Отношение массы мозга к массе тела - Brain-to-body mass ratio
Соотношение мозга к массе телу , также известное как отношение веса мозга к телу , это отношение массы мозга к массе тела, которая гипотетическая быть грубой оценкой интеллекта в качестве животного , хотя они довольно неточно во многом случаи. Более сложное измерение , коэффициент энцефализации , учитывает аллометрические эффекты сильно различающихся размеров тела у нескольких таксонов . Необработанное соотношение массы мозга к массе тела, однако, найти проще, и оно по-прежнему является полезным инструментом для сравнения энцефализации внутри видов или между довольно близкородственными видами.
Размер мозга обычно увеличивается с размером тела у животных (т. Е. У крупных животных обычно мозг больше, чем у более мелких); однако связь не является линейной. У мелких млекопитающих, таких как мыши , соотношение мозг / тело может быть таким же, как у людей, в то время как у слонов соотношение мозг / тело сравнительно ниже.
Считается, что у животных чем больше размер мозга, тем больший вес мозга будет доступен для более сложных когнитивных задач. Однако крупным животным нужно больше нейронов, чтобы представлять собственное тело и управлять определенными мышцами; таким образом, относительный, а не абсолютный размер мозга позволяет ранжировать животных, который лучше соответствует наблюдаемой сложности поведения животных. Взаимосвязь между соотношением массы мозга и тела и сложностью поведения не идеальна, поскольку на интеллект влияют и другие факторы, такие как эволюция недавней коры головного мозга и различные степени складчатости мозга, которые увеличивают поверхность коры, что положительно у людей соотносится с интеллектом. Разумеется, отмеченным исключением из этого правила является отек мозга, который, хотя и приводит к большей площади поверхности, не влияет на интеллект страдающих от него.
Отношение к метаболизму
Связь между массой мозга и массой тела всех живых позвоночных следует двум полностью отдельным линейным функциям для хладнокровных и теплокровных животных. У холоднокровных позвоночных мозг намного меньше, чем у теплокровных позвоночных того же размера. Однако, если принять во внимание метаболизм головного мозга, взаимоотношения между мозгом и телом у теплокровных и хладнокровных позвоночных становятся похожими, и большинство из них использует от 2 до 8 процентов своего основного метаболизма для головного и спинного мозга.
Сравнения между группами
| Разновидность | Соотношение мозг: масса тела (E: S) |
|---|---|
| маленькие муравьи | 1: 7 |
| маленькие птицы | 1:12 |
| 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 к массе тела среди всех китообразных . Ящерицы- варан , тегу и анолисы, а также некоторые виды черепах являются самыми крупными среди рептилий. Среди птиц самое высокое соотношение мозга к телу наблюдается у попугаев , ворон , сорок , соек и воронов . Среди земноводных исследования пока ограничены. Либо осьминоги, либо пауки-прыгуны обладают одними из самых высоких показателей для беспозвоночных , хотя у некоторых видов муравьев в мозгу содержится 14% -15% их массы, что является самым высоким показателем для любого животного. У акул один из самых высоких показателей для рыбы наряду со скатами-мантами (хотя у электрогенных рыб- слонов это соотношение почти в 80 раз выше - около 1/32, что немного выше, чем у людей). У землероек более высокое отношение массы мозга к массе тела, чем у любого другого млекопитающего, включая человека . Землеройки удерживают в мозгу около 10% массы своего тела.
Это тенденция к тому, что чем крупнее становится животное, тем меньше отношение массы мозга к массе тела. У крупных китов очень маленький мозг по сравнению с их весом, а у мелких грызунов, таких как мыши , относительно большой мозг, что дает соотношение массы мозга к массе тела, аналогичное человеческому. Одно из объяснений может заключаться в том, что по мере того, как мозг животного становится больше, размер нервных клеток остается прежним, и большее количество нервных клеток заставляет мозг увеличиваться в размерах в меньшей степени, чем остальная часть тела. Это явление можно описать уравнением вида E = CS r , где E и S - масса мозга и тела, r - константа, которая зависит от семейства животных (но близка к 2/3 у многих позвоночных), а C - величина фактор цефализации. Утверждалось , что экологическая ниша животного, а не его эволюционное семейство, является основным фактором , определяющим его фактора энцефализация С .
В эссе «Щедрость Блая» Стивен Джей Гулд отметил, что если посмотреть на позвоночных с очень низким коэффициентом энцефализации, их мозг будет немного менее массивным, чем их спинной мозг. Теоретически интеллект может коррелировать с абсолютным объемом головного мозга животного после вычитания веса спинного мозга из головного мозга. Эта формула бесполезна для беспозвоночных, потому что у них нет спинного мозга или, в некоторых случаях, центральной нервной системы.
Критика
Недавние исследования показывают, что у нечеловеческих приматов размер всего мозга является лучшим показателем когнитивных способностей, чем отношение массы мозга к массе тела. Общий вес вида больше, чем прогнозируемая выборка, только если лобная доля скорректирована с учетом пространственного соотношения. Однако было обнаружено, что соотношение массы мозга к массе тела является отличным предиктором различий в способностях к решению проблем у карниворанских млекопитающих .
У людей отношение массы мозга к массе тела может сильно варьироваться от человека к человеку; он был бы намного выше у человека с недостаточным весом, чем у человека с избыточным весом, и выше у младенцев, чем у взрослых. Та же проблема возникает при работе с морскими млекопитающими, у которых могут быть значительные жировые отложения. Поэтому некоторые исследователи предпочитают безжировую массу тела массе мозга в качестве лучшего предсказателя.