une dernière question, alors:

how did we come by this remarkable number of neurons,

comment avons-nous acquis autant de neurones,

and in particular, if great apes

et, en particulier, si les grands singes

are larger than we are,

sont plus grands que nous,

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

pourquoi n'ont-ils pas un cerveau plus grand que nous, avec plus de neurones ?

When we realized how much expensive it is

Quand nous avons compris à quel point il est coûteux

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

d'avoir beaucoup de neurones, j'ai pensé

maybe there's a simple reason.

que la raison en était peût être simple.

They just can't afford the energy

Ils n'ont pas assez d'énergie

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

pour avoir à la fois un grand corps et beaucoup de neurones.

So we did the math.

Nous avons donc fait les calculs.

We calculated on the one hand

D'un côté, on a calculé

how much energy a primate gets per day

l'énergie quotidienne qu'acquiert un primate

from eating raw foods,

à partir de la nourriture crue,

and on the other hand, how much energy

et, de l'autre côté, combien d'énergie

a body of a certain size costs

consomme un corps d'un certain poids,

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

et combien d'énergie consomme un cerveau avec un certain nombre de neurones,

and we looked for the combinations

et on a cherché les combinaisons

of body size and number of brain neurons

du poids du corps et le nombre de neurones

that a primate could afford

qu'un primate pouvait se permettre

if it ate a certain number of hours per day.

s'il mangeait pendant un certain nombre d'heures par jour

And what we found is that

On a trouvé que,

because neurons are so expensive,

parce que les neurones sont tellement coûteux,

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

il y a un compromis entre taille du corps et quantité de neurones.

So a primate that eats eight hours per day

Donc, un primate qui se nourrit huit heures par jour

can afford at most 53 billion neurons,

peut avoir jusqu'à 53 milliards de neurones,

but then its body cannot be any bigger

mais son corps ne peut pas faire plus

than 25 kilos.

de 25 kilos.

To weigh any more than that,

Pour être plus lourd,

it has to give up neurons.

il doit avoir moins de neurones.

So it's either a large body

Alors, il faut choisir entre un grand corps

or a large number of neurons.

et une grande quantité de neurones.

When you eat like a primate,

Quand on mange comme un primate,

you can't afford both.

il est impossible d'avoir les deux.

One way out of this metabolic limitation

Une solution à cette limite métabolique

would be to spend even more hours per day eating,

serait de passer plus de temps à se nourrir,

but that gets dangerous,

mais ça devient dangereux,

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

et, après un certain point, c'est impossible.

Gorillas and orangutans, for instance,

Les gorilles et les orangoutans, par exemple,

afford about 30 billion neurons

peuvent soutenir 30 milliards de neurones

by spending eight and a half hours per day eating,

en passant 8h30 par jour à se nourrir,

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

ils ne semblent pas pouvoir faire plus.

Nine hours of feeding per day

Neuf heures par jour à se nourrir

seems to be the practical limit for a primate.

semble être la limite faisable pour un primate.

What about us?

En nous?

With our 86 billion neurons

Avec nos 86 milliards de neurones,

and 60 to 70 kilos of body mass,

et un corps de 60 à 70 kg,

we should have to spend over nine hours

on devrait passer plus de 9h par jour

per day every single day feeding,

tous les jours à se nourrir,

which is just not feasible.

ce qui n'est pas faisable.

If we ate like a primate,

Si l'on mangeait comme des primates,

we should not be here.

on n'existerait pas.

How did we get here, then?

Qu'est-ce qui s'est passé?

Well, if our brain costs just as much energy

Eh bien, si notre cerveau consomme toute cette énergie

as it should, and if we can't spend

et si l'on ne peut pas passer

every waking hour of the day feeding,

chaque heure de la journée à se nourrir,

then the only alternative, really,

la seule autre solution, en fait,

is to somehow get more energy

c'est de trouver le moyen d'obtenir plus d'énergie

out of the same foods.

de la même nourriture.

And remarkably, that matches exactly

C'est exactement

what our ancestors are believed to have invented

ce que nos ancêtres semblent avoir inventé

one and a half million years ago,

il y a 1,5 millions d'années,

when they invented cooking.

avec la cuisson des aliments.

To cook is to use fire

Cuire, c'est utiliser le feu

to pre-digest foods outside of your body.

pour pré-digérer la nourriture hors du corps.

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

La nourriture cuite est plus molle et facile à mâcher,

and to turn completely into mush in your mouth,

et à transformer en bouillie dans la bouche,

so that allows them to be completely digested

ce qui lui permet d'être totalement digérée

and absorbed in your gut,

et absorbée dans les intestins,

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

et obtenir beaucoup plus d'énergie en beaucoup moins de temps.

So cooking frees time for us to do

Donc, la cuisson nous donne du temps libre

much more interesting things with our day

pour occuper nos neurones

and with our neurons

à des choses plus intéressantes

than just thinking about food,

que de penser à se nourrir,

looking for food, and gobbling down food

chercher de la nourriture, et ingérer de la nourriture

all day long.

toute la journée.

So because of cooking, what once was

Donc, grâce à la cuisson, ce qui était un gros handicap,

a major liability, this large,

cet énorme cerveau,

dangerously expensive brain with a lot of neurons,

dangereusement coûteux , avec beaucoup de neurones,

could now become a major asset,

a pu devenir un atout majeur

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

quand on avait assez d'énergie pour avoir beaucoup de neurones,

and the time to do interesting things with them.

et le temps pour faire des choses intéressantes.

So I think this explains why the human brain

Je pense donc que cela explique pourquoi le cerveau humain

grew to become so large so fast in evolution,

a évolué si vite pour devenir aussi gros,

all of the while remaining just a primate brain.

tout en restant un simple cerveau de primate.

With this large brain now affordable by cooking,

Avec ce gros cerveau que permet la cuisson des aliments,

we went rapidly from raw foods to culture,

on est passé rapidement du cru à la culture,

agriculture, civilization, grocery stores,

l'agriculture, la civilisation, le supermarché,

electricity, refrigerators,

l'électricité, le réfrigérateur,

all of those things that nowadays

toutes ces choses qui aujourd'hui nous permettent

allow us to get all the energy we need

d'avoir toute l'énergie nécessaire

for the whole day in a single sitting

pour un jour en quelques minutes

at your favorite fast food joint.

dans notre fast-food préféré.

So what once was a solution

Ce qui a d'abord été une solution

now became the problem,

est devenu un problème,

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

l'ironie c'est qu'on cherche la solution dans la nourriture crue.

So what is the human advantage?

Quel est donc l'atout de l'être humain ?

What is it that we have

Qu'avons-nous donc

that no other animal has?

qu'aucun autre animal n'a ?

My answer is that we have the largest number

Ma réponse : nous avons la plus grande quantité de neurones

of neurons in the cerebral cortex,

dans le cortex cérébral,

and I think that's the simplest explanation

et je pense que c'est l'explication la plus simple

for our remarkable cognitive abilities.

de nos capacités cognitives exceptionnelles.

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

Et que faisons-nous qu'aucun autre animal ne fait,

and which I believe was fundamental

et qui, à mon avis, a été fondamental

to allow us to reach that large,

pour nous permettre d'avoir

largest number of neurons in the cortex?

autant de neurones dans le cortex ?

In two words, we cook.

En deux mots, nous cuisinons.

No other animal cooks its food. Only humans do.

Aucun autre animal ne cuit sa nourriture. Seuls les humains le font.

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

Et je crois que c'est ce qui nous a rendus humains.

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

L'étude du cerveau humain a changé ma vision de la nourriture.

I now look at my kitchen,

Maintenant, je regarde ma cuisine,

and I bow to it,

et je m'incline devant elle,

and I thank my ancestors for coming up

et je remercie mes ancêtres d'avoir inventé

with the invention that probably made us humans.

ce qui nous a sans doute rendus humains.

Thank you very much.

Merci beaucoup.

(Applause)

(Applaudissements)