مغز انسان پیچیده است با در نظر گرفتن اندازه بدن ما، به طرز غریبی بزرگ است، برای وزنش مقدار قابل توجهی انرژی صرف می کند و قشر ضخیم شگفت آوری دارد. ولی: چرا؟ پژوهشگر مغز و اعصاب خانم سوزانا هرکولانو هوزل دست به کار می شود و ما را در این رمز و راز هدایت می کند. با درست کردن «سوپ مغز» او به نتیجه شگفت آوری می رسد.

برای مشاهده این سخنرانی، به همراه دانلود مستقیم آن به ادامه مطلب مراجعه نمایید.

مغز انسان پیچیده است با در نظر گرفتن اندازه بدن ما، به طرز غریبی بزرگ است، برای وزنش مقدار قابل توجهی انرژی صرف می کند و قشر ضخیم شگفت آوری دارد. ولی: چرا؟ پژوهشگر مغز و اعصاب خانم سوزانا هرکولانو هوزل دست به کار می شود و ما را در این رمز و راز هدایت می کند. با درست کردن «سوپ مغز» او به نتیجه شگفت آوری می رسد.

‫متن کامل این سخنرانی به همراه ویدئوی اصلی آن، که دارای زیر نویس است، در ادامه آمده است.‬‎

---

چه چیز در خصوص مغز انسان این قدر ویژه است؟ چرا ما بقیه حیوونا رو مطالعه میکنیم به جای اینکه اونا، ما را مطالعه کنند؟ مغز انسان چی داره یا انجام میده که بقیه مغزها ندارند؟ وقتی حدود ده سال پیش به این سئوالات علاقمند شدم، دانشمندان فکر میکردند که می دونن مغزهای مختلف از چی ساخته شدن. از اونجا که بر مبنای شواهد کمی بود، خیلی از دانشمندها فکر میکردن مغز همه پستانداران، من جمله مغز انسان، به یه روش ساخته شدن، با تعدادی سلول عصبی که همیشه متناسب با اندازه مغز بودن. به این معنا که دو مغز با اندازه یکسان، مثل این دوتا، با ۴۰۰ گرم قابل احترام، باید تعداد مساوی سلول عصبی داشته باشن. حالا، اگه سلول های عصبی واحدای برای پردازش اطلاعات کاربردی مغز باشن، اونوقت صاحبان این دو مغز باید توانایی های شناختی یکسانی داشته باشن. ولی یکی شون شامپانزه است، اون یکی گاوه. حالا شاید گاوها یه زندگی مغزی درونی خیلی گرانبهایی داشته باشن و اونقدر باهوشن که انتخاب کردن به ما اجازه ندن اونو بفهمیم، ولی ما اونا رو می خوریم. فکر کنم بیشتر آدمها موافقند که شامپانزه های توانایی رفتارهای پیچیده تر، جزئی تر و انعطاف پذیرتری را نسبت به گاوها دارن. پس این اولین نشانه است که سناریو همه مغزها به یه روش ایجاد شدن ” خیلی درست نیست.

ولی بذارین باهاش ور بریم. اگه همه مغزها به یه روش ایجاد شده بودن و قرار بود حیوونا با اندازه مغز گوناگون رو با هم مقایسه کنید، مغزهای بزرگتر همیشه باید سلولهای عصبی بیشتری نسبت به مغزهای کوچکتر داشته باشن و هر چه مغز بزرگتر، توانایی شناختی صاحبش باید بیشتر باشه. پس بزرگترین مغز موجود باید بیشترین توانایی شناختی رو داشته باشه. و حالا خبرهای بد: مغز ما بزرگترین مغز موجود نیست. خیلی ناراحت کننده به نظر میاد. مغز ما بین ۱/۲ تا ۱/۵ کیلو است، ولی مغز فیل ها بین ۴ تا ۵ کیلو است، و مغز وال ها تا ۹ کیلو هم میرسه، که دلیل اینه که دانشمندان به این گفته متوسل میشن که مغز ما باید خاص باشه که توانایی های شناختی مون رو توضیح بده. باید واقعا خارق العاده باشه، یک استثناء برای قاعده. مغز اونها بزرگتره، ولی مال ما بهتره، و می تونست بهتر باشه، به عنوان مثال، چون بزرگتر از اونی که باید باشه به نظر میاد، با قشر مغز بسیار بزرگتر از اونی که باید داشته باشیم نسبت به اندازه بدنمون. بنابراین اون به ما قشای اضافی میده که کارهای جالبتری نسبت به فقط اداره بدنمون انجام بدیم. چون اندازه مغز معمولاً پیروی اندازه بدن است. پس مهترین دلیل برای گفتن این که مغز ما بزرگتر از اونیه که باید باشه در واقع از مقایسه خودمان با کَپی های بزرگ (انسان واران). گوریل ها می تونن دو تا سه برابر بزرگتر از ما باشن، پس مغز اونا هم می تونه بزرگتر از مال ما باشه، ولی به جایش یه طور دیگه ای است. مغز ما سه برابر بزرگتر از مغز گوریل است.

مغز انسان هم چنین خاص به نظر میرسه در میزان انرژی مصرفی. اگرچه فقط دو درصد وزن بدن هست، به تنهایی مصرف کننده ۲۵ درصد کل انرژی است که بدن شما هر روز برای کار کردن نیاز داره. ۵۰۰ کالری از مجموع ۲٫۰۰۰ کالری کل روزانه بدن، فقط برای اینه که مغزتون کار کنه مصرف میشه.

پس مغز انسان باید بزرگتر از اینی که هست باشه، میزان مصرف انرژیش بیشتر از اونیه که باید، پس خاص است. و از اینجا بود که قضیه برای من آزاردهنده شد. در زیست شناسی، ما دنبال قواعدی هستیم که به طور کلی به همه حیوانات و زندگی قابل تعمیم باشه، پس چرا قواعد تکامل به همه قابل تعمیم هست به غیر از ما؟ شاید مشکل فرض اولیه بوده که همه مغزها با یه روش ساخته شدن. شاید دو مغز با اندازه یکسان واقعا از تعداد متفاوتی سلول عصبی ساخته شده باشه. شاید یه مغز خیلی بزرگ لزوماً تعداد سلول های عصبی اش بیشتر از یه مغز اندازه متوسط نباشه. شاید مغز انسان واقعا بیشترین سلول عصبی همه مغزا رو داره، جدای از اندازه اش، مخصوصا در قشر مغزی. پس این برای من تبدیل شد به سوال مهمی که جواب بدم: مغز انسان چند سلول عصبی داره، و اون در مقایسه با بقیه حیوانات چطوریه؟

حالا، شاید شما جایی خونده باشین یا شنیده باشین که ما صد میلیارد سلول عصبی داریم، پس ده سال قبل، من از همکارانم پرسیدم که اونا میدونن این عدد از کجا اومده. ولی هیچکس نمی دونست. شروع کردن به گشتن در مقالات علمی برای مرجع اصلی اون عدد، و هیچ وقت پیدایش نکردم. به نظر میرسه که هیچکس واقعا نشمرده باشه تعداد سلولای عصبی مغز انسان رو، یا هر مغز دیگه ای رو برای اون کار.

پس من با روش خودم شروع کردم برای شمردن سلول های مغز، و اون الزاما تشکیل می شد از حل کردن مغز در سوپ. این جوری کار میکنه: مغز را برمیدارین، یا بخش هایی از اون رو، و در مایع شوینده حل می کنید، که غشای سلولی رو از بین میبره ولی هسته سلول را سالم نگه میداره که در آخر به سوسپانسیون هسته آزاد می رسید که این شکلیه، شبیه یه سوپ شفاف. اون سوپ شامل همه هسته هاست که یه زمانی مغز موش بودن. حالا، زیبایی سوپ اینه که به خاطر سوپ بودنش، میشه تحریکش کرد و یه کاری کرد که همه هسته ها به صورت همگنی در مایع پخش بشن، پس حالا با نگاه در زیر میروسکوپ به چهار یا پنج نمونه از این محلول همگن، میشه هسته ها را شمرد و بعدش گفت مغز چند سلول داره. ساده و سر راست. و واقعا سریع. پس ما از اون روش برای شمردن سلول های عصبی چندین و چند نمونه مختلف تا به حال استفاده کردیم، و این نتیجه حاصل شد که همه مغزها با یک روش ایجاد نشده اند. به عنوان مثال، جوندگان و نخستی سانان: در مغزهای بزرگتر جوندگان، اندازه متوسط سلول های عصبی افزایش پیدا می کنه، پس مغز به سرعت رشد میکنه و اندازه میگیره زودتر از اینکه سلول عصبی بسازه. ولی نخستی سانان سلول عصبی میسازن بدون این که تعداد سلولهای عصبی خیلی بزرگتر بشه، که یک راه خیلی اقتصادی برای افزودن سلول عصبی به مغزتونه. نتیجه اینکه مغز یک نخستی سان همیشه نورون های بیشتری از مغز یک جونده همون اندازه داره، و هر چی مغز بزرگتره، این تفاوت بیشتره. خب، پس مغز ما چی؟ کشف کردیم که ما، به طور متوسط، ۸۶ میلیارد سلول عصبی داریم، ۱۶ میلیاردش درقشر مغزه، و اگه قشر مغز رو به عنوان پایه عملکردهایی مثلا گاهی، استدلال منطقی و انتزاعی بدونید، و اون ۱۶ میلیارد بیشترین تعداد سلول عصبیه که هر قشری داره، من فکر می کنم که ساده ترین توضیحبرای توانایی های شناختی بی نظیرما باشه. ولی به همون درجه اهمیت معنای ۸۶ میلیارد سلول عصبی است. چون ما رابطه بین اندازه مغز و تعداد سلولهای عصبی رو پیدا کردیم میشه با ریاضیات توضیح داد، ما می تونیم حساب کنیم که مغز انسان چه شکلی می شد اگه شبیه مغز یک جونده ساخته میشد. پس مغز یک جونده با ۸۶ میلیارد سلول عصبی ۳۶ کیلو خواهد بود. امکان پذیر نیست. یه مغز به اون بزرگی ممکنه به خاطر وزنش از کار بیفته، و این مغز غیرممکن باید در یک بدن ۸۹ تنی قرار بگیره. فکر نمی کنم شکل ما باشه.

پس این منو به یک نتیجه خیلی مهم رسوند، که ما جونده نیستیم. مغز انسان، مغز یک موش بزرگ نیست. در مقایسه با موش، ما خاص به نظر می رسیم، بله ولی اون مقایسه منصفانه ای نیست، با دونستن این که ما می دونیم که موش نیستیم. ما نخستی سان هستیم، پس مقایسه درست با بقیه نخستی سانان است. و اونجا اگه محاسبه کنین، می فهمید که یک نخستی سان معمولی با ۸۶ میلیارد سلول عصبی مغزی به اندازه ۱/۲ کیلو خواهد داشت، که درست به نظر میرسه، در یک بدن تقریباً ۶۶ کیلویی، که در مورد من کاملا درسته، که ما رو به یک نتیجه قابل انتظار ولی هنوز به طرز ویژه ای مهم می رسونه: من یک نخستی سان هستم. و همه شما هم نخستی سان هستید.

و داروین هم بود. عاشق اینم که فکر کنم اگه داروین بود، این ایده رو تحسین می کرد. مغز اون، مثل ما، از تصویری از مغز دیگر نخستی سانان ساخته شده بود.

پس مغز انسان شاید بی نظیر باشه، بله ولی در تعداد سلول های عصبی اش خاص نیست. فقط یه مغز بزرگ نخستی سان است. فکر میکنم که خیلی فکر متواضعانه و غمگینه ایه که موقعیتمون در طبیعت رو یادمون میاره.

پس چرا اینقدر انرژی مصرف میکنه؟ خب، افراد دیگری حساب کردن که میزان انرژی مصرفی مغز انسان و بقیه گونه ها چقدره، و حالا که میدونیم هر مغز از چند سلول عصبی ساخته شده، میشه حساب کرد. و نتیجه این که هم انسان و هم بقیه مغزها یه جور مصرف می کنند، متوسط ۶ کالری برای هر میلیارد سلول عصبی در روز. پس مصرف کل انرژی مغز ساده است، تابع خطی از تعداد سلول های عصبی اش. و نتیجه این که مغز انسان همون اندازه انرژی که انتظار دارید مصرف میکنه. پس دلیل اینکه چرا مغز انسان اونقدر انرژی مصرف میکنه، به سادگی اینه که تعداد زیادی سلول عصبی داره، و چون ما نخستی سان هستیم با تعداد بیشتری سلول عصبی در همون اندازه بدن به نسبت حیوانات دیگه، مصرف نسبی مغز ما زیاده، ولی فقط چون ما نخستی سان هستیم، نه چون منحصر به فردیم.

سئوال آخر این که: ما چطور به این تعداد بی نظیر سلول عصبی رسیدیم، و به طور خاص، اگر کپی های بزرگ بزرگتر از ما هستند، چرا اونها مغزشون از ما بزرگتر نیست، با تعداد سلول عصبی بیشتر؟ وقتی فهمیدیم که چقدر هزینه بره که در مغز اون تعداد سلول عصبی داشته باشیم، فکر کردم، شاید یه دلیل ساده داره. اونا نمی تونن انرژی رو تقبل کنن برای یک بدن بزرگ و اون تعداد سلول عصبی. پس ما حساب کردیم. از یک طرف حساب کردیم که یک نخستی سان چقدر انرژی هر روز از خوردن غذای خام به دست میاره، و از طرف دیگه، چقدر انرژی یک بدن با اندازه مشخص می سوزونه و چقدر انرژی یک مغز با تعداد مشخص سلول عصبی می سوزونه، و ما گشتیم دنبال ترکیبات اندازه بدن و تعداد سلول عصبی مغز که یک نخستی سان میتونه تقبل کنه اگر تعداد ساعت مشخصی در روز بخوره.

و اونچه ما کشف کردیم این بود که از آنجا که نورونها بسیار هزینه برند، یک بده بستان در اندازه بدن و تعداد سلول های عصبی وجود داره. پس یک نخستی سان که هشت ساعت در روز غذا می خوره میتونه نهایتا ۵۳ میلیارد سلول عصبی رو تامین کنه، ولی بدنش نمی تونه بزرگتر از ۲۵ کیلو بشه. برای بیشتر از اون وزن گرفتن، باید از سلولهای عصبی دست بکشه. پس یا یک بدن بزرگ یا تعداد بالای سلول عصبی. اگه مثل یه نخستی سان بخورید، نمیتونید دوتاش رو تامین کنید.

یه راه فرار از این محدودیت متابولیک اینه که ساعات بیشتری رو در روز صرف خوردن کنید، ولی خطرناک میشه، و به یه نقطه مهم میرسه، غیر ممکن است. مثلاً گوریل و اورانگوتان، ۳۰ میلیارد نورون رو تامین می کنند با ۸ ساعت و نیم خوردن در روز، و به نظر میرسه نهایت چیزیه که می تونن انجام بدن. ۹ ساعت غذا خوردن در روز به نظر حد کاربردی یک نخستی سان است.

در مورد ما چطور؟ با ۸۶ میلیارد نورون ما و وزن بدن حدود ۶۰ تا ۷۰ کیلو، ما باید بیشتر از ساعت برای غذا هر روز وقت صرف کنیم، که غیر ممکن است. اگر ما مثل یک نخستی سان بخوریم، ما نباید اینجا باشیم.

پس ما چطوری به اینجا رسیدیم؟ خب، اگر مغز ما همون قدر انرژی که باید رو می سوزونه و اگه ما نمی تونیم همه ساعتای بیداری رو به خوردن بگذرونیم، پس تنها راه جایگزین، در واقع، اینه که یه جورایی از همون غذا انرژی بیشتری بگیریم. و به طرز بینظیری، اون دقیقاً منطبقه با اونچه که باور داریم اجداد ما اختراع کردند یک و نیم میلیون سال پیش، وقتی غذا پختن رو اختراع کردن. پختن یعنی استفاده از آتش برای پیش هضم غذا خارج از بدن شما. غذاهای پخته نرمترند، پس راحت جویده می شوند و کاملاً در دهانتان له می شوند، پس بهشون اجازه میدین که کامل هضم شوند و در معده تون جذب شوند، که به تولید انرژی بیشتر در زمان کمتر می انجامد. پس غذاپختن برای ما وقت آزاد می کنه که کارهای جالبتری رو در روز انجام بدیم و با سلولهای عصبی مون غیر از فکر کردن درباره غذا، گشتن دنبال غذا و جویدن غذا همه روز.

پس به خاطر آشپزی که یه زمانی یه مسئولیت بزرگ بود، این مغز بزرگِ وحشتناک مصرف کننده با این همه سلول عصبی، الان می تونه یه سرمایه اصلی باشه، حالا که ما می تونیم هم انرژی سلول های زیاد رو تامین کنیم و هم زمان برای انجام کارهای جالب با اونا. پس فکر کنم معلومه که چرا مغز انسان در تکامل اونقدر سریع رشد کرد تا بزرگ بشه، همه اون زمانی که فقط مغز یک نخستی سان بود. با این مغز بزرگ که با آشپزی می تونه تقبل کنه، ما به سرعت از غذاهای خام به فرهنگ، کشاورزی، تمدن، بقالی، برق، یخچال، و همه اون چیزهایی که امروزه به ما اجازه میده که همه انرژی مورد نیازمون را برای همه روز با یک بار نشستن در شعبه فست فود مورد علاقه تون تامین کنیم. پس اون چیزی که یه زمانی راه حل بود حالا تبدیل به مشکل شده، و به طرز وارونه ای، در غذای خام دنبال راه حل می گردیم.

پس امتیاز انسان چیه؟ اون چیه که ما داریم ولی بقیه حیوونا ندارن؟ جواب من اینه که ما بزرگترین تعداد نورون ها در قشر مغز رو داریم، و فکر می کنم این ساده ترین توضیح برای توانایی های شناختی بی نظیرمون باشه. و اون چیه که ما انجام میدیم و بقیه حیوانات انجام نمیدن، که من باور دارم پایه و اساس امکان رساندن ما به اون تعداد، بزرگترین تعداد سلول عصبی در قشر مغز است؟ در دو کلمه، ما می پزیم. هیچ حیوان دیگری غذاش رو نمی پزه، فقط انسان می پزه. و فکر می کنم این راه انسان شدن ما بوده.

مطالعه مغز انسان دیدگاه من درباره غذا رو تغییر داد. حالا به آشپزخانه ام نگاه می کنم، و بهش مدیونم، و از اجدادم سپاسگزارم برای رسیدن بهکشف اون چیزی که ما را انسان کرد. ازتون سپاسگزارم.