tutkimus on osoittanut, että lyijy tappaa hermosoluja, jolloin aivot pienenevät. On jo pitkään oletettu, että tällaiset lapsuuden lyijyaltistuksen aiheuttamat muutokset aivoissa voivat olla syynä huonoon kognitiiviseen suorituskykyyn ja rikolliseen käyttäytymiseen. Ja vaikka onkin vaikea erottaa rodun, luokan ja taloustieteen hämmentäviä vaikutuksia, Cincinnatin yliopiston ympäristöterveyden professorin Kim Dietrichin tuoreessa tutkimuksessa havaittiin, että niillä, jotka kärsivät lapsena suurimmasta lyijyaltistuksesta, oli pienimmät aivot—samoin kuin eniten pidätyksiä.
”tuo varhainen lyijyaltistus liittyi pienempiin määriin aivokuoren harmaata ainetta etuotsalohkossa”, hän sanoo. ”Ja se, että näimme sekä rikollisen käyttäytymisen että volyymin menetyksen tällä toimeenpanotehtävän kannalta kriittisellä alueella, on luultavasti enemmän kuin vain sattumaa.”
näin voi kuitenkin olla, mutta uudet tieteelliset tutkimukset useilla eläinlajeilla, myös ihmisillä, haastavat käsityksen, että pelkkä aivojen koko olisi älykkyyden mitta. Sen sijaan tiedemiehet väittävät nyt, että aivojen taustalla oleva organisaatio ja molekyylien toiminta sen synapseissa (hermoimpulssien välisissä tietoliikenneyhteyksissä) määräävät älykkyyden.
kaksi vuotta sitten Etelä-Afrikan Johannesburgissa sijaitsevan Witwatersrandin yliopiston terveystieteiden professori Paul Manger aiheutti melkoisen kohun, kun hän kutsui rakasta pullonokkadelfiiniä, suurten, lähes ihmisen kokoisten aivojen omistajaa, ”tyhmemmäksi kuin kultakala.”
”kun katsoo valaita, niillä on isot aivot, ehdottomasti”, Manger sanoo. ”Mutta jos tarkastellaan aivojen todellista rakennetta, se ei ole kovin monimutkainen. Ja aivojen koolla on väliä vain, jos muut aivot on järjestetty oikein tiedonkäsittelyn helpottamiseksi.”
hän väittää, että aivojen sisäiset järjestelmät—miten hermosolut eli hermosolut ja synapsit ovat järjestäytyneet—ovat avaimia informaation käsittelykyvyn määrittämiseen. Manger arvelee, että valaiden aivot eivät ole suuret älykkyyden vuoksi vaan sen sijaan siksi, että niissä on runsaasti rasvaisia gliasoluja (ei-hermosoluja, jotka toimivat tukikudoksena), joita voi olla kylmissä vesissä tarjoamassa lämpöä aivojen sisäosien informaatiota käsitteleville hermosoluille.
Alabaman luonnonhistoriallisen museon selkärankainen paleontologi Mark Uhen ja Emoryn yliopiston Yerkesin kansallisen kädellisten tutkimuskeskuksen valaiden ja kädellisten aivokehitystä tutkiva biologi Lori Marino ovat eri mieltä. Marinon mukaan Mangerin teoriat vähättelevät vuosien käyttäytymistodisteita, jotka osoittavat delfiinien olevan monimutkaisia ajattelijoita. Lisäksi nisäkkäillä on hänen mukaansa epätavallinen aivorakenne, jossa on erilainen toiminnallinen kartta, eikä niitä siksi voi verrata muihin lajeihin.
Marino uskoo, että delfiinin ainutlaatuinen aivoorganisaatio saattaa edustaa vaihtoehtoista evoluutioreittiä monimutkaiseen älykkyyteen—ja että synapseissa vapautuvat molekyylit voivat tarjota tuon vaihtoehtoisen reitin.
äskettäin Nature Neuroscience-lehdessä julkaistu tutkimus, jonka on tehnyt Cambridgen Wellcome Trust Sanger-instituutissa työskentelevä neurotieteilijä Seth Grant yhdessä Englannissa sijaitsevan Keelen yliopiston lääketieteellisen korkeakoulun bioinformatiikan professorin Richard Emesin kanssa, viittaa siihen, että kaikilla lajeilla on samat perusproteiinit, jotka toimivat synapseissa.
”jos katsoo meitä ja kaloja, meillä on hyvin erilaiset kognitiiviset kyvyt”, Emes sanoo. ”Mutta meillä on suurin piirtein sama määrä näitä synaptisia proteiineja. Se on useita vuorovaikutuksia ja geenien päällekkäisyyksiä näiden proteiinien, jotka tarjoavat aivojen rakennuspalikoita korkeamman tason kognitiivisia toimintoja.”
Emes, Grant ja kollegat ovat samaa mieltä Marinon ja Uhenin kanssa siitä, että älykkyys ja lajien väliset erot johtuvat molekyylien monimutkaisuudesta synaptisella tasolla. ”Perusdoktriinin mukaan aivojen laskennalliset ominaisuudet perustuvat hermosolujen ja synapsien määrään”, Grant sanoo. ”Mutta muunnamme sitä sanomalla, että myös molekyylien monimutkaisuus noissa synapseissa on tärkeää.”
Grant ja Emes tarkastelivat, missä noin 150 synaptista proteiinia vapautui hiivan, hedelmäkärpästen ja hiirten hermostoon. He havaitsivat, että tuotanto-ja jakelutapojen vaihtelu oli yhteydessä korkeamman tason aivojen organisaatioon.
”hiivassa olevat proteiinit ovat sellaisia proteiineja, joita on paljon todennäköisemmin kaikkialla aivoissa ilmaistuna yhtenäisiä määriä”, Grant sanoo. ”He loivat perustan, jonka avulla aivojen eri alueista voitiin tehdä entistä monimuotoisempia ja erilaisempia käyttäen erilaisia yhdistelmiä ja ilmentymiä muista, innovatiivisemmista proteiineista.”Hän vertaa näitä molekyyliproteiineja työkalupakissa oleviin välineisiin, jotka auttavat rakentamaan erikoistuneita aivoalueita. Hän jatkaa sanoen, että näiden proteiinien erilaiset vuorovaikutukset, päällekkäisyydet tai poistot johtivat ajan myötä ihmisten etuotsalohkon kaltaisten alueiden evolutionaariseen kehitykseen, joka liittyy korkeampaan toimeenpanevaan toimintaan, kuten suunnitteluun ja tavoitteelliseen käyttäytymiseen
Grant sanoo, että tämä havainto tarjoaa tutkijoille uuden tavan lähestyä aivojen evoluution ja älykkyyden tutkimusta ja, ehkä vielä tärkeämpää, viittaa siihen, että pelkän aivojen koon katsomisella on hyvin vähän tarjottavaa kognitiivisten kykyjen ymmärtämisessä.
” nyt on selvää, että linnuilla on ihmeellisiä henkisiä kykyjä, vaikka niiden aivot, hermosolut ja hermoyhteydet ovat suhteellisen pienet. Mutta niillä on monimutkaiset molekyylisynapsit”, Grant sanoo. ”Vaistoan, että seuraavien 10-20 vuoden aikana näkemyksemme eri lajien henkisistä kyvyistä muuttuvat aika radikaalisti.”
mutta ajatus siitä, että isot aivot ovat yhtä kuin isot älyt, ei katoa lähiaikoina. Vaikka Manger väheksyy gliasolujen roolia älykkyydessä, Albert Einsteinin aivoja koskeva postuumi anatominen tutkimus osoitti, että tieteellisen Neron aivot erosivat muiden kuolleiden tiedemiesten aivoista vain siten, että sen gliasolujen ja neuronien suhde oli suurempi. Mutta tutkimus Einsteinin aivojen organisaatiosta ja synaptisesta molekyylikonfiguraatiosta on vielä kesken.