معلومة

هل هناك علاقة بين مجموع الخلايا العصبية والذكاء؟

هل هناك علاقة بين مجموع الخلايا العصبية والذكاء؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

شكرا للبحث.

أولاً ، أنا لست عالم أحياء ، بل مجرد شخص عادي فضولي ، لذا أعتذر مقدمًا إذا لم يكن هذا السؤال "جيدًا". من فضلك لا تصوت لي في النسيان.

قرأت اليوم أن الدماغ البشري يحتوي على حوالي 100 مليار خلية عصبية وهذا جعلني أتساءل: هل هذا الرقم قياسي جدًا للجميع أم أن شخصًا ما مثل ، أينشتاين ، لديه العديد من الخلايا العصبية أكثر من هذا الملصق السخيف.

سؤال

هل هناك ارتباط بين العدد الكلي للخلايا العصبية والذكاء ، أم أن الذكاء يعتمد بشكل أكبر على طريقة استخدام الخلايا العصبية - أو بعض العوامل الأخرى مثل الخبرة السابقة - بدلاً من العدد الإجمالي لها؟

هل يمكن الإجابة على هذا السؤال؟

هناك وجهتا نظر صالحتان للغاية تم نشرهما كإجابات أدناه ، ولكن يبدو أننا ببساطة لا نملك إجابة قوية على هذا السؤال في هذه المرحلة من الزمن ، لذلك أتردد في تحديد إجابة "صحيحة".


هناك ما يقدر بنحو 100 مليار خلية عصبية داخل دماغ الإنسان. بشكل عام ، لا ينبغي أن يؤثر الاختلاف الطفيف في عدد الخلايا العصبية على الأفراد كثيرًا ، ولكن عندما يكون هناك خسارة أكبر ، مثل إصابة الدماغ أو في بعض أشكال الخرف ، فإن القدرات المعرفية تنخفض. إذن بهذا المعنى ، نعم ، فإن عدد الخلايا العصبية يرتبط بالذكاء. لكن هذا الاختلاف ليس هو ما يفسر التباين العام للذكاء في السكان.


لا أعرف أي علاقة بين عدد الخلايا العصبية في القشرة والذكاء. هذا السؤال محفوف بالجدل لأنه كان هناك القليل من العمل عليه ولكن هناك الكثير من التكهنات. اقترح البعض أن الاتصال بين الخلايا العصبية هو ما هو مهم وليس الرقم الذي هو ممكن منطقيًا ولكن لا يزال يتعين دعمه بأدلة قاطعة.


على عكس الكمبيوتر ، فإن السرعة التي يستطيع بها أي دماغ إجراء عملية حسابية ترتبط بعدد نقاط الاشتباك العصبي التي يمر بها. وهذا يعني عددًا أقل من نقاط الاشتباك العصبي المتسلسلة المرتبطة بوقت رد الفعل المنخفض.

مثال على عدد أقل من الخلايا العصبية المرتبطة بانخفاض وقت رد الفعل في الخلايا العصبية الحسية. تقع جميع أجسام الخلايا العصبية الحسية في العقد الظهرية للعمود الفقري. فقط النتوءات من الخلايا العصبية المفردة هنا تصل إلى أنسجتنا. علاوة على ذلك ، لا نرى خلايا عصبية إضافية إلا في العقد والنواة والقشرة. هذا لأن كل خلية عصبية في سلسلة تقدم زمن انتقال.

الكمون في الدوائر الحسية والحركية مهم جدًا للبقاء على قيد الحياة. ذكاءنا محدود بسبب الضغط للحصول على وقت رد فعل مرغوب فيه. وقت رد الفعل يرتبط بالذكاء. هذا هو السبب في توقيت الاختبارات من هذا النوع.

هناك عامل آخر في الذكاء يتعلق بعدد الخلايا العصبية: زيادة المادة الرمادية تعني زيادة في المادة البيضاء. كانت هناك بعض التكهنات بأن البشر قد وصلوا تقريبًا إلى الحد الأقصى من قدرتنا المعرفية ، حيث تم الوصول إلى قدرتنا على تخزين المادة البيضاء.

يبدو أننا نشغل منطقة Goldilocks الذكية حيث يكون وقت رد الفعل واستهلاك الطاقة والمادة البيضاء في حالة توازن شبه مثالي. إنه توازن هذه الأشياء ، وتطور الدوائر نفسها التي تحدد الذكاء ، وليس عدد الخلايا العصبية.

إليك رابط أخبار حول نفاد مساحة المادة البيضاء

فيما يلي دراسة تربط وقت الإدراك بوقت رد الفعل


ليس هناك شك في وجود علاقة تقريبية بين عدد الخلايا العصبية وقدرة الذكاء في أ الطريقة العامة من النظر إلى "طيف" الأنواع البيولوجية في الخارج من البشر. انظر ويكيبيديا قائمة الحيوانات حسب عدد الخلايا العصبية. على سبيل المثال في اختلافات واسعة مثل مقارنة الحشرات مع الرئيسيات وما إلى ذلك. هناك أيضًا ارتباط تقريبي بين عدد الخلايا العصبية وكتلة الجسم وإجمالي عدد الخلايا في الحيوانات. ولكن داخل نوع واحد ، ربما لا يكون للاختلافات الصغيرة في عدد الخلايا العصبية تأثير كبير على الذكاء الكلي. ومن المعروف أيضًا أن الإنسان البدائي البدائي ، وهو ما يقرب من 30 ألف عام سابق لـ [الإنسان العاقل] كان لديه تجويف دماغي أكبر وبالتالي يفترض أنه يحتوي على عدد أكبر من الخلايا العصبية ولكن يبدو أنه أقل قدرة فكرية من الإنسان العاقل ، وربما كان أحد العوامل في انقراضه بسبب الضغوط التطورية التنافسية. حتى أنواع الغوريلا المختلفة لديها كتلة دماغية أكبر وبالتالي يمكن تصور كميات أكبر من الخلايا العصبية (في ظل افتراض تقريبي أن كثافة الخلايا العصبية لكل كتلة لن تختلف بشدة).

يُعتقد أيضًا أن حجم الدماغ قد تأثر بالضغط التطوري مع حجم جمجمة أصغر والذي يجب أن يتناسب بشكل مريح من خلال قناة الولادة كقيد. هناك جانب آخر يجب دراسته وهو الجهاز العصبي المعوي في الإنسان الذي يحتوي على عدد كبير من الخلايا العصبية ولكن لا يبدو أنه يظهر "ذكاء" كبير قابل للقياس بالمعنى الكلاسيكي لتوجيه سلوك الحيوان ، ولكن من المتصور أنه يستخدم معالجة مهمة لإدارة التحكم في الجهاز الهضمي .

جانب آخر من السؤال الذي يجب مراعاته: موت الخلايا المبرمج في الجهاز العصبي النامي. تموت أعداد كبيرة من الخلايا العصبية أثناء التطور الطبيعي للولادة في "النوافذ الحرجة" ويبدو أن هذا يظهر أن العدد الإجمالي للخلايا العصبية من الناحية البيولوجية ليس مقياسًا رئيسيًا أو متحكمًا في الذكاء (وإلا فإن الضغوط التطورية تميل إلى تقليل هذا). يبدو أن الجهاز العصبي ينمو خلايا عصبية "إضافية" أكثر من "الضروري" للعمل السلس للكائن البشري.


فرضية الدماغ الاجتماعي وانعكاساتها على التطور الاجتماعي

تم اقتراح فرضية الدماغ الاجتماعي كتفسير لحقيقة أن الرئيسيات لديها أدمغة كبيرة بشكل غير عادي بالنسبة لحجم الجسم مقارنة بجميع الفقاريات الأخرى: طورت الرئيسيات أدمغة كبيرة لإدارة أنظمتها الاجتماعية المعقدة بشكل غير عادي. على الرغم من أن هذا الاقتراح قد تم تعميمه على جميع أنواع الفقاريات كتفسير لتطور الدماغ ، إلا أن التحليلات الحديثة تشير إلى أن فرضية الدماغ الاجتماعي تتخذ شكلاً مختلفًا تمامًا في الثدييات والطيور الأخرى عما هي عليه في الرئيسيات البشرية. في الرئيسيات ، هناك علاقة كمية بين حجم الدماغ وحجم المجموعة الاجتماعية (حجم المجموعة هو وظيفة رتيبة لحجم الدماغ) ، ويفترض أن المتطلبات المعرفية للمجتمع تضع قيدًا على عدد الأفراد الذين يمكن الحفاظ عليهم في مجموعة متماسكة . في الثدييات والطيور الأخرى ، العلاقة هي علاقة نوعية: الأدمغة الكبيرة مرتبطة باختلافات قاطعة في نظام التزاوج ، مع الأنواع التي لديها أنظمة تزاوج ثنائية لها أدمغة أكبر. يبدو أن الرئيسيات البشرية ربما تكون قد عممت عمليات الترابط التي تميز الأزواج أحادية الزواج للعلاقات غير الإنجابية الأخرى (`` الصداقات '') ، مما أدى إلى ظهور العلاقة الكمية بين حجم المجموعة وحجم الدماغ التي نجدها في هذا التصنيف. يثير هذا قضايا حول سبب كون العلاقات المترابطة تتطلب الكثير من الناحية المعرفية (وفي الواقع ، تثير أسئلة حول ماهية العلاقة المترابطة في الواقع) ، ومتى ولماذا قامت الرئيسيات بهذا التغيير في الأسلوب الاجتماعي.


اسأل عالم أعصاب: هل يجعلك دماغًا أكبر ذكاءً؟

"هناك سؤال محير كنت أقصد طرحه على بعض خبراء العلوم ، لكنني لم أكن أعرف إلى أين أتجه. لقد علمت مؤخرًا أن بعض البشر لديهم أدمغة أكبر من غيرهم. هل هناك علاقة بين امتلاك دماغ كبير والذكاء؟ " - أبيوث

الاجابة

أنت تطرح سؤالا مثيرا للجدل!

لم تكن العلاقة بين حجم الدماغ والذكاء ، سواء بين البشر أو بين الأنواع المختلفة ، محددة جيدًا على الإطلاق. يحب البشر الاعتقاد بأن قدراتنا المعرفية الاستثنائية يجب أن تشير إلى أننا ملوك مملكة الحيوان من حيث حجم الدماغ ، أو على الأقل أن لدينا أكبر الأدمغة بالنسبة لحجم أجسامنا. وكما تعتقد الطبيعة ، فإن كلا الافتراضين الشائعين غير صحيحين. تمتلك الحيتان والفيلة أدمغة أكبر بكثير من البشر ، ولدينا نفس نسبة كتلة الدماغ إلى الجسم مثل الفئران. نظرًا لأنه سيكون ضد الطبيعة البشرية أن تعترف بالهزيمة ، فقد ابتكر العلماء مقياسًا ثالثًا لحجم الدماغ يسمى حاصل الدماغ ، وهو نسبة كتلة الدماغ الفعلية بالنسبة إلى كتلة الدماغ المتوقعة لحجم الحيوان (بناءً على افتراض أن أكبر تتطلب الحيوانات مادة دماغية أقل قليلاً مقارنة بحجمها مقارنة بالحيوانات الصغيرة جدًا). من خلال هذا المقياس ، على الأقل ، يخرج البشر إلى القمة ، مع مكافئ قدره 7.5 متجاوزًا بكثير معدل الدلفين 5.3 وفأر الفأر التافه.

حسنًا ، على الرغم من العلاقة غير المؤكدة بين حجم الدماغ والقدرات المعرفية بين الأنواع المختلفة ، هل يمكن لحجم الدماغ أن يتنبأ بأي شيء عن الذكاء بين البشر؟ هل يعني امتلاك دماغ عملاق أنك أكثر ذكاءً ، كما ستجعلنا رسوم كاريكاتورية مثل Pinky and the Brain و Jimmy Neutron Boy Genius نصدق؟

تزعم بعض الدراسات أن الإجابة هي نعم.

جعل ظهور التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) من الممكن مقارنة أحجام أدمغة البشر الأحياء ، وفي البحث المستمر عن مقياس فيزيائي للذكاء ، سعى العديد من الباحثين بشغف إلى ربط مقاييس التصوير بالرنين المغناطيسي لحجم الدماغ مع معدل الذكاء. قبل عشر سنوات ، خلص التحليل التلوي الذي فحص نتائج 26 دراسة تصويرية إلى أن العلاقة بين معدل الذكاء وحجم الدماغ تتراوح باستمرار بين 0.3 و 0.4. في الآونة الأخيرة ، ذكرت وسائل الإعلام على نطاق واسع أن دراسة ارتباط الجينوم على نطاق واسع شملت 20 ألف شخص بشري قد اكتشفت "جين الذكاء". وفقًا لنتائجهم ، فإن بعض الاختلافات في جين HMGA2 ، الذي يرمز لبروتين يساعد في تنظيم نسخ الحمض النووي ونمو الخلايا ، ترتبط بزيادة الحجم داخل الجمجمة وكذلك تحسين معدل الذكاء.

لأكون صادقًا ، أجد هذه العلاقة مقلقة بعض الشيء. من الواضح أن الذكاء أكثر من حجم المخ ، أو أن العباقرة الكلاسيكيين مثل ألبرت أينشتاين ، الذي كان لديه دماغ متوسط ​​الحجم ، كان سيحالفه الحظ! من المهم التفكير في كيفية تعريف الذكاء فعليًا ، وتذكر أن الدراسات المذكورة أعلاه تظهر فقط ارتباطًا بين حجم الدماغ ودرجة الشخص في اختبار حاصل الذكاء. على الرغم من أن معدل الذكاء هو من الناحية التاريخية مقياس الذكاء الأكثر استخدامًا ، فإنه لا يأخذ بأي حال من الأحوال في الحسبان جميع جوانب الذكاء البشري ، كما أنه ليس قراءة متسقة تمامًا للقدرة المعرفية بين الأفراد. علاوة على ذلك ، تكشف نظرة فاحصة على نتائج دراسة الارتباط الجيني أن معظم العلاقة التي وجدها المؤلفون بين الاختلافات الجينية HMGA2 وحجم الجمجمة يمكن تفسيرها من خلال حقيقة أن الجين مرتبط أيضًا بارتفاع الإنسان. أثبتت الدراسات الارتباطية فقط وجود علاقة خطية ضعيفة إلى متوسطة بين حجم الدماغ والذكاء ، وهو وقود كافٍ لضمان عدم احتراق فرضية حجم الدماغ والذكاء ، ولكنها لا تفعل الكثير لتفسير الأساس الحقيقي للقدرة الإدراكية البشرية.

لحسن الحظ ، هناك الكثير بالنسبة للدماغ عندما تنظر إليه تحت المجهر ، ويعتقد معظم علماء الأعصاب الآن أن تعقيد التنظيم الخلوي والجزيئي للوصلات العصبية ، أو المشابك العصبية ، هو ما يحدد حقًا القدرة الحسابية للدماغ. هذا الرأي مدعوم بالنتائج التي تفيد بأن الذكاء أكثر ارتباطًا بحجم الفص الجبهي وحجم المادة الرمادية ، وهي كثيفة في أجسام الخلايا العصبية والمشابك ، من حجم الدماغ المطلق. تشير الأبحاث الأخرى التي تقارن البروتينات في نقاط الاشتباك العصبي بين الأنواع المختلفة إلى أن مكونات المشابك على المستوى الجزيئي كان لها تأثير كبير على الذكاء طوال التاريخ التطوري. لذلك ، على الرغم من أن امتلاك دماغ كبير هو أمر تنبئي إلى حد ما بوجود ذكاء كبير ، إلا أن الذكاء ربما يعتمد أكثر بكثير على مدى كفاءة الأجزاء المختلفة من دماغك في التواصل مع بعضها البعض.


مفارقة دماغ الفيل

لطالما اعتبرنا أنفسنا في قمة القدرات المعرفية بين الحيوانات. لكن هذا يختلف عن كونك في قمة التطور بعدد من الطرق المهمة جدًا. كما أشار مارك توين في عام 1903 ، فإن الافتراض بأن التطور كان طريقًا طويلاً يقود إلى البشر ، حيث أن تتويجه لإنجازه هو أمر غير معقول تمامًا مثل افتراض أن الغرض الكامل من بناء برج إيفل هو وضع طبقة الطلاء النهائية على طرفه. . علاوة على ذلك ، فإن التطور ليس مرادفًا للتقدم ، ولكنه ببساطة يتغير بمرور الوقت. والبشر ليسوا حتى أصغر الأنواع التي تطورت مؤخرًا. على سبيل المثال ، ظهر أكثر من 500 نوع جديد من أسماك البلطي في بحيرة فيكتوريا ، وهي أصغر البحيرات الأفريقية الكبرى ، منذ أن كانت مليئة بالمياه منذ حوالي 14500 عام.

ومع ذلك ، هناك شيء فريد في دماغنا يجعله قادرًا إدراكيًا على التفكير حتى في تكوينه وأسباب افتراضه أنه يسود على جميع العقول الأخرى. إذا كنا نحن من وضعنا الحيوانات الأخرى تحت المجهر ، وليس العكس ، 1 إذًا يجب أن يمتلك دماغ الإنسان شيئًا لا يمتلكه أي دماغ آخر.

مرحبا أيها الوسيم: منذ أواخر الستينيات ، تكهن علماء النفس فيما إذا كانت القدرة على التعرف على الذات في المرآة تدل على الذكاء والوعي الذاتي. جيمس بالوج / جيتي إيماجيس

ستكون الكتلة الهائلة هي المرشح الواضح: إذا كان الدماغ هو ما يولد الإدراك الواعي ، فإن امتلاك المزيد من الدماغ يجب أن يعني فقط المزيد من القدرات المعرفية. ولكن هنا الفيل الموجود في الغرفة هو ، حسنًا ، الفيل - وهو نوع ذو أدمغة أكبر من البشر ، ولكنه غير مجهز بسلوكيات معقدة ومرنة مثل سلوكياتنا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مساواة حجم الدماغ الأكبر بالقدرات المعرفية الأكبر يفترض مسبقًا أن جميع الأدمغة مصنوعة بنفس الطريقة ، بدءًا من علاقة مماثلة بين حجم الدماغ وعدد الخلايا العصبية. لكنني وزملائي كنا نعلم بالفعل أن جميع الأدمغة لم تصنع متشابهة. تتمتع الرئيسيات بميزة واضحة على الثدييات الأخرى ، والتي تكمن في التحول التطوري للأحداث التي أدت إلى الطريقة الاقتصادية التي تضاف بها الخلايا العصبية إلى دماغها ، دون الزيادات الهائلة في متوسط ​​حجم الخلية التي شوهدت في الثدييات الأخرى.

لقد عرفنا أيضًا عدد الخلايا العصبية التي تتكون منها الأدمغة المختلفة ، ولذا يمكننا إعادة صياغة عبارة "المزيد من الدماغ" واختبارها. سيكون العدد الهائل من الخلايا العصبية هو المرشح الواضح ، بغض النظر عن حجم الدماغ ، لأنه إذا كانت الخلايا العصبية هي التي تولد الإدراك الواعي ، فإن وجود المزيد من الخلايا العصبية يعني المزيد من القدرات المعرفية. في الواقع ، على الرغم من أن الاختلافات المعرفية بين الأنواع كان يُعتقد في السابق أنها نوعية ، مع وجود عدد من القدرات المعرفية التي كان يُعتقد في السابق أنها حصرية للبشر ، فمن المسلم به الآن أن الاختلافات المعرفية بين البشر والحيوانات الأخرى هي مسألة درجة. أي أنها اختلافات كمية وليست نوعية.

هل يمتلك دماغ الفيل الأفريقي ، وهو أثقل بثلاث مرات من دماغنا ، عددًا من الخلايا العصبية أكثر من دماغنا؟

عبقرية التعلم

بواسطة Lauren R. Weinstein

لورين ر. وينشتاين رسامة كاريكاتورية مقيمة في نيو جيرسي. تعمل حاليًا على رواية مصورة بعنوان مبدئيًا كيفية رسم الأنف. تشمل كتبها السابقة قصص البنات والإلهة. اقرأ أكثر

استخدامنا لأداتنا معقد بشكل مثير للإعجاب ، وحتى أننا نصمم أدوات لصنع أدوات أخرى - لكن الشمبانزي يستخدم الأغصان كأدوات للحفر بحثًا عن النمل الأبيض ، وتتعلم القرود استخدام المجراف للوصول إلى الطعام بعيدًا عن الأنظار ، ولا تقوم الغربان بتشكيل الأسلاك فقط من أجل تستخدم كأدوات للحصول على الطعام ، ولكن أيضًا احتفظ بها آمنة لإعادة استخدامها لاحقًا. تعلم أليكس ، الببغاء الرمادي الأفريقي المملوك لعالمة النفس إيرين بيبربيرج ، إنتاج كلمات ترمز إلى الأشياء ، وتعلم الشمبانزي والغوريلا ، على الرغم من أنهم لا يستطيعون النطق لأسباب تشريحية ، التواصل بلغة الإشارة. يمكن أن يتعلم الشمبانزي التسلسل الهرمي: إنهم يلعبون ألعابًا حيث يجب عليهم لمس المربعات بالترتيب التصاعدي للأرقام الموضحة سابقًا ، ويقومون بذلك أيضًا وبسرعة البشر المدربين تدريباً عالياً. تتعاون الشمبانزي والفيلة لتأمين طعام بعيد ولا يمكن الوصول إليه بجهودهم وحدها. يبدو أن الشمبانزي ، وكذلك الرئيسيات الأخرى ، يستنتجون الحالة العقلية للآخرين ، وهو مطلب لإظهار السلوك المخادع. يبدو أنه حتى الطيور لديها معرفة بالحالة العقلية للأفراد الآخرين ، حيث تقوم طيور العقعق بتخزين الطعام بشكل علني في وجود المتفرجين ثم استرداده ونقله إلى مكان سري بمجرد اختفاء المتفرجين. يبدو أن الشمبانزي والغوريلا والفيلة والدلافين وأيضًا طائر العقعق يتعرفون على أنفسهم في المرآة ، ويستخدمونها لفحص علامة مرئية موضوعة على رؤوسهم.

هذه اكتشافات أساسية تشهد على القدرات المعرفية للأنواع غير البشرية - لكن هذه الملاحظات الفريدة من نوعها لا تخدم أنواع المقارنات بين الأنواع التي نحتاج إلى إجرائها إذا أردنا اكتشاف ما يدور حول الدماغ يسمح لبعض الأنواع بتحقيق مآثر معرفية بعيدة عن متناول الآخرين. وهنا نواجه مشكلة أخرى ، أكبر مشكلة في هذه المرحلة: كيفية قياس القدرات المعرفية في عدد كبير من الأنواع وبطريقة تولد قياسات قابلة للمقارنة عبر كل تلك الأنواع.

تم اختبار دراسة عام 2014 لضبط النفس ، وهي القدرة المعرفية التي تعتمد على الجزء قبل الجبهية ، والجزء الترابطي من القشرة الدماغية ، بين عدد من الأنواع الحيوانية - معظمها الرئيسيات ، ولكن أيضًا القوارض الصغيرة ، والحيوانات آكلة اللحوم ، والفيل الآسيوي ، ومجموعة متنوعة أنواع الطيور. ووجدوا أن أفضل ارتباط مع الأداء الصحيح في اختبار ضبط النفس كان الحجم المطلق للدماغ - باستثناء الفيل الآسيوي ، الذي ، على الرغم من كونه أكبر عقل في المجموعة ، فشل فشلاً ذريعًا في المهمة. يتبادر إلى الذهن عدد من الأسباب ، من "لم يهتم بالطعام أو المهمة" إلى "استمتعت بإزعاج القائمين على رعايته بعدم أدائه". (أحب أن أعتقد أن السبب في صعوبة تدريب القرود على القيام بأشياء يسهل على البشر تعلمها هو استيائهم من وضوح المهمة: "هيا ، هل تريد مني التحرك للقيام بذلك؟ شيء أكثر صعوبة للقيام به! Gimme ألعاب الفيديو! ")

برينياك: تسعى سوزانا هيركولانو هوزيل لمعرفة بالضبط ما يدور حول الدماغ البشري الذي يسمح له بأداء مناورات أكثر تعقيدًا بكثير من أدمغة الحيوانات الأخرى. هنا ، تلقي محادثة TED. جيمس دنكان ديفيدسون ، بإذن من TED

مع ذلك ، فإن الاحتمال الأكثر إثارة بالنسبة لي هو أن الفيل الأفريقي قد لا يكون لديه كل الخلايا العصبية قبل الجبهية في القشرة الدماغية التي يحتاجها لحل مهام اتخاذ قرار ضبط النفس مثل تلك الموجودة في الدراسة. بمجرد أن أدركنا أن أدمغة الرئيسيات والقوارض مصنوعة بشكل مختلف ، بأعداد مختلفة من الخلايا العصبية بالنسبة لحجمها ، توقعنا أن دماغ الفيل الأفريقي قد يحتوي على ما لا يقل عن 3 مليارات خلية عصبية في القشرة الدماغية و 21 مليار خلية عصبية في المخيخ ، مقارنة بـ 16 مليارًا و 69 مليارًا ، على الرغم من حجمها الأكبر بكثير - إذا تم بناؤه مثل دماغ القوارض.

من ناحية أخرى ، إذا تم بناؤه مثل دماغ الرئيسيات ، فإن دماغ الفيل الأفريقي قد يحتوي على 62 مليار خلية عصبية في القشرة الدماغية و 159 مليار خلية عصبية في المخيخ. لكن الأفيال ليست قوارض ولا رئيسيات ، فهي بالطبع تنتمي إلى الطبقة العليا من Afrotheria ، كما يفعل عدد من الحيوانات الصغيرة مثل زبابة الفيل والشامة الذهبية التي درسناها بالفعل - وقررنا أن أدمغتها ، في الواقع ، قد اتسعت إلى حد كبير مثل أدمغة القوارض.

كان هذا اختبارًا مهمًا للغاية ، إذن: هل يمتلك دماغ الفيل الأفريقي ، الذي يزيد وزنه عن دماغنا أكثر من ثلاثة أضعاف ، عددًا من الخلايا العصبية أكثر من دماغنا؟ إذا كان الأمر كذلك ، فإن فرضيتي القائلة بأن القوى المعرفية تأتي بأعداد مطلقة من الخلايا العصبية ستدحض. ولكن إذا كان الدماغ البشري لا يزال يحتوي على العديد من الخلايا العصبية أكثر من دماغ الفيل الأفريقي الأكبر بكثير ، فإن ذلك من شأنه أن يدعم فرضيتي القائلة بأن أبسط تفسير للقدرات المعرفية الملحوظة للأنواع البشرية هو العدد الملحوظ من الخلايا العصبية في الدماغ ، لا مثيل لها. بغض النظر عن حجم المخ. على وجه الخصوص ، توقعت أن يكون عدد الخلايا العصبية في الإنسان أكبر منه في القشرة الدماغية للفيل الأفريقي.

كان المنطق وراء توقعي هو الأدبيات المعرفية التي لطالما أشادت بالقشرة الدماغية (أو بشكل أكثر دقة ، الجزء الأمامي من القشرة المخية) باعتبارها المقعد الوحيد للإدراك العالي - التفكير المجرد ، واتخاذ القرارات المعقدة ، والتخطيط للمستقبل . ومع ذلك ، فإن جميع القشرة المخية تقريبًا متصلة بالمخيخ من خلال حلقات تربط معالجة المعلومات القشرية والمخيخية ببعضها البعض ، وهناك المزيد والمزيد من الدراسات التي تشير إلى تورط المخيخ في الوظائف المعرفية للقشرة الدماغية ، مع عمل الهيكلين. جنبا إلى جنب. ولأن هذين الهيكلين معًا يمثلان الغالبية العظمى من جميع الخلايا العصبية في الدماغ ، يجب أن ترتبط القدرات المعرفية بشكل جيد مع عدد الخلايا العصبية في الدماغ كله ، في القشرة الدماغية ، وفي المخيخ.

وهذا هو السبب في أن النتائج التي توصلنا إليها بشأن دماغ الفيل الأفريقي كانت أفضل من المتوقع.

شوربة المخ بالغالون

يزن نصف الكرة المخية لفيل أفريقي أكثر من 2.5 كيلوغرام ، مما يعني أنه من الواضح أنه سيتعين تقطيعه إلى مئات القطع الأصغر للمعالجة والعد منذ تحويل الدماغ إلى حساء لتحديد عدد الخلايا العصبية داخله يعمل مع قطع لا أكثر. من 3 إلى 5 جرام من الأنسجة في وقت واحد. أردت أن يكون القطع منهجيًا ، وليس عشوائيًا. كنا قد استخدمنا في السابق آلة تقطيع اللحوم الباردة لتحويل نصف كرة المخ البشري إلى سلسلة كاملة من الجروح الرقيقة. كانت آلة التقطيع رائعة لفصل التلافيف القشرية - لكن كان لها عيب رئيسي واحد: بقي الكثير من مادة الدماغ البشري على نصلتها الدائرية ، مما استبعد تقديرات العدد الإجمالي للخلايا في نصف الكرة الأرضية. إذا أردنا معرفة العدد الإجمالي للخلايا العصبية في نصف الكرة المخية للأفيال ، كان علينا قطعها يدويًا ، وفي شرائح أكثر سمكًا ، لتقليل الخسائر النهائية إلى درجة جعلها لا تذكر.

لماذا تنفق 100000 دولار في حين أن سكين الجزار يمكن أن يؤدي المهمة بشكل جيد بما فيه الكفاية؟

وهكذا بدأ اليوم في متجر الأجهزة ، حيث ذهبت أنا وابنتي (كانت العطلة المدرسية قد بدأت للتو) للبحث عن الأقواس على شكل L لتكون بمثابة إطارات صلبة ومسطحة ومنتظمة لقطع نصف كرة الفيل ، بالإضافة إلى أطول سكين يمكنني حمله بيد واحدة. (كانت هذه فرصة لا ينبغي تفويتها لمراهق صغير ، بعد سنوات يمكن أن يقول ، "مرحبًا يا أمي ، هل تذكر اليوم الذي قطعنا فيه دماغ فيل؟") لقد قطعنا أولاً التعزيزات الهيكلية للأقواس L ثم جعل عقل الفيل مناسبًا للداخل. بالتأكيد ، هناك آلات فاخرة بقيمة 100000 دولار من شأنها أن تؤدي المهمة إلى حد الكمال ، ولكن لماذا تنفق هذا القدر من المال في حين أن سكين الجزار اليدوي يؤدي المهمة بشكل جيد بما فيه الكفاية؟

لقد وضعت نصف الكرة الأرضية بشكل مسطح على سطح المقعد ، مؤطرًا داخل قوسين على شكل حرف L. قام أحد الطلاب بإمساك الإطارات في مكانها بينما كنت أمسك نصف الكرة الأرضية بيدي اليسرى وشقها بقوة ولكن برفق من خلال الدماغ مع اليمين ، في حركات ذهابًا وإيابًا. بعد ذلك بعدة جروح ، أيضًا في النصف الخلفي بالإضافة إلى المخيخ ، وكان لدينا "رغيف" من دماغ الفيل مقطوعًا بالكامل على سطح الطاولة: 16 قسمًا عبر نصف الكرة القشرية ، وثمانية من خلال المخيخ ، بالإضافة إلى جذع الدماغ بالكامل و بصلة شمية عملاقة تزن 20 جرامًا (10 أضعاف كتلة دماغ الجرذ) تكمن منفصلة.

عد الخلايا العصبية: قامت سوزانا هيركولانو هوزيل وطلابها بتقطيع مقطع عرضي لدماغ فيل ، كما هو موضح هنا ، لتحديد عدد الخلايا العصبية الموجودة فيه ومقارنتها بما هو موجود في دماغ الإنسان. بإذن من المؤلف

بعد ذلك ، كان علينا فصل الهياكل الداخلية - المخطط ، المهاد ، الحصين - عن القشرة ، ثم قطع القشرة إلى قطع أصغر للمعالجة ، ثم فصل كل من هذه القطع إلى مادة رمادية وبيضاء. إجمالاً ، كان لدينا 381 قطعة من الأنسجة ، كان معظمها لا يزال أكبر بعدة مرات من الـ 5 جرام التي يمكننا معالجتها في وقت واحد. كان إلى حد بعيد معظم الأنسجة التي قمنا بمعالجتها. شخص واحد يعمل بمفرده ويعالج قطعة واحدة من الأنسجة يوميًا سيحتاج إلى أكثر من عام واحد - بدون توقف - لإنهاء المهمة. من الواضح أن هذا يجب أن يكون مجهودًا جماعيًا ، خاصة إذا كنت أرغب في الحصول على النتائج في مدة لا تزيد عن ستة أشهر. ولكن ، حتى مع وجود جيش صغير من الطلاب الجامعيين ، فقد استغرق الأمر وقتًا طويلاً: مر شهران وتمت معالجة عُشر نصف الكرة المخية فقط. كان لا بد من فعل شيء.

جاءت الرأسمالية للإنقاذ. قمت ببعض العمليات الحسابية وأدركت أن لدي حوالي 2500 دولار لأوفرها - ما يقرب من دولار واحد لكل جرام من الأنسجة لتتم معالجته. جمعت الفريق وقدمت لهم عرضًا: يمكن لأي شخص أن يساعد ، وسيكافأ الجميع ماليًا بنفس المبلغ. تشكلت شراكات صغيرة بسرعة ، حيث يقوم أحد الطلاب بالطحن ، ويقوم الآخر بالعد ، ويتشارك كلاهما في العائدات. عملت العجائب. كان زوجي يزور المختبر ويعلق ، في رهبة ، على حشد الطلاب على مقاعد البدلاء ، ويتحدثون بحماسة أثناء العمل بعيدًا (حتى ذلك الحين ، كانوا يعملون في الغالب في نوبات ، حيث كان مختبرًا صغيرًا). استحوذ Jairo Porfírio على مجموعات كبيرة من بقع الأجسام المضادة ، وقمت بإجراء جميع تعداد الخلايا العصبية في المجهر - وفي أقل من ستة أشهر بقليل ، تمت معالجة نصف الكرة المخية للفيل الأفريقي بالكامل ، كما هو مخطط.

وها ، دماغ الفيل الأفريقي يحتوي على عدد أكبر من الخلايا العصبية من دماغ الإنسان. وليس فقط عددًا قليلاً: ثلاثة أضعاف عدد الخلايا العصبية ، 257 مليارًا إلى 86 مليار خلية عصبية. لكن - وكان هذا "لكن" ضخمًا هائلاً - 98 بالمائة من تلك الخلايا العصبية كانت موجودة في المخيخ ، في الجزء الخلفي من الدماغ. في كل الثدييات الأخرى التي فحصناها حتى الآن ، ركز المخيخ معظم الخلايا العصبية في الدماغ ، ولكن ليس أكثر من 80 في المائة منها. ترك التوزيع الاستثنائي للخلايا العصبية داخل دماغ الفيل 5.6 مليار خلية هزيلة نسبيًا في القشرة الدماغية بأكملها. على الرغم من حجم القشرة المخية للفيل الأفريقي ، فإن 5.6 مليار خلية عصبية فيها شاحبة مقارنة بمتوسط ​​16 مليار خلية عصبية مركزة في قشرة الدماغ البشرية الأصغر بكثير.

لذلك كان هذا هو جوابنا. لا ، لا يحتوي الدماغ البشري على عدد أكبر من الخلايا العصبية من دماغ الفيل الأكبر بكثير - لكن القشرة الدماغية البشرية لديها ما يقرب من ثلاثة أضعاف عدد الخلايا العصبية التي تزيد عن ضعف القشرة الدماغية للفيل. ما لم نكن مستعدين للاعتراف بأن الفيل ، بثلاثة أضعاف عدد الخلايا العصبية في المخيخ (وبالتالي ، في دماغه) ، يجب أن يكون أكثر قدرة معرفية من البشر ، يمكننا استبعاد الفرضية القائلة بأن العدد الإجمالي للخلايا العصبية في المخيخ كان المخيخ بأي شكل من الأشكال مقيدًا أو كافياً لتحديد القدرات المعرفية للدماغ.

ثم بقيت القشرة الدماغية فقط. لقد أجرت الطبيعة التجربة التي نحتاجها ، حيث فصلت عدد الخلايا العصبية في القشرة الدماغية عن عدد الخلايا العصبية في المخيخ. يمكن أن تُعزى القدرات المعرفية الفائقة للدماغ البشري على دماغ الفيل ببساطة - وفقط - إلى العدد الكبير بشكل ملحوظ من الخلايا العصبية في قشرة الدماغ.

في حين أننا لا نملك قياسات القدرات المعرفية المطلوبة لمقارنة جميع أنواع الثدييات ، أو على الأقل تلك التي لدينا عدد من الخلايا العصبية القشرية ، يمكننا بالفعل إجراء تنبؤ قابل للاختبار بناءً على هذه الأرقام. إذا كان العدد المطلق للخلايا العصبية في القشرة الدماغية هو القيد الرئيسي للقدرات المعرفية للأنواع ، فإن الترتيب الذي توقعته للأنواع حسب القدرات المعرفية بناءً على عدد الخلايا العصبية في القشرة الدماغية سيبدو كما يلي:

وهو أكثر منطقية بشكل حدسي من الترتيب الحالي بناءً على كتلة الدماغ ، والذي يضع حيوانات مثل الزرافة فوق العديد من أنواع الرئيسيات ، مثل هذا:

كما اتضح ، هناك تفسير بسيط لكيفية أن الدماغ البشري ، وهو وحده ، يمكن أن يكون في نفس الوقت مشابهًا للآخرين في قيوده التطورية ، ومع ذلك فهو مختلف تمامًا لدرجة منحنا القدرة على التفكير. الأصول المادية والميتافيزيقية الخاصة. أولاً ، نحن الرئيسيات ، وهذا يمنح البشر ميزة وجود عدد كبير من الخلايا العصبية المكدسة في قشرة دماغية صغيرة. وثانيًا ، بفضل الابتكار التكنولوجي الذي أدخله أسلافنا ، أفلتنا من القيود النشطة التي تقصر جميع الحيوانات الأخرى على عدد أقل من الخلايا العصبية القشرية التي يمكن توفيرها من خلال نظام غذائي خام في البرية.

إذن ما الذي لدينا ولا يمتلكه أي حيوان آخر؟ أقول إن عددًا ملحوظًا من الخلايا العصبية في القشرة الدماغية ، وهو الأكبر الموجود حولها ، لا يمكن لأي نوع آخر بلوغه. وماذا نفعل على الإطلاق ولا يفعله أي حيوان آخر ، والذي أعتقد أنه سمح لنا بتجميع هذا العدد الرائع من الخلايا العصبية في المقام الأول؟ نحن نطبخ طعامنا. الباقي - جميع الابتكارات التكنولوجية التي أصبحت ممكنة بفضل هذا العدد الهائل من الخلايا العصبية في قشرتنا الدماغية ، وما تلاه من انتقال ثقافي لتلك الابتكارات التي أبقت اللولب الذي يحول القدرات إلى قدرات تتحرك صعودًا - هو التاريخ.

سوزانا هيركولانو هوزيل عالمة أعصاب برازيلية. هي أستاذة مشاركة ورئيسة مختبر التشريح المقارن ، معهد العلوم الطبية الحيوية ، الجامعة الفيدرالية في ريو دي جانيرو.

مقتبس من الميزة البشرية: فهم جديد لكيفية تحول دماغنا إلى شيء رائع بقلم سوزانا هيركولانو هوزيل نشرته هذا الشهر مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. كل الحقوق محفوظة.


دماغ الإنسان هو دماغ رئيسي متدرج خطيًا في عدد الخلايا العصبية. ماذا الان؟

القدرات المعرفية وحجم المخ وعدد الخلايا العصبية

إن استنتاج أن دماغ الإنسان هو دماغ رئيسي متطور خطيًا ، مع العدد المتوقع فقط من الخلايا العصبية لدماغ الرئيسيات بحجمه ، لا يعني القول أنه غير ملحوظ في قدراته. ومع ذلك ، مع تقدم الدراسات حول القدرات المعرفية للقرود غير البشرية والحيوانات الأخرى ذات الأدمغة الكبيرة ، فمن المرجح بشكل متزايد أن البشر لا يتمتعون بقدرات معرفية فريدة حقًا ، وبالتالي يجب أن يختلفوا عن هذه الحيوانات ليس نوعًا ، بل بالأحرى في المجموعة. ومدى القدرات مثل نظرية العقل والتقليد والإدراك الاجتماعي (مارينو وآخرون ، 2009). وبالتالي ، يمكن أن تكون التغييرات الكمية في التركيب العصبي للدماغ قوة دافعة رئيسية تؤدي ، من خلال الجمع الأسي لوحدات المعالجة ، وبالتالي القدرات الحسابية ، إلى أحداث قد تبدو مثل & # x0201cjumps & # x0201d في تطور العقول و المخابرات (روث وديك ، 2005). من المحتمل أن تكون هذه التغييرات الكمية مبررة من خلال الزيادات في الأعداد المطلقة (وليس النسبية) للخلايا العصبية في المناطق القشرية ذات الصلة ، وبالتنسيق ، في الدوائر المخيخية التي تتفاعل معها (Ramnani ، 2006). علاوة على ذلك ، فإن النظر إلى الدماغ البشري باعتباره دماغًا رئيسيًا معززًا خطيًا في تكوينه الخلوي لا يقلل من الدور الذي تؤديه الترتيبات التشريحية العصبية ، مثل التغييرات في الحجم النسبي للمناطق القشرية الوظيفية (على سبيل المثال ، Semendeferi et al. ، 2001 Rilling) and Seligman, 2002), in the volume of prefrontal white matter (Schoenemann et al., 2005) or in the size of specific portions of the cerebellum (Ramnani, 2006) may play in human cognition. Rather, such arrangements should contribute to brain function in combination with the large number of neurons in the human brain. Our analysis of numbers of neurons has so far been restricted to large brain divisions, such as the entire cerebral cortex and the ensemble of brainstem, diencephalon and basal ganglia, but an analysis of the cellular scaling of separate functional cortical areas and the related subcortical structures is underway. Such data should allow us to address important issues such as mosaic evolution through concerted changes in the functionally related components of distributed systems, and the presumed increase in relative number of neurons in systems that increase in importance (Barton and Harvey, 2000 Barton, 2006).

If cognitive abilities among non-human primates scale with absolute brain size (Deaner et al., 2007) and brain size scales linearly across primates with its number of neurons (Herculano-Houzel et al., 2007), it is tempting to infer that the cognitive abilities of a primate, and of other mammals for that matter, are directly related to the number of neurons in its brain. In this sense, it is interesting to realize that, if the same linear scaling rules are considered to apply to great apes as to other primates, then similar three-fold differences in brain size and in brain neurons alike apply to humans compared to gorillas, and to gorillas compared to baboons. This, however, is not to say that any cognitive advantages that the human brain may have over the gorilla and that the gorilla may have over the baboon are equally three-fold – although these differences are difficult to quantify. Since neurons interact combinatorially through the synapses they establish with one another, and further so as they interact in networks, the increase in cognitive abilities afforded by increasing the number of neurons in the brain can be expected to increase exponentially with absolute number of neurons, and might even be subject to a thresholding effect once critical points of information processing are reached. In this way, the effects of a three-fold increase in numbers of neurons may be much more remarkable when comparing already large brains, such as those of humans and gorillas, than when comparing small brains, such as those of squirrel monkeys and galagos.

Intraspecific variability in size, numbers and abilities

One final caveat to keep in mind when studying scaling of numbers of brain neurons, particularly in regard to cognition, is that relationships observed across species need not apply to comparisons across individuals of the same species. Not only the extent of intraspecific variation is much smaller (on the order of 10�%) than interspecific variation (which spans five orders of magnitude within mammals Tower, 1954 Stolzenburg et al., 1989), but also the mechanisms underlying interspecific and intraspecific variation are also likely to differ. Our own preliminary data suggest that, indeed, variations in brain size across rats of the same age are not correlated with variations in numbers of neurons (Morterá and Herculano-Houzel, unpublished observations). There is no justification, therefore, to extend the linear correlation between brain size and number of neurons across primates to a putative correlation across persons of different brain sizes (which might be used, inappropriately, as grounds for claims that larger-brained individuals have more neurons, and are therefore “smarter”, than smaller-brained persons). In fact, although men have been reported to have more neurons in the cerebral cortex than women (Pakkenberg and Gundersen, 1997 Pelvig et al., 2008), there is no significant correlation between brain size and general cognitive ability within families (Schoenemann et al., 2000). Across these individuals, other factors such as variations in number and identity of synaptic connections within and across structures, building on a statistically normal, albeit variable, number of neurons, and depending on genetics and life experiences such as learning, are more likely to be determinant of the individual cognitive abilities (see, for instance, Mollgaard et al., 1971 Black et al., 1990 Irwin et al., 2000 Draganski et al., 2004).

Concluding remarks: our place in nature

Novel quantitative data on the cellular composition of the human brain and its comparison to other primate brains strongly indicate that we need to rethink our notions about the place that the human brain holds in nature and evolution, and rewrite some of the basic concepts that are taught in textbooks. Accumulating evidence (Deacon, 1997 Roth and Dicke, 2005 Deaner et al., 2007) indicates that an alternative view of the source of variations in cognitive abilities across species merits investigation: one that disregards body and brain size and examines absolute numbers of neurons as a more relevant parameter instead. Now that these numbers can be determined in various brains and their structures, direct comparisons can be made across species and orders, with no assumptions about body𠄻rain size relationships required. Complementarily, however, it now becomes possible to examine how numbers of neurons in the brain, rather than brain size, relate to body mass and surface as well as metabolism, parameters that have been considered relevant in comparative studies (Martin, 1981 Fox and Wilczynski, 1986 MacLarnon, 1996 Schoenemann, 2004), in order to establish what mechanisms underlie the loosely correlated scaling of body and brain.

According to this now possible neuron-centered view, rather than to the body-centered view that dominates the literature (see Gazzaniga, 2008, for a comprehensive review), the human brain has the number of neurons that is expected of a primate brain of its size a cerebral cortex that is exactly as large as expected for a primate brain of 1.5 kg just as many neurons as expected in the cerebral cortex for the size of this structure and, despite having a relatively large cerebral cortex (which, however, a rodent brain of 1.5 kg would also be predicted to have), this enlarged cortex holds just the same proportion of brain neurons in humans as do other primate cortices (and rodent cortices, for that matter). This final observation calls for a reappraisal of the view of brain evolution that concentrates on the expansion of the cerebral cortex, and its replacement with a more integrated view of coordinate evolution of cellular composition, neuroanatomical structure, and function of cerebral cortex and cerebellum (Whiting and Barton, 2003).

Other �ts” that deserve updating are the ubiquitous quote of 100 billion neurons (a value that lies outside of the margin of variation found so far in human brains Azevedo et al., 2009), and, more strikingly, the widespread remark that there are 10× more glial cells than neurons in the human brain. As we have shown, glial cells in the human brain are at most 50% of all brain cells, which is an important finding since it is one more brain characteristic that we share with other primates (Azevedo et al., 2009).

Finally, if being considered the bearer of a linearly scaled-up primate brain does not sound worthy enough for the animal that considers himself the most cognitively able on Earth, one can note that there are, indeed, two advantages to the human brain when compared to others – even if it is not an outlier, nor unique in any remarkable way. First, the human brain scales as a primate brain: this economical property of scaling alone, compared to rodents, assures that the human brain has many more neurons than would fit into a rodent brain of similar size, and possibly into any other similar-sized brain. And second, our standing among primates as the proud owners of the largest living brain assures that, at least among primates, we enjoy the largest number of neurons from which to derive cognition and behavior as a whole. It will now be interesting to determine whether humans, indeed, have the largest number of neurons in the brain among mammals as a whole.


Elephants Have The Most Neurons. Why Aren't They The Smartest Animals?

Why aren't elephants the smartest animals since they have the most neurons? ظهر في الأصل على Quora: المكان المناسب لاكتساب المعرفة ومشاركتها ، وتمكين الناس من التعلم من الآخرين وفهم العالم بشكل أفضل.

Answer by Fabian van den Berg, Neuropsychologist, on Quora:

Why aren't elephants the smartest animals since they have the most neurons?

We often hear 'bigger is better' which might be true for pay-checks but not for other things. I’m of course talking about brains, what else? Nature has an astounding diversity of life, each with a unique brain. Some of those brains grow to be massive organs, like that of the African Elephant with a 5kg brain (11lbs) and 257 billion neurons. Some brains stay tiny, like that of roundworms which comes in at only a fraction of a gram with about 300 neurons in total. Humans rank in between, with a 1.4kg (3lbs) brain and give or take 86 billion neurons.

That begs the question, if humans are outranked by animals such as elephants, why are we the self-proclaimed smartest creature on earth? How is it that an elephant with almost 3 times the number of neurons isn’t laughing at our struggle with quantum mechanics?

Like a late night news-report, the reason might surprise you. To put it bluntly, humans aren’t all that special. Like mentioned above, we don’t have the biggest brain with the most neurons. Nor do we have the brain with the biggest surface area dolphins beat us there with their amazingly complex brain folds. We get a bit closer if we take body size into account, but we’d lose from a marmoset (a sort of small monkey which honestly isn’t all that bright). A new measure was developed called the ‘encephalisation quotient’ (EQ), which takes into account that the relationship between brain and body size isn’t linear. It’s a whole formula, but it gave us what we needed for our ego, we were on top! Based on our size we have a brain that is 7 times larger than it should be. Sounds great for us, but the measure failed a bit for other animals. The rhesus monkey should be smarter than a gorilla if we were to believe their EQ, which isn’t the case. That puts us back to square one.

Humans don’t stand out that much in general, except when it comes to intelligence. Absolute brain size isn’t what makes us smart, neither is surface area, EQ, or neuron density. Then why is it that an elephant, with a huge brain and more neurons, isn’t as smart or even smarter than a human? This is where neuroscience and biology get a bit tricky, an example might help.

Consider the fastest supercomputer in the world. At the time of writing, that is the Summit made by IBM. It has an impressive 9.216 CPUs, 27.648 GPUs and can make 200 quadrillion calculations per second. For comparison, it would take every person on earth working together, doing 1 calculation per second for almost a year to do what this machine can do in 1 second. It is set to model the universe, explore cancer, and figure out genetics on a scale we cannot imagine. But can it run Minecraft? No it cannot. Yet my old i7 quad-core laptop can run Minecraft just fine. Weird isn’t it, an immense computer with more memory and processing power than fits in my apartment can’t run a simple game that my rickety laptop can? So much for “super” computers.

The truth is, the thing isn’t designed to run Minecraft. It’s made to run those complex astronomical and biological models, while my laptop is designed to run games and various other tasks useful to me. I’m sure with some fiddling you can get any game running on those systems, but you’d definitely get in trouble for that. When comparing brains, the absolute neuron count isn’t the only thing we need to look at. Just like absolute processing power isn’t the only thing you look for when you need to play Minecraft. What’s in a machine, how it’s connected, how it interfaces, all change depending on a computer’s purpose.

Human brains and Elephant brain are different in more ways than one. Different parts have different concentrations of neurons for example. Despite having three times as many neurons, elephants only have a third as many neurons in their cerebral cortex. The cortex just so happens to be the part of the brain we associate with a lot of “higher cognitive functions” and intelligence. All those elephant brain cells are concentrated in other areas, like the cerebellum which is used for movements (that trunk does look very capable).

The way the brain is put together is another factor. We estimate that Neanderthals had bigger brains than us they had the capacity for a 1600cm3 brain. When researchers recently grew some Neanderthal brain-matter, we saw that they were very different from our own. Human mini-brains were nice, smooth spheres, whereas Neanderthal brains were more like popcorn. The consequences are still not clear, but it does bring us to this point: brains are complicated. Brains aren’t homogenous masses of neurons and support cells. Brains have structure to them, neurons form columns and layers, have specific pathways to send and receive specific information. The way neurons are structured and connected affects what and how they process information. Different animals have different needs, different senses, and different bodies. Brains are formed to deal with all of that. An elephant needs to control its trunk to get food, not solve math problems to get good grades.

As mentioned in the beginning, nature has an astounding diversity of life and brains. Those brains have been sculpted by evolution over millions of years, and evolution doesn’t care about intelligence as much as we do. Evolution is a process without goals instead it takes more of a “good enough” مقاربة. An organism has to function within its environment. For our elephant, an elephant brain is absolutely perfect for doing elephant things, it’s the pinnacle of elephantness.

Humans had different survival tactics and evolutionary challenges. We didn’t have claws and weren’t very big and strong, instead we were smart and social. In evolutionary terms we bet everything on our brain, which is reflected by our cerebral cortex. Unlike other measurements, our cerebral cortex usually comes out on top compared to other animals. Even when compared to other primates, our cortex is astounding (more so in organization than size). It does require a lot of fuel, making it very reasonable to assume we beat other primates in the intelligence game because we started cooking. But that’s a story for another day.

Intelligence is an elusive concept we don’t really know for sure what makes one species smarter than another. It’ll be a while before we have definitive answers, but we do know it has to do with a lot of factors. Brain size, number of neurons, number of connections, different structures, densities, how they are connected, they all play a role. No single measure can explain why some animals are smarter than others, let alone why some humans are smarter than others.

An elephant is not as intelligent as a human, because an elephant brain is formed and wired to do elephant things. Just like a supercomputer isn’t made to play Minecraft, but rather focuses on simulating supernovae. Human brains do human things instead of elephant things in fact we make terrible elephants.

It’s not the size of the brain that matters it’s how you use it.

هذا السؤال ظهر في الأصل على موقع Quora - مكان لاكتساب المعرفة ومشاركتها ، وتمكين الناس من التعلم من الآخرين وفهم العالم بشكل أفضل. يمكنك متابعة Quora على Twitter و Facebook و Google+. المزيد من الأسئلة:


Do you solicit input

Do you support

Social intelligence turns out to be especially important in crisis situations. Consider the experience of workers at a large Canadian provincial health care system that had gone through drastic cutbacks and a reorganization. Internal surveys revealed that the frontline workers had become frustrated that they were no longer able to give their patients a high level of care. Notably, workers whose leaders scored low in social intelligence reported unmet patient-care needs at three times the rate—and emotional exhaustion at four times the rate—of their colleagues who had supportive leaders. At the same time, nurses with socially intelligent bosses reported good emotional health and an enhanced ability to care for their patients, even during the stress of layoffs (see the sidebar “The Chemistry of Stress”). These results should be compulsory reading for the boards of companies in crisis. Such boards typically favor expertise over social intelligence when selecting someone to guide the institution through tough times. A crisis manager needs both.

The Chemistry of Stress

When people are under stress, surges in the stress hormones adrenaline and cortisol strongly affect their reasoning and cognition. At low levels, cortisol facilitates thinking and other mental functions, so well-timed pressure to perform and targeted critiques of subordinates certainly have their place. When a leader’s demands become too great for a subordinate to handle, however, soaring cortisol levels and an added hard kick of adrenaline can paralyze the mind’s critical abilities. Attention fixates on the threat from the boss rather than the work at hand memory, planning, and creativity go out the window. People fall back on old habits, no matter how unsuitable those are for addressing new challenges.

Poorly delivered criticism and displays of anger by leaders are common triggers of hormonal surges. In fact, when laboratory scientists want to study the highest levels of stress hormones, they simulate a job interview in which an applicant receives intense face-to-face criticism—an analogue of a boss’s tearing apart a subordinate’s performance. Researchers likewise find that when someone who is very important to a person expresses contempt or disgust toward him, his stress circuitry triggers an explosion by stress hormones and a spike in heart rate of 30 to 40 beats per minute. Then, because of the interpersonal dynamic of mirror neurons and oscillators, the tension spreads to other people. Before you know it, the destructive emotions have infected an entire group and inhibited its performance.

Leaders are themselves not immune to the contagion of stress. All the more reason they should take the time to understand the biology of their emotions.


Bird brains are dense&mdashwith neurons

تعليقات القراء

شارك هذه القصة

Birds are smart. They use tools, engage in social learning, plan for the future, and do a variety of other things that were once thought to be exclusively the stuff of primates. But hundreds of millions of years of evolution separate mammals and birds, and structurally, their brains look very distinct. Plus there's the whole size thing. If you look at a bird's head, it's clear that there's not a whole lot of space for mental hardware in it. So how do the birds manage with smaller brains?

قراءة متعمقة

While other studies have tackled a lot of the structural differences, a new one released this week in PNAS shows that, to some extent, size doesn't matter. Its authors show that birds pack neurons into their brains at densities well above densities in mammals' brains, putting some relatively compact bird brains into the same realm as those of primates when it comes to total cell counts.

And the funny thing is, we probably should have known this was the case.

If you look at a typical avian brain without knowing much about brains, you'll mostly be impressed by the size (or lack of it). Some of the heaviest brains in birds are found in the macaws, and those weigh in at under 25 grams. The raven, a large bird with a well-deserved reputation for intelligence, has a brain that is typically around 15g. That's in the same neighborhood as a rabbit.

If you know your way around some neuroanatomy, however, other things will stand out. Many of the structures we associate with higher cognition in mammals (and especially in primates) either aren't clearly there or look rather different in birds, which suggests that bird cognition has to be radically different from the cognition in mammals.

But as we have identified the proteins that act as key regulators of mammalian brain development, we have discovered that the same proteins are all there in birds, too. Tracking their expression as the brain develops has allowed us to determine that some of the brain structures that look physically different in birds and mammals actually have the same developmental history and express the same suite of genes when mature. Finally, manipulating the activity of these genes affects bird and mammalian brains in similar ways.

So, all the same basic pieces seem to be there in both birds and mammals, which leaves the issue of raw horsepower. Mammalian brains are simply so much bigger that it seems inevitable that they could get more done.

But size isn't everything. Neural capabilities seem to be based on the number of neurons present, as well as the number of connections they can establish. Could birds simply cram more neurons into the same amount of physical space and thus get more done with a smaller brain?

We should have expected that answer to be yes. It turns out that flying animals tend to reduce the size of their genomes compared to their non-flying kin. This is the case for both bats and birds. One consequence of this smaller genome is that the cells that carry these genomes end up smaller as well. That tendency has been used to argue that the group of dinosaurs that evolved into birds had already been experiencing a shrinking genome for millions of years beforehand.

قراءة متعمقة

But we could just as easily have applied that logic to neurons. If birds' cells are smaller, more cells can be squeezed into the same volume. Under those circumstances, a small brain wouldn't be as much of a liability as it appears. But logic only gets you so far, so a team of researchers set out to try to count all the neurons in the brains of a range of birds, mostly from the songbirds, corvids, and parrots.

Small songbirds, which weigh as little as 4.5g, really do have small brains. Their brains can weigh as little as a third of a gram and only contain about 100 million neurons. But the heavier birds can have brains that weigh more than a dozen grams and pack in more than 2 billion neurons. On average, birds have twice as many neurons per unit mass as mammals do. So a bird called the goldcrest, which Wikipedia introduces as "a very small passerine bird," weighs a bit more than 10 percent of your average mouse but has more than double the neurons.

The largest parrot brains, by contrast, weigh in at 20g, even though parrot body mass is similar to the heaviest songbirds. The parrot brain also has more than 3 billion neurons. In fact, when it comes to the largest corvids and parrots, the authors write that "their total numbers of neurons are comparable to those of small monkeys or much larger ungulates."

Those cells also have an interesting distribution: as more cells are added, they're preferentially added to a region of the brain called the pallium, which in humans handles things like spatial reasoning, language, and memory. As a result, this area has an impressive number of cells. Ravens and keas (a type of parrot that هل live in the fjords) have more neurons in the pallium than a Capuchin monkey. A macaw has more than a rhesus monkey.

As with size and weight, there's no simple relationship between the number of neurons in a brain and its capabilities. But the work certainly presents an argument that we shouldn't assume the thought processes of birds have to be limited by their brains' size. And the authors even suggest there might be some advantages with more neurons packed closer together, signals shouldn't typically have to travel as far before reaching their destination. Thus, birds might perform information processing a bit more quickly than mammals.


Neurons By Race

With all of my recent articles on neurons and brain size, I’m now asking the following question: do neurons differ by race? The races of man differ on most all other variables, why not this one?

As we would have it, there are racial differences in total brain neurons.In 1970, an anti-hereditarian (Tobias) estimated the number of “excess neurons” available to different populations for processing bodily information, which Rushton (1988 1997: 114) averaged to find: 8,550 for blacks, 8,660 for whites and 8,900 for Asians (in millions of excess neurons). A difference of 100-200 million neurons would be enough to explain away racial differences in achievement, for one. Two, these differences could also explain differences in intelligence. Rushton (1997: 133) writes:

This means that on this estimate, Mongoloids, who average 1,364 cm3 have 13.767 billion cortical neurons (13.767 x 109 ). Caucasoids who average 1,347 cm3 have 13.665 billion such neurons, 102 million less than Mongoloids. Negroids who average 1,267 cm3 , have 13.185 billion cerebral neurons, 582 million less than Mongoloids and 480 million less than Caucasoids.

Of course, Rushton’s citation of Jerison, I will leave alone now that we know that encephilazation quotient has problems. Rushton (1997: 133) writes:

The half-billion neuron difference between Mongoloids and Negroids are probably all “excess neurons” because, as mentioned, Mongoloids are often shorter in height and lighter in weight than Negroids. The Mongoloid-Negroid difference in brain size across so many estimation procedures is striking

Of course, small differences in brain size would translate to differences differences neuronal count (in the hundreds of millions), which would then affect intelligence.

Moreover, since whites have a greater volume in their prefrontal cortex (Vint, 1934). Using Herculano-Houzel’s favorite definition for intelligence, from MIT physicist Alex Wissner-Gross:

The ability to plan for the future, a significant function of prefrontal regions of the cortex, may be key indeed. According to the best definition I have come across so far, put forward by MIT physicist Alex Wissner-Gross, intelligence is the ability to make decisions that maximize future freedom of action—that is, decisions that keep most doors open for the future. (Herculano-Houzel, 2016: 122-123)

You can see the difference in behavior and action in the races how one race has the ability to make decisions to maximize future ability of action—and those peoples with a smaller prefrontal cortex won’t have this ability (or it will be greatly hampered due to its small size and amount of neurons it has).

With a smaller, less developed frontal lobe and less overall neurons in it than a brain belonging to a European or Asian, this may then account for overall racial differences in intelligence. The few hundred million difference in neurons may be the missing piece to the puzzle here.Neurons transmit information to other nerves and muscle cells. Neurons have cell bodies, axons and dendrites. The more neurons (that’s also packed into a smaller brain, neuron packing density) in the brain, the better connectivity you have between different areas of the brain, allowing for fast reaction times (Asians beat whites who beat blacks, Rushton and Jensen, 2005: 240).

Remember how I said that the brain uses a certain amount of watts well I’d assume that the different races would use differing amount of power for their brain due to differing number of neurons in them. Their brain is not as metabolically expensive. Larger brains are more intelligent than smaller brains ONLY BECAUSE there is a higher chance for there to be more neurons in the larger brain than the smaller one. With the average cranial capacity (blacks: 1267 cc, 13,185 million neurons whites: 1347 cc, 13,665 million neurons, and Asians: 1,364, 13,767 million neurons). (Rushton and Jensen, 2005: 265, table 3) So as you can see, these differences are enough to account for racial differences in achievement.

A bigger brain would mean, more likely, more neurons which would then be able to power the brain and the body more efficiently. The more neurons one has, the more likely it it that they are intelligent as they have more neuronal pathways. The average cranial capcities of the races show that there are neuronal differences between them, which these neuronal differences then are the cause for racial differences, with the brain size itself being only a proxy, not an actual indicator of intelligence. The brain size doesn’t matter as much as the amount of neurons in the brain.

A difference in the brain of 100 grams is enough to account for 550 million cortical neurons (!!) (Jensen, 1998b: 438). But that ignores sex differences and neuronal density. However, I’d assume that there will be at least small differences in neuron count, especially from Rushton’s data from Race, Evolution and Behavior. Jensen (1998) also writes on page 439:

I have not found any investigation of racial differences in neuron density that, as in the case of sex differences, would offset the racial difference in brain weight or volume.

So neuronal density by brain weight is a great proxy.

Racial differences in intelligence don’t come down to brain size they come down to total neuron amount in the brain differences in size in certain parts of the brain critical to intelligence and amount of neurons in those critical portions of the brain. I’ve yet to come across a source talking about the different number of neurons in the brain by race, but when I do I will update this article. From what we know, we can make the assumption that blacks have less packing density as well as a smaller number of neurons in their PFC and cerebral cortex. Psychopathy is associated with abnormalities in the PFC maybe, along with less intelligence, blacks would be more likely to be psychopathic? This also echoes what Richard Lynn says about Race and Psychopathic Personality:

There is a difference between blacks and whites—analogous to the difference in intelligence—in psychopathic personality considered as a personality trait. Both psychopathic personality and intelligence are bell curves with different means and distributions among blacks and whites. For intelligence, the mean and distribution are both lower among blacks. For psychopathic personality, the mean and distribution are higher among blacks. The effect of this is that there are more black psychopaths and more psychopathic behavior among blacks.

Neuronal differences and size of the PFC more than account for differences in psychopathy rates as well as differences in intelligence and scholastic achievement. This could, in part, explain the black-white IQ gap. Since the total number of neurons in the brain dictates, theoretically speaking, how well an organism can process information, and blacks have a smaller PFC (related to future time preference) and since blacks have less cortical neurons than Whites or Asians, this is one large reason why black are less intelligent, on average, than the other races of Man.