Знание числа нейронов в мозгу разных видов животных впервые предоставило нам возможность ответить на вопрос о том, почему так высока энергетическая цена человеческого мозга: потому что в нем очень много нейронов. Более важно, однако, то, что при средней энергетической стоимости, равной 5,79 × 10^–9 микромолей глюкозы на 1 нейрон в 1 минуту, одинаковой у грызунов и приматов, мозг человека стоит столько, сколько он должен стоить, исходя из анатомии человеческого мозга. Оказалось, что в нем нет ничего особенного или исключительного в плане потребления энергии.

Таблица 9.1. Потребление энергии головным мозгом разных видов млекопитающих

Среднее значение потребления энергии на 1 нейрон, которое, как я установила, является равным у грызунов и приматов, позволяет вычислить метаболическую цену мозга других млекопитающих, исходя из числа нейронов, используя константу 5,79 × 10^–9 микромоль глюкозы в 1 минуту на 1 нейрон, поскольку мозг подчиняется правилу, согласно которому на четыре нейрона мозжечка приходится один нейрон мозговой коры. Эта цена эквивалентна 5,79 микромоль глюкозы в минуту на миллиард нейронов в сутки, или 6 килокалорий на миллиард нейронов в сутки – очень легкое для запоминания целое число и очень удобное для оценки энергетической стоимости мозга у разных видов, как показано в приведенной выше таблице.

У таких видов, как африканский слон, в мозжечке содержится чрезвычайно большое число нейронов, энергетическую стоимость коры и мозжечка надо рассчитывать раздельно, используя среднее потребление глюкозы каждой из этих структур. При том, что мозговая кора человека потребляет приблизительно 50 % энергии, которая расходуется всем мозгом (как у подавляющего большинства других млекопитающих), чрезвычайно большое число нейронов мозжечка у слона, как легко можно предсказать, будет стоить в три раза дороже, чем все нейроны коры. При такой высокой метаболической стоимости надо думать, что мозжечок, на самом деле, очень важен для слона.

Таким образом, мозг человека не является особенным ни по абсолютной энергетической стоимости его нейронов (они потребляют ровно столько энергии, сколько требует число нейронов), ни по относительной стоимости его коры (которая содержит такую же долю мозговых нейронов, что и у других видов, исключая слона). Но почему тогда так высока относительная энергетическая стоимость человеческого мозга, достигающая 25 % всей энергии, потребляемой организмом, хотя у других видов этот показатель не превышает 10 %?

Ответ очевиден: дело в том, что человек принадлежит к отряду приматов и как таковой располагает большим числом нейронов по отношению к массе тела, чем животные, к отряду приматов не относящиеся. На рис. 9.12 показано отношение между числом мозговых нейронов и массой тела, переведенное в относительную энергетическую стоимость мозга (при использовании среднего показателя 6 килокалорий на миллиард нейронов в сутки) в сравнении с потреблением энергии целым организмом (по правилу Клейбера). При сходной массе тела, которое стоит у грызунов столько же, сколько и у приматов, мозг приматов более дорог в сравнении с мозгом неприматов просто потому, что в мозге приматов больше нейронов.

Внутри отряда приматов абсолютная метаболическая цена человеческого мозга больше, чем у остальных видов, потому что у человека больше всех нейронов. Мы обнаружили, что у приматов абсолютная энергетическая стоимость мозга возрастает линейно вместе с энергетической стоимостью всего тела (как степенная функция с экспонентой, равной 1,0), а у остальных млекопитающих нелинейно (согласно степенной функции с показателем +0,6; см. рис. 9.12). Вследствие этого относительная метаболическая стоимость мозга, хотя она и варьирует в некоторых небольших пределах, практически не меняется у разных видов приматов, но прогрессивно уменьшается с ростом массы тела у животных, не принадлежащих к отряду приматов (рис. 9.13). Мало того, выяснилось, что относительная энергетическая стоимость головного мозга у человека не самая высокая: пальма первенства здесь принадлежит крошечной беличьей обезьянке – саймири, у которой корковые нейроны, в связи с их особенно большим числом, потребляют 31,2 % всей энергии, расходуемой целым организмом, при том что у человека массой 70 кг и при общем потреблении энергии в 1700 ккал этот показатель не превышает 30 %.

Становится ясно, что метаболизм мозга неоднозначно соотносится с метаболизмом целого организма: любое соотношение может быть случайным и зависеть от скорости, с какой размер мозга изменяется как функция от числа его нейронов, которое, как уже было показано, варьирует от одного вида млекопитающих к другому. Приматы, мозг которых развивался согласно правилам нейронного шкалирования, имеют большее число нейронов относительно массы тела, соответственно, их мозг имеет большую относительную энергетическую стоимость, чем мозг других млекопитающих, например грызунов, у которых при такой же массе тела или размере мозга число нейронов меньше.

Снова повторю, оказывается, существует простое объяснение кажущейся исключительности человеческого головного мозга. Он относительно дорог при сравнении с потреблением энергии целым организмом, потому что у него мозг примата, и как таковой этот мозг содержит больше нейронов на единицу массы тела, чем мозг животных, не принадлежащих к этому отряду. На самом деле, человеческий мозг потребляет столько энергии, сколько можно ожидать для данного числа нейронов, и ровно столько, сколько можно было бы ожидать от небольшой человекообразной обезьяны со сходной массой тела. Ничего особенного в человеческом мозге, повторим еще раз, нет, если не считать удивительно большого числа нейронов.