Untersuchungen haben gezeigt, dass Blei Neuronen (Nervenzellen) abtötet, was zu kleineren Gehirnen führt. Es wurde lange vermutet, dass solche Veränderungen im Gehirn, die durch Bleiexposition im Kindesalter verursacht werden, hinter einer höheren Inzidenz von schlechter kognitiver Leistung und kriminellem Verhalten stehen könnten. Und obwohl es schwierig ist, die verwirrenden Auswirkungen von Rasse, Klasse und Wirtschaft zu entwirren, ergab eine kürzlich von Kim Dietrich, Professor für Umweltgesundheit an der Universität von Cincinnati, durchgeführte Studie, dass Personen, die als Kinder unter der höchsten Bleiexposition litten, die kleinsten Gehirngrößen aufwiesen — sowie die meisten Verhaftungen.“Diese frühe Bleiexposition war mit kleineren Volumina der kortikalen grauen Substanz im präfrontalen Bereich verbunden“, sagt er. „Und die Tatsache, dass wir in diesem für die exekutive kritischen Bereich sowohl kriminelles Verhalten als auch Volumenverlust gesehen haben, ist wahrscheinlich mehr als nur ein Zufall.“Das mag so sein, aber neue wissenschaftliche Studien über mehrere Tierarten, einschließlich Menschen, stellen die Vorstellung in Frage, dass die Gehirngröße allein ein Maß für Intelligenz ist. Vielmehr argumentieren Wissenschaftler jetzt, dass es die zugrunde liegende Organisation und molekulare Aktivität eines Gehirns an seinen Synapsen (den Kommunikationsverbindungen zwischen Neuronen, durch die Nervenimpulse fließen) ist, die die Intelligenz diktieren.Vor zwei Jahren sorgte Paul Manger, Professor für Gesundheitswissenschaften an der University of the Witwatersrand in Johannesburg, Südafrika, für Aufsehen, als er den geliebten Großen Tümmler, Besitzer eines großen, fast menschlichen Gehirns, als „dümmer als ein Goldfisch“ bezeichnete.“Wenn man sich Wale ansieht, haben sie absolut große Gehirne“, sagt Manger. „Aber wenn man sich die tatsächliche Struktur des Gehirns anschaut, ist es nicht sehr komplex. Und die Gehirngröße spielt nur dann eine Rolle, wenn der Rest des Gehirns richtig organisiert ist, um die Informationsverarbeitung zu erleichtern.“Er argumentiert, dass die Systeme im Gehirn – wie Neuronen oder Nervenzellen und Synapsen organisiert sind – die Schlüssel zur Bestimmung der Informationsverarbeitungskapazität sind. Manger spekuliert, dass die Gehirne von Walen nicht wegen ihrer Intelligenz groß sind, sondern aufgrund einer Fülle von fettigen Gliazellen (Nicht-Nervenzellen, die als Stützgewebe dienen), die vorhanden sein können, um Wärme in kalten Gewässern für die informationsverarbeitenden Neuronen im Inneren des Gehirns bereitzustellen.Mark Uhen, ein Wirbeltierpaläontologe am Alabama Museum of Natural History, und Lori Marino, eine Biologin, die die Gehirnentwicklung von Walen und Primaten am Yerkes National Primate Research Center der Emory University untersucht, widersprechen. Marino sagt, dass Mangers Theorien jahrelange Verhaltensbeweise außer Acht lassen, die zeigen, dass Delfine komplexe Denker sind. Darüber hinaus hätten die Säugetiere eine ungewöhnliche Gehirnstruktur mit einer anderen Funktionskarte und seien daher nicht mit anderen Arten zu vergleichen.Marino glaubt, dass die einzigartige Gehirnorganisation des Delfins einen alternativen evolutionären Weg zu komplexer Intelligenz darstellen könnte — und dass Moleküle, die in Synapsen freigesetzt werden, diesen alternativen Weg bieten könnten.Eine Studie, die kürzlich in Nature Neuroscience von Seth Grant, Neurowissenschaftler am Wellcome Trust Sanger Institute in Cambridge, zusammen mit Richard Emes, Professor für Bioinformatik an der Keele University School of Medicine in North Staffordshire, beide in England, veröffentlicht wurde, legt nahe, dass alle Arten die gleichen grundlegenden Proteine haben, die in den Synapsen wirken.“Wenn Sie uns und Fische betrachten, haben wir sehr unterschiedliche kognitive Fähigkeiten“, sagt Emes. „Aber wir haben ungefähr die gleiche Anzahl dieser synaptischen Proteine. Es ist die Anzahl der Interaktionen und Genduplikationen dieser Proteine, die die Gehirnbausteine für eine höhere kognitive Funktion liefern.“Emes, Grant und Kollegen stimmen Marino und Uhent zu, dass Intelligenz und Unterschiede zwischen den Arten auf die molekulare Komplexität auf synaptischer Ebene zurückzuführen sind. „Das grundlegende Dogma besagt, dass die Recheneigenschaften des Gehirns auf der Anzahl der Neuronen und Synapsen basieren“, sagt Grant. „Aber wir modifizieren das, indem wir sagen, dass die molekulare Komplexität innerhalb dieser Synapsen auch wichtig ist.“Grant und Emes untersuchten, wo etwa 150 synaptische Proteine im Nervensystem von Hefen, Fruchtfliegen und Mäusen freigesetzt wurden. Sie fanden heraus, dass eine Variation der Produktions- und Verteilungsmuster mit einer übergeordneten Gehirnorganisation verbunden war.“Die Proteine, die Sie in Hefe finden, sind die Art von Proteinen, die viel wahrscheinlicher im gesamten Gehirn in einheitlichen Mengen exprimiert werden“, sagt Grant. „Sie legten den Grundstein, um vielfältigere und unterschiedliche Regionen des Gehirns mit verschiedenen Kombinationen und Expressionen anderer, innovativerer Proteine herzustellen.“ Er vergleicht diese molekularen Proteine mit Werkzeugen in einem Werkzeugkasten, die helfen, spezialisierte Gehirnregionen aufzubauen. Er fährt fort zu sagen, dass die verschiedenen Interaktionen, Duplikationen oder Deletionen dieser Proteine im Laufe der Zeit zur evolutionären Entwicklung von Regionen wie dem präfrontalen Kortex beim Menschen geführt haben, der an höheren exekutiven Funktionen wie Planung und zielgerichtetem Verhalten beteiligt ist.“Es ist jetzt klar, dass es wunderbare geistige Fähigkeiten bei Vögeln gibt, selbst mit ihren relativ kleinen Gehirnen, Nervenzellen und neuronalen Verbindungen. Aber sie haben komplexe molekulare Synapsen „, sagt Grant. „Ich habe das Gefühl, dass sich in den nächsten 10 bis 20 Jahren unsere Perspektiven auf die mentalen Fähigkeiten verschiedener Arten radikal ändern werden.“
Aber die Idee, dass ein großes Gehirn gleich Big Smarts ist, wird nicht so schnell verschwinden. Obwohl Manger die Rolle von Gliazellen in der Intelligenz abschätzt, zeigte eine posthume anatomische Studie von Albert Einsteins Gehirn, dass sich das Gehirn des wissenschaftlichen Genies von den Gehirnen anderer toter Wissenschaftler nur durch sein größeres Verhältnis von Gliazellen zu Neuronen unterschied. Aber eine Studie über Einsteins Gehirnorganisation und synaptische Molekülkonfiguration muss noch abgeschlossen werden.