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

Traduttore: Carlo Schiatti Revisore: Laura Abate

What is so special about the human brain?

Cos'ha di così speciale il cervello umano?

Why is it that we study other animals

Perché siamo noi a studiare altri animali

instead of them studying us?

e non loro a studiare noi?

What does a human brain have or do

Che cosa ha o cosa fa il cervello umano

that no other brain does?

che non fanno gli altri cervelli?

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

Quando mi sono interessata a questi argomenti, circa 10 anni fa,

scientists thought they knew what different brains were made of.

gli scienziati pensavano di sapere di cosa fossero fatti i diversi cervelli.

Though it was based on very little evidence,

Nonostante si basassero su poche prove,

many scientists thought that all mammalian brains,

molti scienziati pensavano che tutti i cervelli di mammiferi,

including the human brain,

incluso il cervello umano,

were made in the same way,

fossero fatti nello stesso modo,

with a number of neurons that was always

con un numero di neuroni sempre

proportional to the size of the brain.

proporzionale alle dimensioni del cervello.

This means that two brains of the same size,

Questo significa che due cervelli delle stesse dimensioni,

like these two, with a respectable 400 grams,

come questi due, con un peso rispettabile di 400 grammi,

should have similar numbers of neurons.

dovrebbero avere un numero simile di neuroni.

Now, if neurons are the functional

Ora, se i neuroni sono le unità funzionali

information processing units of the brain,

di trattamento delle informazioni del cervello,

then the owners of these two brains

i padroni di questi due cervelli

should have similar cognitive abilities.

dovrebbero avere abilità cognitive simili.

And yet, one is a chimp,

Comunque, uno è di uno scimpanzé,

and the other is a cow.

e l'altro è di una mucca.

Now maybe cows have a really rich

Ora, forse le mucche hanno una ricca

internal mental life and are so smart

vita mentale e sono così furbe

that they choose not to let us realize it,

che hanno deciso di non farcelo sapere,

but we eat them.

ma noi le mangiamo.

I think most people will agree

Penso che molti saranno d'accordo

that chimps are capable of much more complex,

che gli scimpanzé siano capaci di comportamenti più complessi,

elaborate and flexible behaviors than cows are.

elaborati e flessibili delle mucche.

So this is a first indication that the

Quindi, questo è il primo segno del fatto che

"all brains are made the same way" scenario

lo scenario "tutti i cervelli vengono fatti nello stesso modo"

is not quite right.

non è molto corretto.

But let's play along.

Ma andiamo avanti.

If all brains were made the same way

Se tutti i cervelli fossero fatti nello stesso modo

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

e si dovessero confrontare animali con cervelli di dimensioni diverse,

larger brains should always have more neurons

i cervelli più grandi dovrebbero avere sempre più neuroni

than smaller brains, and the larger the brain,

di quelli più piccoli, e più il cervello è grande,

the more cognitively able its owner should be.

più il proprietario dovrebbe essere cognitivamente capace.

So the largest brain around should also be

Dunque, il cervello più grande dovrebbe essere anche quello

the most cognitively able.

con le maggiori capacità cognitive.

And here comes the bad news:

Ed ora arrivano le cattive notizie:

Our brain, not the largest one around.

il nostro cervello non è il più grande.

It seems quite vexing.

Sembra abbastanza avvilente.

Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos,

Il nostro cervello pesa tra 1,2 e 1,5 kg,

but elephant brains weigh between four and five kilos,

ma il cervello degli elefanti pesa tra i 4 e i 5 kg,

and whale brains can weigh up to nine kilos,

e il cervello di una balena può pesare circa 9 kg,

which is why scientists used to resort to saying

e questo è il motivo per cui gli scienziati usavano dire

that our brain must be special

che il nostro cervello deve essere speciale

to explain our cognitive abilities.

per spiegare le nostre abilità cognitive.

It must be really extraordinary,

Deve essere veramente straordinario,

an exception to the rule.

un'eccezione alla regola.

Theirs may be bigger, but ours is better,

Il loro può essere più grande, ma il nostro è migliore,

and it could be better, for example,

e potrebbe essere ancora meglio, ad esempio,

in that it seems larger than it should be,

per il fatto che sembra più grande di quanto dovrebbe,

with a much larger cerebral cortex than we should have

e con una corteccia cerebrale più grande di quella che dovrebbe

for the size of our bodies.

rispetto alle dimensioni dei nostri corpi.

So that would give us extra cortex

Questo ci darebbe una corteccia extra

to do more interesting things than just operating the body.

per fare cose più interessanti che unicamente far funzionare il nostro corpo.

That's because the size of the brain

E questo perché la dimensione del cervello

usually follows the size of the body.

di solito segue quella del corpo.

So the main reason for saying that

La ragione principale per dire

our brain is larger than it should be

che il nostro cervello è più grande del dovuto

actually comes from comparing ourselves

in realtà proviene dalla comparazione tra noi

to great apes.

e le grandi scimmie.

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

I gorilla possono essere due o tre volte più grandi di noi,

so their brains should also be larger than ours,

e quindi il loro cervello dovrebbe essere più grande del nostro,

but instead it's the other way around.

invece è il contrario.

Our brain is three times larger than a gorilla brain.

Il nostro cervello è tre volte più grande di quello di un gorilla.

The human brain also seems special

Il cervello umano inoltre sembra speciale

in the amount of energy that it uses.

per la quantità di energia che impiega.

Although it weighs only two percent of the body,

Sebbene pesi solo il 2% del corpo,

it alone uses 25 percent of all the energy

da solo utilizza il 25% di tutta l'energia

that your body requires to run per day.

che il nostro corpo impiega giornalmente per funzionare.

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

Si tratta di 500 calorie su un totale di 2000 calorie

just to keep your brain working.

solo per far funzionare il cervello.

So the human brain is larger than it should be,

Allora, il cervello umano è più grande di quanto dovrebbe,

it uses much more energy than it should,

consuma più energia di quanto dovrebbe,

so it's special.

quindi è speciale.

And this is where the story started to bother me.

E qui è dove la storia ha incominciato a preoccuparmi.

In biology, we look for rules

In biologia noi cerchiamo regole

that apply to all animals and to life in general,

da applicare a tutti gli animali ed alla vita in generale,

so why should the rules of evolution

e quindi perché le regole dell'evoluzione

apply to everybody else but not to us?

dovrebbero applicarsi a tutti meno che a noi?

Maybe the problem was with the basic assumption

Forse il problema risiede nell'assunzione di base

that all brains are made in the same way.

che tutti i cervelli sono fatti allo stesso modo.

Maybe two brains of a similar size

Forse due cervelli di taglia simile

can actually be made of very different numbers of neurons.

possono davvero essere composti da un numero di neuroni molto diverso.

Maybe a very large brain

Forse un cervello molto grande

does not necessarily have more neurons

non ha necessariamente più neuroni

than a more modest-sized brain.

di uno di più modeste dimensioni.

Maybe the human brain actually has the most neurons

Forse il cervello umano ha proprio più neuroni

of any brain, regardless of its size,

di ogni altro cervello, indipendentemente dalla dimensione,

especially in the cerebral cortex.

specialmente nella corteccia cerebrale.

So this to me became

E quindi questa è diventata per me

the important question to answer:

la domanda fondamentale a cui rispondere:

how many neurons does the human brain have,

"Quanti neuroni ha il cervello umano,

and how does that compare to other animals?

e come si confronta con gli altri animali?"

Now, you may have heard or read somewhere

Potreste aver sentito o letto da qualche parte

that we have 100 billion neurons,

che abbiamo 100 miliardi di neuroni,

so 10 years ago, I asked my colleagues

così 10 anni fa chiesi ai miei colleghi

if they knew where this number came from.

se sapevano da dove uscisse questo numero.

But nobody did.

Nessuno lo sapeva.

I've been digging through the literature

Ho cercato a fondo in letteratura

for the original reference for that number,

la fonte originale di quel numero,

and I could never find it.

e non l'ho mai trovata.

It seems that nobody had actually ever counted

Sembra che nessuno abbia mai contato davvero

the number of neurons in the human brain,

il numero di neuroni nel cervello umano,

or in any other brain for that matter.

o in qualsiasi altro cervello, se è per questo.

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

E quindi ho inventato un mio metodo per contare le cellule nel cervello,

and it essentially consists of

che essenzialmente consiste

dissolving that brain into soup.

nel dissolvere quel cervello in un brodo.

It works like this:

Funziona così:

You take a brain, or parts of that brain,

si prende un cervello, o una parte di esso,

and you dissolve it in detergent,

lo si dissolve in un detergente,

which destroys the cell membranes

che distrugge le membrane cellulari

but keeps the cell nuclei intact,

ma lascia i nuclei intatti,

so you end up with a suspension of free nuclei

ed alla fine si ha una sospensione di nuclei liberi

that looks like this,

che ha questo aspetto,

like a clear soup.

come un brodo chiaro.

This soup contains all the nuclei

Questo brodo contiene tutti i nuclei

that once were a mouse brain.

che prima erano in un cervello di topo.

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

La bellezza di un brodo è che in quanto tale

you can agitate it and make those nuclei

lo si può agitare e far si che quei nuclei

be distributed homogeneously in the liquid,

siano distribuiti in modo omogeneo nel liquido,

so that now by looking under the microscope

in modo che poi guardando al microscopio

at just four or five samples of this homogeneous solution,

solo 4 o 5 campioni di questa soluzione omogenea

you can count nuclei, and therefore tell

si possano contare i nuclei e di conseguenza dire

how many cells that brain had.

quante cellule c'erano nel cervello.

It's simple, it's straightforward,

È semplice, è preciso,

and it's really fast.

ed è davvero veloce.

So we've used that method to count neurons

Abbiamo usato questo metodo per contare i neuroni

in dozens of different species so far,

in decine di specie differenti finora,

and it turns out that all brains

e ne risulta che tutti quei cervelli

are not made the same way.

non sono fatti allo stesso modo.

Take rodents and primates, for instance:

Prendete i roditori ed i primati, per esempio:

In larger rodent brains, the average size

nei cervelli dei grandi roditori, la taglia media

of the neuron increases,

dei neuroni aumenta,

so the brain inflates very rapidly

in modo che il cervello si gonfi rapidamente

and gains size much faster than it gains neurons.

ed aumenti di dimensione molto più velocemente di quanto aumentano i neuroni.

But primate brains gain neurons

Ma i cervelli dei primati acquisiscono neuroni

without the average neuron becoming any larger,

senza che il neurone medio diventi più grande,

which is a very economical way

che è un modo molto economico

to add neurons to your brain.

di aggiungere neuroni al proprio cervello.

The result is that a primate brain

Il risultato è che un cervello di primate

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

avrà sempre più neuroni di un cervello di roditore della stessa taglia.

and the larger the brain,

E più grande è il cervello

the larger this difference will be.

maggiore sarà questa differenza.

Well, what about our brain then?

E quindi, cosa possiamo dire del nostro cervello?

We found that we have, on average,

Abbiamo scoperto che abbiamo, in media,

86 billion neurons,

86 miliardi di neuroni,

16 billion of which are in the cerebral cortex,

di cui 16 miliardi sono nella corteccia cerebrale.

and if you consider that the cerebral cortex

E se considerate che la corteccia cerebrale

is the seat of functions like

è il luogo di funzioni

awareness and logical and abstract reasoning,

come la coscienza e il ragionamento logico ed astratto,

and that 16 billion is the most neurons

e che 16 miliardi è il numero massimo di neuroni

that any cortex has,

di qualunque corteccia,

I think this is the simplest explanation

credo che questa sia la spiegazione più semplice

for our remarkable cognitive abilities.

per le nostre considerevoli capacità cognitive.

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

Ma altrettanto importante è cosa significano quegli 86 miliardi di neuroni.

Because we found that the relationship

Poiché abbiamo trovato che la relazione

between the size of the brain and its number of neurons

tra la dimensione del cervello ed il suo numero di neuroni

could be described mathematically,

può essere descritta matematicamente,

we could calculate what a human brain

noi possiamo calcolare a cosa assomiglierebbe

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

un cervello umano se fosse fatto come quello di un roditore.

So, a rodent brain with 86 billion neurons

Un cervello di roditore con 86 miliardi di neuroni

would weigh 36 kilos.

peserebbe 36 Kg.

That's not possible.

Questo non è possibile.

A brain that huge would be crushed

Un cervello così grosso sarebbe schiacciato

by its own weight,

dal proprio peso,

and this impossible brain would go

e questo cervello impossibile andrebbe

in the body of 89 tons.

in un corpo di 89 tonnellate.

I don't think it looks like us.

Non credo che assomigli a noi.

So this brings us to a very important conclusion already,

Questo ci porta già ad una conclusione molto importante,

which is that we are not rodents.

cioè che non siamo roditori.

The human brain is not a large rat brain.

Il cervello umano non è quello di un grosso topo.

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

In confronto ad un topo possiamo sembrare speciali, certo,

but that's not a fair comparison to make,

ma non è un confronto appropriato da fare,

given that we know that we are not rodents.

posto che sappiamo di non essere roditori.

We are primates,

Siamo primati,

so the correct comparison is to other primates.

e quindi il confronto corretto è con altri primati.

And there, if you do the math,

E quindi, facendo i conti,

you find that a generic primate

troverete che un primate generico

with 86 billion neurons

con 86 miliardi di neuroni

would have a brain of about 1.2 kilos,

avrebbe un cervello di circa 1,2 Kg,

which seems just right,

che sembra corretto

in a body of some 66 kilos,

in un corpo di circa 66 Kg,

which in my case is exactly right,

che nel mio caso è esatto,

which brings us to a very unsurprising

il che ci porta ad una conclusione

but still incredibly important conclusion:

poco sorprendente ma incredibilmente importante:

I am a primate.

io sono un primate.

And all of you are primates.

E tutti voi siete primati.

And so was Darwin.

E così era Darwin.

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

Mi piace pensare che Darwin avrebbe davvero apprezzato questo.

His brain, like ours,

Il suo cervello, come il nostro,

was made in the image of other primate brains.

è stato fatto ad immagine di quello di altri primati.

So the human brain may be remarkable, yes,

quindi il cervello umano può essere particolare, certo,

but it is not special in its number of neurons.

ma non è speciale per il suo numero di neuroni.

It is just a large primate brain.

È solo un grosso cervello di primate.

I think that's a very humbling and sobering thought

Credo che questa sia una considerazione umile e semplice

that should remind us of our place in nature.

che dovrebbe ricordarci il nostro posto in natura.

Why does it cost so much energy, then?

E quindi, perché ci costa così tanta energia?

Well, other people have figured out

Altre persone hanno immaginato

how much energy the human brain

quanta energia consuma il cervello umano

and that of other species costs,

e quello di altre specie,

and now that we knew how many neurons

ed ora che sappiamo di quanti neuroni

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

ogni cervello è composto, possiamo fare i conti.

And it turns out that both human

Viene fuori che sia il cervello umano

and other brains cost about the same,

che gli altri cervelli consumano allo stesso modo,

an average of six calories per billion neurons per day.

una media di 6 calorie al giorno per miliardo di neuroni.

So the total energetic cost of a brain

Quindi il costo energetico totale di un cervello

is a simple, linear function

è una semplice funzione lineare

of its number of neurons,

del suo numero di neuroni.

and it turns out that the human brain

Ne esce che il cervello umano

costs just as much energy as you would expect.

consuma tanta energia quanta ce ne aspettiamo.

So the reason why the human brain

Quindi la ragione per cui il cervello umano

costs so much energy is simply because

consuma tanta energia è semplicemente perché

it has a huge number of neurons,

ha un numero enorme di neuroni,

and because we are primates

e perché siamo primati

with many more neurons for a given body size

con molti più neuroni per una data dimensione fisica

than any other animal,

di ogni altro animale,

the relative cost of our brain is large,

il consumo relativo del nostro cervello è grande

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

ma solo perché siamo primati, non perché siamo speciali.

Last question, then:

Un'ultima domanda, allora:

how did we come by this remarkable number of neurons,

com'è che abbiamo un così grande numero di neuroni,

and in particular, if great apes

ed in particolare, se le grandi scimmie

are larger than we are,

sono più grandi di noi,

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

perché non hanno un cervello più grande del nostro, con più neuroni?

When we realized how much expensive it is

Quando abbiamo capito quanto fosse costoso

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

avere tanti neuroni nel cervello, ho immaginato

maybe there's a simple reason.

che ci fosse un motivo semplice.

They just can't afford the energy

Loro non possono permettersi l'energia necessaria

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

per un corpo così grande e per un gran numero di neuroni.

So we did the math.

Così abbiamo fatto i conti.

We calculated on the one hand

Abbiamo calcolato

how much energy a primate gets per day

da una parte quanta energia ottiene un primate

from eating raw foods,

ogni giorno mangiando cibo crudo,

and on the other hand, how much energy

e dall'altra quanta energia

a body of a certain size costs

consuma un corpo di un certa dimensione

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

e quanta ne consuma un cervello con un certo numero di neuroni.

and we looked for the combinations

Ed abbiamo cercato le combinazioni

of body size and number of brain neurons

di dimensione fisica e numero di neuroni

that a primate could afford

che potrebbe permettersi un primate

if it ate a certain number of hours per day.

se mangiasse per un certo numero di ore al giorno.

And what we found is that

Quello che abbiamo scoperto è che

because neurons are so expensive,

poiché i neuroni consumano così tanto,

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

c'è un equilibrio tra le dimensioni fisiche ed il numero di neuroni.

So a primate that eats eight hours per day

Quindi un primate che mangia per otto ore al giorno

can afford at most 53 billion neurons,

può permettersi al massimo 53 miliardi di neuroni,

but then its body cannot be any bigger

ma di conseguenza il suo corpo non può pesare

than 25 kilos.

più di 25 Kg.

To weigh any more than that,

Per pesare più di così

it has to give up neurons.

deve cedere neuroni.

So it's either a large body

E così o si ha un grande corpo

or a large number of neurons.

o un grande numero di neuroni.

When you eat like a primate,

Se si mangia come un primate,

you can't afford both.

non ci si può permettere entrambi.

One way out of this metabolic limitation

Un modo per ovviare a questa limitazione

would be to spend even more hours per day eating,

sarebbe di passare sempre più ore al giorno a mangiare,

but that gets dangerous,

ma sarebbe pericoloso,

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

ed oltre un certo punto, non sarebbe proprio possibile.

Gorillas and orangutans, for instance,

Gorilla ed oranghi, per esempio,

afford about 30 billion neurons

possono permettersi 30 miliardi di neuroni

by spending eight and a half hours per day eating,

passando otto ore e mezzo al giorno a mangiare,

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

e pare che sia proprio quello che facciano.

Nine hours of feeding per day

Nove ore al giorno di nutrizione

seems to be the practical limit for a primate.

sembra che sia il limite pratico per un primate.

What about us?

E noi?

With our 86 billion neurons

Con i nostri 86 miliardi di neuroni

and 60 to 70 kilos of body mass,

ed una massa corporea di tra i 60 e i 70 Kg,

we should have to spend over nine hours

dovremmo nutrirci per più di nove ore al giorno,

per day every single day feeding,

ogni singolo giorno,

which is just not feasible.

il che non è possibile.

If we ate like a primate,

Se mangiassimo come un primate,

we should not be here.

non potremmo essere qui.

How did we get here, then?

E quindi come siamo arrivati qui?

Well, if our brain costs just as much energy

Se il nostro cervello consuma tanta energia

as it should, and if we can't spend

quanta ne dovrebbe, e se noi non possiamo passare

every waking hour of the day feeding,

ogni ora da svegli a mangiare,

then the only alternative, really,

allora davvero l'unica alternativa

is to somehow get more energy

è ottenere più energia, in qualche modo,

out of the same foods.

dallo stesso cibo.

And remarkably, that matches exactly

E, sorprendentemente, è esattamente quello

what our ancestors are believed to have invented

che pensiamo abbiano inventato i nostri progenitori

one and a half million years ago,

1,5 milioni di anni fa,

when they invented cooking.

quando hanno inventato la cottura.

To cook is to use fire

Cuocere significa usare il fuoco

to pre-digest foods outside of your body.

per pre-digerire il cibo al di fuori del nostro corpo.

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

I cibi cotti sono più morbidi e quindi più facili da masticare

and to turn completely into mush in your mouth,

e da trasformare in una massa morbida nella bocca,

so that allows them to be completely digested

in modo che possano essere completamente digeriti

and absorbed in your gut,

ed assorbiti nello stomaco,

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

rendendoli più nutrienti in molto meno tempo.

So cooking frees time for us to do

Quindi cuocere ci lascia del tempo per fare

much more interesting things with our day

cose molto più interessanti nella nostra giornata

and with our neurons

e con i nostri neuroni

than just thinking about food,

piuttosto che solo pensare al cibo,

looking for food, and gobbling down food

cercare cibo e ingozzarci

all day long.

per tutto il giorno.

So because of cooking, what once was

Quindi, grazie alla cottura, quello che una volta

a major liability, this large,

era un problema notevole, questo cervello

dangerously expensive brain with a lot of neurons,

grosso e difficile da mantenere con tanti neuroni,

could now become a major asset,

adesso può diventare un notevole vantaggio,

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

ora che possiamo avere sia l'energia per tanti neuroni

and the time to do interesting things with them.

che trovare il tempo per farci cose interessanti.

So I think this explains why the human brain

Credo che questo spieghi perché il cervello umano

grew to become so large so fast in evolution,

sia cresciuto fino a diventare così grande in modo così veloce nell'evoluzione,

all of the while remaining just a primate brain.

restando comunque un cervello da primate.

With this large brain now affordable by cooking,

Con questo grosso cervello reso possibile dalla cottura,

we went rapidly from raw foods to culture,

siamo passati rapidamente dai cibi crudi alla cultura,

agriculture, civilization, grocery stores,

all'agricoltura, alla civiltà, ai negozi di alimentari,

electricity, refrigerators,

all'elettricità, ai frigoriferi,

all of those things that nowadays

tutte quelle cose che oggigiorno

allow us to get all the energy we need

ci permettono di avere tutta l'energia che ci serve

for the whole day in a single sitting

per un giorno intero in una sola seduta

at your favorite fast food joint.

al vostro fast food preferito.

So what once was a solution

Ora, quella che una volta era la soluzione

now became the problem,

adesso è diventato il problema,

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

e, ironicamente, cerchiamo la soluzione nei cibi crudi.

So what is the human advantage?

E quindi qual è il vantaggio umano?

What is it that we have

Cos'è che noi abbiamo

that no other animal has?

che nessun altro animale ha?

My answer is that we have the largest number

La mia risposta è che abbiamo il maggior numero

of neurons in the cerebral cortex,

di neuroni nella corteccia cerebrale,

and I think that's the simplest explanation

e penso che sia la spiegazione più semplice

for our remarkable cognitive abilities.

per le nostre notevoli abilità cognitive.

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

E cos'è che facciamo che nessun altro animale fa,

and which I believe was fundamental

e che io credo sia stato fondamentale

to allow us to reach that large,

per permetterci di raggiungere quel grande,

largest number of neurons in the cortex?

il più grande, numero di neuroni nella corteccia?

In two words, we cook.

In due parole: noi cuciniamo.

No other animal cooks its food. Only humans do.

Nessun altro animale cuoce il proprio cibo. Solo gli umani lo fanno.

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

Credo che sia così che siamo diventati umani.

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

Studiare il cervello umano ha cambiato il mio modo di pensare al cibo.

I now look at my kitchen,

Adesso guardo la mia cucina

and I bow to it,

e la ossequio,

and I thank my ancestors for coming up

e ringrazio i miei antenati per essere giunti

with the invention that probably made us humans.

a quell'invenzione che probabilmente ci ha resi umani.

Thank you very much.

Grazie mille.

(Applause)

(Applausi)