В течение многих лет ученые предполагали, что люди тратят на мозг большую часть своих ежедневных калорий, чем другие животные. Хотя вес человеческого мозга составляет всего 2 процента от массы тела, он потребляет более 25 процентов нашего базового энергетического бюджета.
Но исследование, опубликованное 31 октября в Журнале эволюции человека, сравнивающее относительную стоимость мозга 22 видов, показало, что, когда дело доходит до умственных способностей, люди не так уж исключительны, как нам хотелось бы думать.
«У нас нет уникально дорогого мозга», - сказал автор исследования Дуг Бойер, доцент эволюционной антропологии в Университете Дьюка. «Это бросает вызов основной догме в исследованиях эволюции человека».
Бойер и его аспирантка Арианна Харрингтон решили посмотреть, как у людей обстоят дела с точки зрения потребления энергии мозгом.
Поскольку энергия поступает в мозг через кровеносные сосуды, которые доставляют форму сахара, называемую глюкозой, исследователи измерили площадь поперечного сечения костных каналов, окружающих черепные артерии.
Сочетая эти измерения с ранее опубликованными оценками поглощения глюкозы мозгом и внутренним объемом черепа в качестве индикатора размера мозга, они изучили семь видов, включая мышей, крыс, белок, кроликов, обезьян и людей. Исследователи смогли показать, что более крупные каналы окружают артерии, которые доставляют больше крови и, следовательно, глюкозы в мозг.
Затем, используя статистический метод, называемый множественной регрессией, они рассчитали поглощение глюкозы мозгом еще у 15 видов, для которых затраты мозга были неизвестны, включая лемуров, обезьян и землероек, родственников приматов из Юго-Восточной Азии.
Как и ожидалось, исследователи обнаружили, что люди выделяют пропорционально больше энергии своему мозгу, чем грызуны, обезьяны Старого Света и человекообразные обезьяны, такие как орангутанги и шимпанзе.
Относительно скорости метаболизма в состоянии покоя - общего количества калорий, которое животное сжигает каждый день только для того, чтобы дышать, переваривать пищу и сохранять тепло - человеческий мозг требует более чем в два раза больше калорий, чем мозг шимпанзе, и по крайней мере в три раза больше калорий, чем мозг шимпанзе. в пять раз больше калорий, чем мозг белок, мышей и кроликов.
Но и у других животных есть голодные мозги.
С точки зрения относительной стоимости мозга, похоже, что разница между человеком и длиннохвостой землеройкой, например, невелика.
Даже кольцехвостый лемур и крошечная карликовая мартышка весом в четверть фунта, самая маленькая в мире обезьяна, тратят на мозг столько же энергии своего тела, сколько и мы.
«Это не должно вызывать большого удивления», - сказал Бойер. «Метаболические затраты такой структуры, как мозг, в основном зависят от того, насколько она велика, и у многих животных отношение массы мозга к массе тела больше, чем у людей».
Результаты показывают, что способность выращивать относительно более дорогой мозг развилась не на заре человечества, а за миллионы лет до этого, когда наши предки-приматы и их близкие родственники отделились от ветви генеалогического древа млекопитающих, которая включает грызунов и кроликов, сказал Харрингтон.
Предыдущие исследования подсчитали количество энергии, необходимой для питания мозга, на основе количества нейронов. Но поскольку метод текущего исследования для оценки потребления энергии основан на измерениях костей, а не мягких тканей, таких как нейроны, теперь можно оценить потребность мозга в энергии из окаменелых останков животных, которые также вымерли, включая ранних предков человека.
«Все, что вам нужно для измерения, - это неповрежденный череп и несколько шейных позвонков», - сказал Харрингтон.
Что данные не могут показать, так это то, что сначала эволюционировал энергетически затратный мозг, а затем предрасполагал некоторые группы животных к более высоким умственным способностям в качестве побочного продукта, или же существовавшие ранее когнитивные проблемы благоприятствовали людям, которые посвящали больше энергии мозгу, говорят исследователи.