Соотношение массы мозга и тела
Соотношение массы мозга и тела , также известное как соотношение массы мозга и тела , представляет собой отношение массы мозга к массе тела, которое, как предполагается, является грубой оценкой интеллекта животного , хотя во многих случаях оно довольно неточно. Более сложное измерение , коэффициент энцефализации , учитывает аллометрические эффекты сильно различающихся размеров тела у нескольких таксонов . [1] [2] Однако определить соотношение массы мозга и тела проще, и оно по-прежнему является полезным инструментом для сравнения энцефализации внутри видов или между довольно близкородственными видами.
Взаимосвязь размера мозга и тела
[ редактировать ]
Размер мозга обычно увеличивается с размером тела у животных (т.е. у крупных животных мозг обычно больше, чем у более мелких животных); [4] однако эта связь не является линейной. У мелких млекопитающих, таких как мыши, соотношение мозга и тела может быть сходным с человеческим, тогда как у слонов соотношение мозга и тела сравнительно ниже. [4] [5]
Считается, что у животных, чем больше мозг, тем больший вес мозга будет доступен для более сложных когнитивных задач. Однако крупным животным нужно больше нейронов, чтобы представлять собственное тело и контролировать определенные мышцы; [ нужны разъяснения ] [ нужна ссылка ] таким образом, относительный, а не абсолютный размер мозга позволяет ранжировать животных, который лучше соответствует наблюдаемой сложности поведения животных. Связь между соотношением массы мозга и тела и сложностью поведения не идеальна, поскольку на интеллект также влияют и другие факторы, такие как эволюция недавней коры головного мозга и различная степень складчатости мозга. [6] которые увеличивают поверхность коры головного мозга, что у людей положительно коррелирует с интеллектом. Замеченным исключением из этого правила, конечно, является отек мозга, который, хотя и приводит к увеличению площади его поверхности, не изменяет интеллект страдающих от него. [7]
Связь с метаболизмом
[ редактировать ]Взаимосвязь между массой мозга и массой тела всех ныне живущих позвоночных подчиняется двум совершенно различным линейным функциям для хладнокровных и теплокровных животных. [8] У хладнокровных позвоночных мозг гораздо меньше, чем у теплокровных позвоночных того же размера. Однако, если принять во внимание метаболизм мозга , взаимоотношения между мозгом и телом как у теплокровных, так и у хладнокровных позвоночных становятся схожими: большинство из них использует от 2 до 8 процентов своего основного метаболизма для головного и спинного мозга. [9]
Сравнение между группами
[ редактировать ]| Разновидность | Мозг: тело массовое соотношение (E:S) [4] |
|---|---|
| Маленькие муравьи | 1:7 [10] |
| Древесная землеройка | 1:10 |
| Маленькие птицы | 1:12 |
| Слоновая рыба | 1:32 |
| Мышь | 1:40 |
| Человек | 1:40 |
| Кот | 1:100 |
| Собака | 1:125 |
| Лягушка | 1:172 |
| Лев | 1:550 |
| Слон | 1:560 |
| Лошадь | 1:600 |
| Акула | 1:2496 |
| Бегемот | 1:2789 |
У дельфинов самое высокое соотношение массы мозга и тела среди всех китообразных . [11] вараны , тегу и анолисы , а также некоторые виды черепах . Самыми крупными среди рептилий обладают [ нужна ссылка ] Среди птиц самое высокое соотношение мозга и тела наблюдается у попугаев , ворон , сорок , сойок и воронов . Среди земноводных исследования пока ограничены. Либо осьминоги [12] или прыгающие пауки [13] имеют одни из самых высоких значений для беспозвоночных , хотя у некоторых видов муравьев в мозгу находится 14–15% их массы, что является самым высоким значением, известным для любого животного. У акул один из самых высоких показателей среди рыб наряду со скатами-мантами (хотя у электрогенной рыбы-слона это соотношение почти в 80 раз выше — около 1/32, что немного выше, чем у человека). [14] У древесных землеройок соотношение массы мозга и тела выше, чем у любого другого млекопитающего, включая человека . [15] Около 10% массы тела у землероек хранится в мозгу. [16]
Тенденция заключается в том, что чем крупнее становится животное, тем меньше соотношение массы мозга и тела. У крупных китов мозг очень мал по сравнению с их весом, а у мелких грызунов , таких как мыши , мозг относительно большой, что обеспечивает соотношение массы мозга и тела, подобное человеческому. [4] Одним из объяснений может быть то, что по мере того, как мозг животного становится больше, размер нервных клеток остается прежним, а большее количество нервных клеток приводит к увеличению размера мозга в меньшей степени, чем остальная часть тела. Это явление можно описать уравнением вида E = CS р , где E и S — масса мозга и тела, r — константа, зависящая от семейства животных (но у многих позвоночных около 2/3). [17] ), а C – коэффициент цефализации. [12] Утверждалось, что экологическая ниша животного, а не его эволюционная семья, является основным фактором, определяющим его фактор C. энцефализации [17] В эссе «Награда Блая» [18] Стивен Джей Гулд заметил, что если посмотреть на позвоночных с очень низким коэффициентом энцефализации, то их мозг немного менее массивен, чем спинной мозг. Теоретически интеллект может коррелировать с абсолютным объемом мозга животного после вычитания веса спинного мозга из головного мозга. Эта формула бесполезна для беспозвоночных, поскольку у них нет спинного мозга, а в некоторых случаях и центральной нервной системы.
Критика
[ редактировать ]Недавние исследования показывают, что у приматов, не являющихся человеком, размер всего мозга является лучшим показателем когнитивных способностей, чем соотношение массы мозга к массе тела. Общий вес вида превышает прогнозируемую выборку только в том случае, если лобная доля приспособлена к пространственным отношениям. [19] Однако было обнаружено, что соотношение массы мозга и тела является отличным предиктором различий в способностях к решению проблем среди хищных млекопитающих . [20]
У людей соотношение массы мозга и тела может сильно различаться от человека к человеку; у человека с недостаточным весом он будет намного выше, чем у человека с избыточным весом, и у младенцев он будет выше, чем у взрослых. Та же проблема возникает при работе с морскими млекопитающими, которые могут иметь значительную жировую массу. Поэтому некоторые исследователи предпочитают безжировую массу тела массе мозга как лучший показатель прогноза. [21]
См. также
[ редактировать ]- Черепная емкость
- Краниометрия
- Коэффициент энцефализации
- Список животных по количеству нейронов
- Френология
- Индекс Шауенберга
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Развитие интеллекта» . Ircamera.as.arizona.edu. Архивировано из оригинала 31 декабря 2014 г. Проверено 12 мая 2011 г.
- ^ Кайро, О (2011). «Внешние меры познания» . Передний шум нейронов . 5 : 108. дои : 10.3389/fnhum.2011.00108 . ПМК 3207484 . ПМИД 22065955 .
- ^ Хорошо, МЛ; Хорн, Миннесота; Кокс, Б. (23 марта 1987 г.). « Acanthonus Armatus , глубоководная костистая рыба с маленьким мозгом и большими ушами». Труды Лондонского королевского общества B: Биологические науки . 230 (1259): 257–265. Бибкод : 1987РСПСБ.230..257Ф . дои : 10.1098/rspb.1987.0018 . ISSN 0962-8452 . ПМИД 2884671 . S2CID 19183523 .
- ^ Jump up to: а б с д «Размер мозга и тела... и интеллект» . SerendipStudio.org. 7 марта 2003 г. Проверено 24 февраля 2019 г.
- ^ Харт, БЛ; Харт, Луизиана; Маккой, М.; Сарат, Чехия (ноябрь 2001 г.). «Когнитивное поведение азиатских слонов: использование и модификация ветвей для переключения мух». Поведение животных . 62 (5): 839–847. дои : 10.1006/anbe.2001.1815 . S2CID 53184282 .
- ^ «Корковая складчатость и интеллект» . Проверено 15 сентября 2008 г.
- ^ Хайер, Р.Дж.; Юнг, Р.Э.; Йео, RC; Руководитель, К.; Алкиред, МТ (2004). «Структурные изменения мозга и общий интеллект». НейроИмидж . 23 (1): 425–433. doi : 10.1016/j.neuroimage.2004.04.025 . ПМИД 15325390 . S2CID 29426973 .
- ^ График зависимости между массой мозга и массой тела живых позвоночных . Проверено 10 февраля 2018 г.
- ^ График связи ЦНС с метаболизмом в организме у позвоночных . Получено 10 февраля 2018 г.
- ^ Сеид, Массачусетс; Кастильо, А.; Вцисло, WT (2011). «Аллометрия миниатюризации мозга у муравьев». Мозг, поведение и эволюция . 77 (1): 5–13. дои : 10.1159/000322530 . ПМИД 21252471 . S2CID 6177033 .
- ^ Марино, Л.; Продал.; Торен К. и Лефевр Л. (2006). «Ограничивает ли дайвинг размер мозга у китообразных?» (PDF) . Наука о морских млекопитающих . 22 (2): 413–425. Бибкод : 2006MMamS..22..413M . дои : 10.1111/j.1748-7692.2006.00042.x . S2CID 14898849 .
- ^ Jump up to: а б Гулд (1977) Со времен Дарвина, c7s1
- ^ «Видение прыгающего паука» . Проверено 28 октября 2009 г.
- ^ Нильссон, Йоран Э. (1996). «Потребность мозга и тела в кислороде Gnathonemus Petersii, рыбы с исключительно большим мозгом» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 199 (3): 603–607. дои : 10.1242/jeb.199.3.603 . ПМИД 9318319 .
- ^ http://genome.wustl.edu/genomes/view/tupaia_belangeri — статья о Tupaia belangeri из Института генома, опубликованная Вашингтонским университетом и заархивированная по адресу https://web.archive.org/web/20100601201841/https:/ /www.genome.wustl.edu/genomes/view/tupaia_belangeri
- ^ Фельтман, Рэйчел (15 марта 2018 г.). «Как размер мозга связан с интеллектом?» . Популярная наука . Проверено 28 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Пейджел, доктор медицинских наук, Харви П.Х. (1989). «Таксономические различия в масштабировании мозга по массе тела у млекопитающих». Наука . 244 (4912): 1589–93. Бибкод : 1989Sci...244.1589P . дои : 10.1126/science.2740904 . ПМИД 2740904 .
- ^ «Награда Блая» . Архивировано из оригинала 9 июля 2001 г. Проверено 12 мая 2011 г.
- ^ Динер, Роберт О.; Ислер, Карин; Буркарт, Джудит; Ван Шайк, Карел (2007). «Общий размер мозга, а не коэффициент энцефализации, лучше всего предсказывает когнитивные способности нечеловеческих приматов». Эволюция поведения мозга . 70 (2): 115–124. CiteSeerX 10.1.1.570.7146 . дои : 10.1159/000102973 . ПМИД 17510549 . S2CID 17107712 .
- ^ Бенсон-Амрам, С.; Данцер, Б.; Стрикер, Г.; Суонсон, EM; Холекамп, Кентукки (25 января 2016 г.). «Размер мозга предсказывает способность хищных млекопитающих решать проблемы» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 113 (9): 2532–2537. Бибкод : 2016PNAS..113.2532B . дои : 10.1073/pnas.1505913113 . ПМЦ 4780594 . ПМИД 26811470 . Проверено 29 января 2016 г.
- ^ Шенеманн, П. Томас (2004). «Масштабирование размера мозга и состав тела млекопитающих» . Мозг, поведение и эволюция . 63 (1): 47–60. дои : 10.1159/000073759 . ISSN 0006-8977 . ПМИД 14673198 . S2CID 5885808 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- https://web.archive.org/web/20050325105538/http://www.wsu.edu/~taflinge/mindwork/mawint1.html
- График зависимости массы тела от массы мозга
- «Награда Блая» — Стивен Джей Гулд
- Сюзанна Эркулано Хоузель: Что такого особенного в человеческом мозге. Архивировано 26 февраля 2014 г. на выступлении Wayback Machine TED , июнь 2013 г.
| Познание | |
|---|---|
| Интеллект | |
| Боль | |
| Отношение к мозгу | |
