forskning har visat att bly dödar neuroner (nervceller), vilket resulterar i mindre hjärnor. Det har länge antagits att sådana förändringar i hjärnan orsakade av blyexponering i barndomen kan ligga bakom en högre förekomst av dålig kognitiv prestanda och kriminellt beteende. Och även om det är svårt att urskilja de förvirrande effekterna av ras, klass och ekonomi, fann en ny studie av Kim Dietrich, professor i miljöhälsa vid University of Cincinnati, att individer som led av den högsta blyexponeringen som barn hade de minsta hjärnstorlekarna—liksom de flesta gripanden.
”den tidiga blyexponeringen var förknippad med mindre volymer kortikal grå substans i prefrontalområdet”, säger han. ”Och det faktum att vi såg både kriminellt beteende och volymförlust inom detta kritiska område för verkställande funktion är förmodligen mer än bara en slump.”det kan vara så, men nya vetenskapliga studier över flera djurarter, inklusive människor, utmanar uppfattningen att hjärnstorlek ensam är ett mått på intelligens. Snarare argumenterar forskare nu, det är en hjärnans underliggande organisation och molekylära aktivitet vid dess synapser (kommunikationskorsningarna mellan neuroner genom vilka nervimpulser passerar) som dikterar intelligens.
för två år sedan, Paul Manger, professor i hälsovetenskap vid University of the Witwatersrand i Johannesburg, Sydafrika, orsakade ganska uppståndelse när han hänvisade till den älskade bottlenose delfin, ägare av en stor, nästan mänsklig storlek hjärna, som ”dummare än en guldfisk.”
”när man tittar på valar har de stora hjärnor, absolut”, säger Manger. ”Men om du tittar på hjärnans faktiska struktur är det inte särskilt komplext. Och hjärnstorlek betyder bara om resten av hjärnan är ordentligt organiserad för att underlätta informationsbehandling.”
han hävdar att systemen i hjärnan – hur neuroner eller nervceller och synapser är organiserade—är nycklarna till att bestämma informationsbehandlingskapacitet. Manger spekulerar i att cetacean hjärnor är stora Inte på grund av intelligens utan istället på grund av ett överflöd av feta gliaceller (icke-nervceller som fungerar som en stödjande vävnad), som kan vara närvarande för att ge värme i kallt vatten för informationsbehandlingsneuronerna i hjärnans inre.
Mark Uhen, en vertebratpaleontolog vid Alabama Museum of Natural History, och Lori Marino, en biolog som studerar hjärnans utveckling av valar och primater vid Emory Universitys Yerkes National Primate Research Center, håller inte med. Marino säger att Mangers teorier rabatterar år av beteendebevis som visar delfiner att vara komplexa tänkare. Dessutom säger hon att däggdjuren har en ovanlig hjärnstruktur med en annan funktionell karta och kan därför inte jämföras med andra arter.
Marino tror att delfinens unika hjärnorganisation kan representera en alternativ evolutionär väg till komplex intelligens—och att molekyler som frigörs i synapser kan ge den alternativa vägen.en studie som nyligen publicerades i Nature Neuroscience av Seth Grant, en neuroscientist vid Wellcome Trust Sanger Institute i Cambridge, tillsammans med Richard Emes, professor i bioinformatik vid Keele University School of Medicine i North Staffordshire, båda i England, föreslår att alla arter har samma grundläggande proteiner som verkar i synapserna.
”om du tittar på oss och fiskar har vi väldigt olika kognitiva förmågor”, säger Emes. ”Men vi har ungefär samma antal av dessa synaptiska proteiner. Det är antalet interaktioner och genduplikationer av dessa proteiner som ger hjärnans byggstenar för kognitiv funktion på högre nivå.”
Emes, Grant och kollegor håller med Marino och Uhenatt intelligens och skillnader mellan arter beror på molekylär komplexitet på synaptisk nivå. ”Den grundläggande dogmen säger att hjärnans beräkningsegenskaper är baserade på antalet neuroner och synapser”, säger Grant. ”Men vi ändrar det genom att säga att den molekylära komplexiteten inom dessa synapser också är viktig.”Grant och Emes tittade på var cirka 150 synaptiska proteiner släpptes i nervsystemet hos jäst, fruktflugor och möss. De fann att en variation i produktions-och distributionsmönster var kopplad till hjärnorganisation på högre nivå.
”de proteiner som du hittar i jäst är den typ av proteiner som är mycket mer benägna att hittas uttryckta i hela hjärnan i enhetliga kvantiteter”, säger Grant. ”De lade grunden för att göra mer olika och olika regioner i hjärnan med olika kombinationer och uttryck av andra, mer innovativa proteiner.”Han liknar dessa molekylära proteiner till redskap i en verktygslåda som hjälper till att bygga specialiserade hjärnregioner. Han fortsätter med att säga att de olika interaktionerna, dupliceringarna eller deletionerna av dessa proteiner resulterade över tiden i den evolutionära utvecklingen av regioner som prefrontal cortex hos människor som är involverade i högre verkställande funktion som planering och målinriktat beteende
Grant säger att detta resultat erbjuder forskare ett nytt sätt att närma sig studien av hjärnans utveckling och intelligens och, kanske viktigare, föreslår att man tittar på ren hjärnstorlek har mycket lite att erbjuda för att förstå kognitiva förmågor.
” det är klart nu att det finns underbara mentala förmågor hos fåglar även med sina relativt små hjärnor, nervceller och neurala anslutningar. Men de har komplexa molekylära synapser, ” säger Grant. ”Min mening är under de närmaste 10 till 20 åren kommer våra perspektiv på olika arters mentala kapacitet att förändras ganska radikalt.”men tanken att en stor hjärna är lika med stora smarts kommer inte att försvinna när som helst snart. Även om Manger rabatterar glialcellernas roll i intelligens, visade en postum anatomisk studie av Albert Einsteins hjärna att det vetenskapliga geniets hjärna skilde sig från hjärnorna hos andra döda forskare endast med dess större förhållande mellan glialceller och neuroner. Men en studie av Einsteins hjärnorganisation och synaptisk molekylkonfiguration återstår fortfarande att slutföra.