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

Перекладач: Julia Halamay Утверджено: Hanna Leliv

What is so special about the human brain?

Що ж такого особливого в людському мозку?

Why is it that we study other animals

Чому ми вивчаємо інших тварин,

instead of them studying us?

а не вони - нас?

What does a human brain have or do

Що ж такого людський мозок має або робить,

that no other brain does?

чого не робить мозок інших істот?

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

Коли я зацікавилася цими питаннями близько 10 років тому,

scientists thought they knew what different brains were made of.

науковці вважали, що знають, як побудовані мізки різних істот.

Though it was based on very little evidence,

Але ці здогади базувалися на дуже малих доказах,

many scientists thought that all mammalian brains,

багато науковців вважали, що мізки всіх ссавців,

including the human brain,

включно з людським мозком,

were made in the same way,

побудовані в один і той самий спосіб,

with a number of neurons that was always

і кількість нейронів завжди була

proportional to the size of the brain.

пропорційна розміру мозку.

This means that two brains of the same size,

Тобто дві пари мозку одного розміру,

like these two, with a respectable 400 grams,

як ці, по 400 грам кожний,

should have similar numbers of neurons.

повинні мати однакову кількість нейронів.

Now, if neurons are the functional

А якщо нейрони є функціональними

information processing units of the brain,

блоками обробки інформації мозку,

then the owners of these two brains

то власники цих двох пар мозку

should have similar cognitive abilities.

мусять мати подібні здібності до пізнання.

And yet, one is a chimp,

Один належить шимпанзе,

and the other is a cow.

а інший - корові.

Now maybe cows have a really rich

Можливо, корови мають дійсно такий багатий

internal mental life and are so smart

внутрішній світ і є такими розумними,

that they choose not to let us realize it,

що дають нам змогу не помічати цього,

but we eat them.

а ми їх їмо.

I think most people will agree

Думаю, багато людей погодяться,

that chimps are capable of much more complex,

що шимпанзе здатні до більш складної,

elaborate and flexible behaviors than cows are.

витонченої та гнучкої поведінки, ніж корови.

So this is a first indication that the

І це є першою ознакою того, що твердження

"all brains are made the same way" scenario

"мозок усіх істот побудований однаково"

is not quite right.

є не зовсім правильним.

But let's play along.

Але давайте підіграємо.

If all brains were made the same way

Якби мізки всіх істот були побудовані однаково,

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

і вам треба було б порівняти тварин з різними розмірами мозку?

larger brains should always have more neurons

виходить, більші мізки завжди мають більше нейронів,

than smaller brains, and the larger the brain,

ніж менші; і що більший мозок,

the more cognitively able its owner should be.

то здібнішими до пізнання мають бути власники такого мозку.

So the largest brain around should also be

Тож найбільший мозок також мусить бути

the most cognitively able.

найбільш здібним до пізнання.

And here comes the bad news:

І маю погані новини:

Our brain, not the largest one around.

наш мозок не є найбільшим.

It seems quite vexing.

Яка прикрість.

Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos,

Наш мозок має вагу десь між 1,2 та 2,5 кг,

but elephant brains weigh between four and five kilos,

а мозок слона - між 4 та 5 кг,

and whale brains can weigh up to nine kilos,

а мозок кита може важити до 9 кг,

which is why scientists used to resort to saying

тому науковці звикли стверджувати,

that our brain must be special

що наш мозок має бути особливим,

to explain our cognitive abilities.

пояснюючи людські здібності до пізнання.

It must be really extraordinary,

Він мусить бути дійсно видатним,

an exception to the rule.

винятком із правил.

Theirs may be bigger, but ours is better,

Їхній може бути більшим, але наш кращий,

and it could be better, for example,

і може бути ще кращим, наприклад,

in that it seems larger than it should be,

у тому, що виглядає більшим, аніж повинен,

with a much larger cerebral cortex than we should have

із більшою корою головного мозку, ніж ми повинні мати

for the size of our bodies.

супроти розміру нашого тіла.

So that would give us extra cortex

Звідси і більший розмір кори,

to do more interesting things than just operating the body.

щоб робити цікавіші речі, а не просто вправлятися тілом.

That's because the size of the brain

Це тому, що розмір мозку

usually follows the size of the body.

переважно логічно вираховується з розміру тіла.

So the main reason for saying that

Ствердження про те, що

our brain is larger than it should be

наш мозок більший, аніж мав би бути,

actually comes from comparing ourselves

насправді ґрунтується на порівнянні

to great apes.

нас із великими мавпами.

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

Горили можуть бути вдвічі або втричі більшими за нас,

so their brains should also be larger than ours,

тому їхній мозок має бути більшим за наш,

but instead it's the other way around.

та все зовсім навпаки.

Our brain is three times larger than a gorilla brain.

Наш мозок утричі більший за мозок горили.

The human brain also seems special

Людський мозок також є особливим

in the amount of energy that it uses.

за кількістю енергії, яку він використовує.

Although it weighs only two percent of the body,

Хоча він і важить лише 2% від загальної маси тіла,

it alone uses 25 percent of all the energy

та сам по собі використовує 25% всієї енергії,

that your body requires to run per day.

яку ваш організм вимагає для функціонування протягом дня.

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

Тобто 500 калорій з 2 000 калорій,

just to keep your brain working.

лише для підтримки діяльності мозку.

So the human brain is larger than it should be,

Отже, людський мозок більший, аніж має бути,

it uses much more energy than it should,

використовує більше енергії, ніж мав би,

so it's special.

і тому є особливим.

And this is where the story started to bother me.

І ось коли ця теорія почала мене тубувати.

In biology, we look for rules

У біології ми шукаємо принципи,

that apply to all animals and to life in general,

які б застосовувалися як для тварин, так і для життєвих процесів.

so why should the rules of evolution

То чому принципи еволюції

apply to everybody else but not to us?

стосувалися всіх інших, але не нас?

Maybe the problem was with the basic assumption

Можливо, проблема була в припущенні

that all brains are made in the same way.

про те, що всі мізки побудовані однаково.

Maybe two brains of a similar size

Можливо, дві пари мозку одного розміру

can actually be made of very different numbers of neurons.

можуть складатися з різної кількості нейронів.

Maybe a very large brain

Можливо, дуже великий мозок

does not necessarily have more neurons

не обов'язково має більше нейронів,

than a more modest-sized brain.

ніж скромніший за розмірами мозок.

Maybe the human brain actually has the most neurons

Можливо, людський мозок насправді має найбільше нейронів

of any brain, regardless of its size,

серед інших мізків, незважаючи на розмір,

especially in the cerebral cortex.

особливо в корі головного мозку.

So this to me became

Отже, переді мною постало

the important question to answer:

важливе запитання:

how many neurons does the human brain have,

зі скількох нейронів складається людський мозок,

and how does that compare to other animals?

і як це співставити з іншими тваринами?

Now, you may have heard or read somewhere

Ви, мабуть, десь чули або читали,

that we have 100 billion neurons,

що наш мозок складається з 100 мільярдів нейронів,

so 10 years ago, I asked my colleagues

і 10 років тому я спитала в своїх колег,

if they knew where this number came from.

звідки взялася саме така цифра.

But nobody did.

Але ніхто не знав.

I've been digging through the literature

Я шукала в різній літературі

for the original reference for that number,

першоджерело з вказівкою на цю цифру,

and I could never find it.

але так ніколи і не знайшла.

It seems that nobody had actually ever counted

Виглядає так, наче ніхто насправді не рахував

the number of neurons in the human brain,

кількість нейронів у людському мозку,

or in any other brain for that matter.

або ж у будь-якому іншому мозку.

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

І тоді я вигадала власний шлях, як порахувати кількість клітин у мозку,

and it essentially consists of

і цей метод полягає

dissolving that brain into soup.

в розчиненні мозку до констистенції супу.

It works like this:

Працює це таким чином:

You take a brain, or parts of that brain,

берете мозок або його частину

and you dissolve it in detergent,

і розчиняєте його в миючому засобі,

which destroys the cell membranes

який знищує мембрани клітин,

but keeps the cell nuclei intact,

але ядро залишає неушкодженим,

so you end up with a suspension of free nuclei

тож ви отримуєте суспензію лише з ядрами,

that looks like this,

яка виглядає так,

like a clear soup.

наче суп.

This soup contains all the nuclei

Цей суп містить всі ті ядра,

that once were a mouse brain.

які колись були мозком миші.

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

І вся краса супу в тому, що оскільки це суп,

you can agitate it and make those nuclei

ви можете збовтати його і змусити ядра

be distributed homogeneously in the liquid,

розподілити однорідно в рідину таким чином,

so that now by looking under the microscope

що поглянувши в мікроскоп

at just four or five samples of this homogeneous solution,

на лише 4 або 5 зразків цього однорідного розчину,

you can count nuclei, and therefore tell

ви зможете порахувати ядра і сказати,

how many cells that brain had.

зі скількох клітин складався цей мозок.

It's simple, it's straightforward,

Цей спосіб простий, чіткий

and it's really fast.

і справді швидкий.

So we've used that method to count neurons

До сьогодні ми використовували цей метод

in dozens of different species so far,

підрахунку нейронів для багатьох видів,

and it turns out that all brains

і виявилося, що мозок у всіх істот

are not made the same way.

не побудований однаково.

Take rodents and primates, for instance:

Наприклад, візьмемо гризунів та приматів:

In larger rodent brains, the average size

у мозку більшого гризуна середній розмір

of the neuron increases,

нейрона збільшується,

so the brain inflates very rapidly

тож мозок збільшується надзвичайно швидко

and gains size much faster than it gains neurons.

і досягає потрібного розміру значно швидше, ніж отримує нейрони.

But primate brains gain neurons

А мозок примата отримує нейрони,

without the average neuron becoming any larger,

проте середній розмір нейрона не збільшується,

which is a very economical way

і це дуже економний спосіб

to add neurons to your brain.

додавати нейрони до мозку.

The result is that a primate brain

Можна стверджувати, що мозок примата

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

завжди матиме більше нейронів, ніж мозок гризуна такого ж розміру,

and the larger the brain,

і що більший мозок,

the larger this difference will be.

то більшою буде така різниця.

Well, what about our brain then?

А що ж тоді щодо нашого мозку?

We found that we have, on average,

Ми виявили, що в середньому маємо

86 billion neurons,

86 мільярдів нейронів,

16 billion of which are in the cerebral cortex,

16 мільярдів з яких - у корі головного мозку.

and if you consider that the cerebral cortex

І якщо ви вважаєте, що кора головного мозку

is the seat of functions like

є осередком таких функцій як

awareness and logical and abstract reasoning,

обізнаність, логічне та абстрактне мислення,

and that 16 billion is the most neurons

а ці 16 мільярдів - найбільша кількість нейронів

that any cortex has,

порівняно з будь-якою іншою корою,

I think this is the simplest explanation

тому звідси найпростіше пояснення

for our remarkable cognitive abilities.

наших видатних здібностей до пізнання.

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

Але вони настільки ж важливі, як і всі 86 мільярдів нейронів разом.

Because we found that the relationship

Адже ми виявили, що відношення

between the size of the brain and its number of neurons

між розміром мозку і кількістю його нейронів

could be described mathematically,

можна відобразити математично,

we could calculate what a human brain

ми могли б обчислити, як би людський мозок

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

виглядав, якби він був побудований на кшталт мозку гризуна.

So, a rodent brain with 86 billion neurons

Отже, мозок гризуна з 86 мільярдами нейронів

would weigh 36 kilos.

мав би вагу 36 кілограм.

That's not possible.

Та це неможливо.

A brain that huge would be crushed

Мозок такої величини був би розчавлений

by its own weight,

своєю ж вагою,

and this impossible brain would go

і цей неможливий мозок міг би бути

in the body of 89 tons.

у тілі вагою 89 тон.

I don't think it looks like us.

Навряд чи це схоже на нас.

So this brings us to a very important conclusion already,

І це підводить нас до дуже важливого висновку:

which is that we are not rodents.

ми не гризуни.

The human brain is not a large rat brain.

Людський мозок - це не величезний мозок щура.

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

Порівняно зі щуром, ми можемо здаватися особливими,

but that's not a fair comparison to make,

але таке порівняння не є справедливим,

given that we know that we are not rodents.

враховуючи, що ми знаємо, що не є гризунами.

We are primates,

Ми - примати,

so the correct comparison is to other primates.

тому правильним буде порівняння до інших приматів.

And there, if you do the math,

І в цьому випадку, якщо ви порахуєте,

you find that a generic primate

визначите, що типовий примат

with 86 billion neurons

з 86 мільярдами нейронів

would have a brain of about 1.2 kilos,

мав би мозок вагою 1,2 кілограми,

which seems just right,

що виглядає якраз у сам раз

in a body of some 66 kilos,

у тілі вагою 66 кілограм,

which in my case is exactly right,

а це якраз моя вага,

which brings us to a very unsurprising

що приводить нас до дуже навіть очікуваного,

but still incredibly important conclusion:

та все ж неймовірно важливого висновку:

I am a primate.

я - примат.

And all of you are primates.

І всі ви примати.

And so was Darwin.

І таким був Дарвін.

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

Дуже люблю думати про те, що Дарвін високо оцінив би таку думку.

His brain, like ours,

Його мозок, як і ваш,

was made in the image of other primate brains.

був зроблений на кшталт мізків іншів приматів.

So the human brain may be remarkable, yes,

Так, мозок людини видатний,

but it is not special in its number of neurons.

але він не особливий за кількостю нейронів.

It is just a large primate brain.

Це просто великий мозок примата.

I think that's a very humbling and sobering thought

Я вважаю, що така думка дуже скромна і твереза

that should remind us of our place in nature.

та повинна нагадувати про наше місце в природі.

Why does it cost so much energy, then?

Але чому ж мозок витрачає так багато енергії?

Well, other people have figured out

Інші вчені вирахували,

how much energy the human brain

скільки енергії мозок людини

and that of other species costs,

та мозок інших видів витрачають енергії,

and now that we knew how many neurons

а тепер, коли ми знаємо, зі скількох нейронів

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

складається кожний мозок, можемо порахувати.

And it turns out that both human

І виявляється, що мозок людини

and other brains cost about the same,

та інші мізки витрачають приблизно однаково,

an average of six calories per billion neurons per day.

в середньому шість калорій на мільйон нейронів за день.

So the total energetic cost of a brain

Загальні енергетичні витрати мозку -

is a simple, linear function

це просте, лінійне функціонування

of its number of neurons,

всіх його нейронів,

and it turns out that the human brain

і виявляється, що мозок людини

costs just as much energy as you would expect.

витрачає таку кількість енергії, яку ви очікували.

So the reason why the human brain

І причина, чому мозок людини

costs so much energy is simply because

витрачає так багато енергії, полягає

it has a huge number of neurons,

в такій величезній кількості нейронів

and because we are primates

і в тому, що ми - примати

with many more neurons for a given body size

з набагато більшою кількістю нейронів

than any other animal,

порівняно з іншими тваринами,

the relative cost of our brain is large,

відносні затрати нашого мозку великі,

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

але просто тому, що ми - примати, а не тому, що ми особливі.

Last question, then:

І тоді останнє питання:

how did we come by this remarkable number of neurons,

як же ми вийшли на таку вражаючу кількість нейронів,

and in particular, if great apes

зокрема, якщо великі мавпи є

are larger than we are,

більшими за нас,

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

то чому вони не мають мозок більший, ніж ми, з більшою кількістю нейронів?

When we realized how much expensive it is

Коли ми зрозуміли, наскільки цінно

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

мати дуже багато нейронів у мозку, я зрозуміла,

maybe there's a simple reason.

можливо, цьому є просте пояснення

They just can't afford the energy

Вони просто не можуть давати енергію

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

для великого тіла і для великої кількості нейронів.

So we did the math.

І ми порахували.

We calculated on the one hand

Ми обчислили, з одного боку,

how much energy a primate gets per day

скільки енергії примат отримує на день

from eating raw foods,

від споживання сирої їжі,

and on the other hand, how much energy

а з іншого, скільки енергії

a body of a certain size costs

затрачає тіло певного розміру,

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

і скільки енергії затрачає мозок з певною кількістю нейронів.

and we looked for the combinations

Ми поглянули на поєднання

of body size and number of brain neurons

розміру тіла й кількості нейронів,

that a primate could afford

що їх міг би забезпечити енергією примат,

if it ate a certain number of hours per day.

якби їв певну кількість годин у день.

And what we found is that

Ми дізналися, що оскільки

because neurons are so expensive,

нейрони потребують стільки енергії,

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

то існує компроміс між розміром тіла та кількістю нейронів.

So a primate that eats eight hours per day

Отже, примат, який їсть вісім годин на день,

can afford at most 53 billion neurons,

може забезпечити енергією щонайбільше 53 мільйони нейронів,

but then its body cannot be any bigger

але тоді його тіло не може бути більшим

than 25 kilos.

за 25 кілограмів.

To weigh any more than that,

Щоб важити більше,

it has to give up neurons.

він має позбутися нейронів.

So it's either a large body

Тому може бути або велике тіло,

or a large number of neurons.

або велика кількість нейронів.

When you eat like a primate,

Коли ви їсте як примат,

you can't afford both.

ви не можете мати і те, й інше.

One way out of this metabolic limitation

Виходом із цього метаболічного обмеження

would be to spend even more hours per day eating,

могло б бути витрачання більше годин в день на їжу,

but that gets dangerous,

але це небезпечно

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

і в якийсь момент стає неможливим.

Gorillas and orangutans, for instance,

Горили та орангутанги, наприклад,

afford about 30 billion neurons

можуть мати 30 мільйонів нейронів,

by spending eight and a half hours per day eating,

але їдять вони по 8 з половиною годин на день,

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

і схоже на те, що більше вже не можуть.

Nine hours of feeding per day

Дев'ять годин у день на споживання їжі -

seems to be the practical limit for a primate.

це максимум для приматів.

What about us?

А як щодо нас?

With our 86 billion neurons

З нашими 86 мільйонами нейронів

and 60 to 70 kilos of body mass,

і 60-70 кілограмами маси тіла,

we should have to spend over nine hours

ми ж бо мали витрачати понад 9 годин

per day every single day feeding,

у день на харчування, при цьому щодня,

which is just not feasible.

а таке нереально.

If we ate like a primate,

Якби ми їли як примати,

we should not be here.

то не мали б бути тут.

How did we get here, then?

Як же тоді ми сюди потрапили?

Well, if our brain costs just as much energy

Якщо наш мозок затрачає енергії стільки,

as it should, and if we can't spend

як і має, і ми не можемо кожну годину,

every waking hour of the day feeding,

коли не спимо, проводити за столом,

then the only alternative, really,

тоді єдиною реальною альтернативою

is to somehow get more energy

є отримання більше енергії звідкись,

out of the same foods.

окрім їжі.

And remarkably, that matches exactly

Неймовірно, але це відповідає

what our ancestors are believed to have invented

переконанням наших предків,

one and a half million years ago,

які півтора мільйона років тому

when they invented cooking.

винайшли куховарство.

To cook is to use fire

А саме готування з використанням вогню,

to pre-digest foods outside of your body.

попереднє переварювання їжі поза тілом.

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

Приготована їжа м'якша, її легше жувати

and to turn completely into mush in your mouth,

і перетворювати повністю на кашу в роті,

so that allows them to be completely digested

це дає їжі змогу повністю перетравлюватися

and absorbed in your gut,

та поглинатися в травному тракті,

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

що дає можливість отримувати набагато більше енергії в коротший термін.

So cooking frees time for us to do

Таким чином куховарство дає нам більше часу,

much more interesting things with our day

щоб робити цікавіші речі з нашим часом

and with our neurons

і з нашими нейронами,

than just thinking about food,

ніж думати постійно про їжу,

looking for food, and gobbling down food

шукати їжу і пожадливо їсти

all day long.

весь день.

So because of cooking, what once was

Тому завдяки куховарству, яке колись було

a major liability, this large,

головною необхідністю, цей великий,

dangerously expensive brain with a lot of neurons,

украй енергозатратний мозок з силою-силенною нейронів

could now become a major asset,

може зараз стати основною перевагою,

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

тепер, коли ми можемо забезпечити енергію для великої кількості нейронів

and the time to do interesting things with them.

та маємо час робити цікаві речі з ними.

So I think this explains why the human brain

Тож я вважаю, це пояснює, чому людський мозок

grew to become so large so fast in evolution,

виріс і став таким великим упродовж еволюції,

all of the while remaining just a primate brain.

залишаючись при цьому мозком примата.

With this large brain now affordable by cooking,

Завдяки куховарству, з таким великим мозком

we went rapidly from raw foods to culture,

ми швидко перейшли від сирої їжі до культури,

agriculture, civilization, grocery stores,

сільського господарства, цивілізації, продуктових магазинів,

electricity, refrigerators,

електрики, холодильників,

all of those things that nowadays

до всіх тих речей, які сьогодні

allow us to get all the energy we need

дають нам змогу отримати необхідну енергію

for the whole day in a single sitting

на цілий день, просто сидячи

at your favorite fast food joint.

у вашому улюбленому фаст-фуді.

So what once was a solution

Але те, що колись було рішенням,

now became the problem,

тепер стало проблемою,

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

і за іронією долі, ми шукаємо рішення в сирій їжі.

So what is the human advantage?

То ж яка людська перевага?

What is it that we have

Що ми маємо такого,

that no other animal has?

чого не мають інші тварини?

My answer is that we have the largest number

Моя відповідь - ми маємо найбільшу кількість

of neurons in the cerebral cortex,

нейронів у корі головного мозку,

and I think that's the simplest explanation

і, на мою думку, це найпростіше пояснення

for our remarkable cognitive abilities.

наших видатних здібностей до пізнання.

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

І що ж такого робимо ми, чого не роблять інші тварини,

and which I believe was fundamental

і що, як на мене, основне,

to allow us to reach that large,

що дало нам змогу досягти такої великої,

largest number of neurons in the cortex?

найбільшої кількості нейронів у корі?

In two words, we cook.

У двох словах, ми куховаримо.

No other animal cooks its food. Only humans do.

Жодна інша тварина не готує собі їжу. Лише люди.

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

І я думаю, що саме так ми стали людьми.

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

Вивчення людського мозку змінило моє ставлення до їжі.

I now look at my kitchen,

Тепер я дивлюсь на свою кухню,

and I bow to it,

вклоняюсь їй,

and I thank my ancestors for coming up

і дякую моїм предкам за те, що вони винайшли ідею,

with the invention that probably made us humans.

ідею, яка, найпевніше, зробила нас людьми.

Thank you very much.

Щиро вам дякую.

(Applause)

(Оплески)