Stosunek masy mózgu do ciała - Brain-to-body mass ratio
Stosunek mózg do masie ciała , znany również jako stosunek wagi mózgu do masy ciała , to stosunek masy mózgu do wagi ciała, które hipotetycznie oszacowanie z wywiadu o o zwierzęciu , chociaż dokładny, w wielu sprawy. Bardziej złożony pomiar , iloraz encefalizacji , uwzględnia allometryczne skutki bardzo rozbieżnych rozmiarów ciała w kilku taksonach . Nieprzetworzony stosunek masy mózgu do ciała jest jednak łatwiejszy do uzyskania i nadal jest użytecznym narzędziem do porównywania encefalizacji w obrębie gatunków lub między dość blisko spokrewnionymi gatunkami.
Rozmiar mózgu zwykle zwiększa się wraz z rozmiarem ciała zwierząt (tj. duże zwierzęta mają zwykle większe mózgi niż mniejsze zwierzęta); zależność nie jest jednak liniowa. Małe ssaki, takie jak myszy, mogą mieć stosunek mózg/ciało podobny do ludzi, podczas gdy słonie mają stosunkowo niższy stosunek mózg/ciało.
Uważa się, że u zwierząt im większy mózg, tym większa masa mózgu będzie dostępna dla bardziej złożonych zadań poznawczych . Jednak duże zwierzęta potrzebują więcej neuronów do reprezentowania własnego ciała i kontrolowania określonych mięśni; zatem względna, a nie bezwzględna wielkość mózgu tworzy ranking zwierząt, który lepiej pokrywa się z obserwowaną złożonością zachowań zwierząt. Związek między stosunkiem masy mózgu do ciała a złożonością zachowania nie jest doskonały, ponieważ inne czynniki również wpływają na inteligencję, takie jak ewolucja niedawnej kory mózgowej i różne stopnie fałdowania mózgu, które zwiększają powierzchnię kory, co pozytywnie wpływa na skorelowane u ludzi z inteligencją. Zauważonym wyjątkiem jest oczywiście obrzęk mózgu, który, choć powoduje większą powierzchnię, nie zmienia inteligencji osób cierpiących na to.
Związek z metabolizmem
Zależność między masą mózgu a masą ciała wszystkich żyjących kręgowców wynika z dwóch całkowicie odrębnych funkcji liniowych dla zwierząt zimnokrwistych i ciepłokrwistych . Kręgowce zimnokrwiste mają znacznie mniejsze mózgi niż kręgowce stałocieplne tej samej wielkości. Jeśli jednak weźmie się pod uwagę metabolizm mózgu , relacja mózg-ciało zarówno kręgowców ciepłolubnych, jak i zimnokrwistych staje się podobna, przy czym większość z nich wykorzystuje od 2 do 8 procent ich podstawowego metabolizmu na mózg i rdzeń kręgowy.
Porównania między grupami
| Gatunek | Stosunek masy mózgu do ciała (E:S) |
|---|---|
| małe mrówki | 1:7 |
| małe ptaki | 1:12 |
| mysz | 1:40 |
| człowiek | 1:40 |
| Kot | 1:100 |
| pies | 1:125 |
| żaba | 1:172 |
| Lew | 1:550 |
| słoń | 1:560 |
| koń | 1:600 |
| rekin | 1:2496 |
| hipopotam | 1:2789 |
Delfiny mają najwyższy stosunek masy mózgu do ciała ze wszystkich waleni . Warany , Tegus i anoles i niektóre żółwie gatunki mają największy wśród gadów. Wśród ptaków najwyższy stosunek mózgu do ciała występuje wśród papug , wron , srok , sójek i kruków . Wśród płazów badania są nadal ograniczone. Zarówno ośmiornice, jak i pająki skaczące mają jedne z najwyższych wartości dla bezkręgowców , chociaż niektóre gatunki mrówek mają w mózgu 14%-15% masy, co jest najwyższą wartością znaną dla każdego zwierzęcia. Rekiny mają jeden z najwyższych poziomów dla ryb obok mant (chociaż elektrogeniczna ryba słoniowa ma stosunek prawie 80 razy wyższy - około 1/32, czyli nieco wyższy niż w przypadku ludzi). Wierzęsorożce mają wyższy stosunek masy mózgu do masy ciała niż jakikolwiek inny ssak, w tym człowiek . Ryjówki posiadają około 10% masy ciała w mózgu.
Istnieje trend, że im większe zwierzę, tym mniejszy jest stosunek masy mózgu do ciała. Duże wieloryby mają bardzo mały mózg w porównaniu z ich wagą, a małe gryzonie, takie jak myszy, mają stosunkowo duży mózg, co daje stosunek masy mózgu do ciała podobny do ludzi. Jednym z wyjaśnień może być to, że gdy mózg zwierzęcia powiększa się, wielkość komórek nerwowych pozostaje taka sama, a więcej komórek nerwowych spowoduje, że mózg powiększy się w mniejszym stopniu niż reszta ciała. Zjawisko to można opisać równaniem postaci E = CS r , gdzie E i S to masy mózgu i ciała, r stała zależna od rodziny zwierząt (ale bliska 2/3 u wielu kręgowców), a C to współczynnik cefalizacji. Argumentowano, że nisza ekologiczna zwierzęcia, a nie jego ewolucyjna rodzina, jest głównym wyznacznikiem jego czynnika encefalizacji C .
W eseju „Bligh's Bounty” Stephen Jay Gould zauważył, że jeśli spojrzy się na kręgowce z bardzo niskim współczynnikiem encefalizacji, ich mózgi są nieco mniej masywne niż ich rdzeń kręgowy. Teoretycznie inteligencja może korelować z bezwzględną ilością mózgu zwierzęcia po odjęciu masy rdzenia kręgowego od mózgu. Ta formuła jest bezużyteczna dla bezkręgowców, ponieważ nie mają one rdzenia kręgowego, a w niektórych przypadkach centralnego układu nerwowego.
Krytyka
Ostatnie badania wskazują, że u naczelnych innych niż człowiek wielkość całego mózgu jest lepszą miarą zdolności poznawczych niż stosunek masy mózgu do ciała. Całkowita waga gatunku jest większa niż przewidywana próbka tylko wtedy, gdy płat czołowy jest dostosowany do relacji przestrzennej. Stwierdzono jednak, że stosunek masy mózgu do ciała jest doskonałym prognostykiem zmienności zdolności rozwiązywania problemów wśród ssaków drapieżnych .
U ludzi stosunek masy mózgu do masy ciała może się znacznie różnić w zależności od osoby; byłaby znacznie wyższa u osoby z niedowagą niż u osoby z nadwagą i wyższa u niemowląt niż u dorosłych. Ten sam problem napotykamy w przypadku ssaków morskich, które mogą mieć znaczną masę tkanki tłuszczowej. Dlatego niektórzy badacze wolą beztłuszczową masę ciała od masy mózgu jako lepszy predyktor.