Мозг животных представляет собой увлекательный и разнообразный пример одного из самых сложных органов, известных науке, ведь он различается не только по общему размеру, но и по своему размеру по отношению к массе тела животного.
При среднем весе 18 фунтов (8 кг) кашалот (Physeter macrocephalus), например, имеет самый большой мозг, при том что его общая масса тела составляет 45 тонн (40 метрических тонн), что образует соотношение массы мозга к массе тела 1:5100. Но у какого животного на самом деле самый большой мозг по отношению к размеру его тела?
Исследование 2009 года, опубликованное в журнале Brain, Behavior and Evolution, показало, что один крошечный род муравьёв имеет самый большой мозг для своего размера тела. Brachymyrmex имеет среднюю массу тела до 0,049 миллиграмма и среднюю массу мозга 0,006 миллиграмма. Это означает, что мозг этих созданий составляет примерно 12% массы тела, что даёт им соотношение массы мозга к массе тела примерно 1:8.
Почему у животных развивается более крупный мозг?
В абсолютном выражении размер мозга животных имеет тенденцию увеличиваться с увеличением размера животного. Большой мозг, как правило, связан с тремя факторами: «материнским вкладом, сложностью поведения и огромным размером тела», — говорит Софи Скотт (Sophie Scott), профессор когнитивной неврологии в Университетском колледже Лондона.
«Наличие большего тела означает необходимость больше его контролировать, — рассказала Скотт в интервью Live Science. — Высшие хищники, как правило, большие. И из-за потребности в более сложном поведении, например, в способности перехитрить свою добычу, им выгодно иметь больший мозг.»
Но размер мозга не является идеальным показателем интеллекта животных. Так, например, согласно исследованию 2014 года, опубликованному в журнале Frontiers in Neuroanatomy, мозг африканского слона (Loxodonta africana) весит в среднем 10 фунтов (4,6 кг), что в три раза больше человеческого мозга. По словам Скотт, их большой размер мозга отчасти объясняется их массивным мозжечком, используемым для координации мышечной активности туловища и ушей.
Точно так же, как абсолютный размер мозга не является хорошим показателем интеллекта животных, сравнение соотношения массы мозга и тела тоже не имеет смысла. Согласно исследованию 2009 года, опубликованному в журнале Frontiers in Human Neuroscience, у людей и грызунов примерно одинаковое соотношение массы мозга и тела (1:40). Однако в том же исследовании утверждается, что если бы крыса была размером с человека, она не была бы такой же умной, потому что у неё не только меньше кора головного мозга (самая внешняя область мозга, которая связана с наиболее сложными психическими функциями), но и меньше в ней нейронов.
«Если вы посмотрите на мозг кролика, кошки и маленькой обезьяны, они не сильно отличаются по размеру, но их поведение будет сильно различаться из-за природы клеток мозга, — сказала Скотт. — Когда же вы доберётесь до обезьяны, то вы увидите, что мозг примата не только имеет пропорционально большую площадь лобной доли, но ещё и то, что поведение этих существ в большей степени основано на любопытстве.»
Скотт объяснила, что эволюционные адаптации изменяют структуру мозга, увеличивая размер определённых областей и способствуя определённым нейронным связям. У людей размер нашей коры головного мозга и плотность корковых нейронов (количество присутствующих в ней нейронов) объясняют наш интеллект в большей степени, чем размер нашего мозга относительно нашего тела. По сравнению с другими животными, «у нас довольно маленькое тело для размера нашего мозга», — отметила Скотт.
При сравнении мозга разных видов важно учитывать структуру мозга, а также размер мозга. Поскольку отношение массы мозга к массе тела не учитывает эволюционное развитие коры головного мозга и плотность обнаруженных там нейронных связей, учёные рассматривают коэффициент энцефализации (encephalization quotient, или EQ) как более точную меру интеллекта животных. Коэффициент энцефализации — это относительный размер мозга, наблюдаемый у определённого вида, по сравнению с ожидаемым размером мозга других видов с аналогичным размером тела. Одним из ключевых факторов EQ является относительный размер коры по сравнению с остальной частью мозга. Сравнение животных на основе их EQ даёт более точное представление об их интеллекте, чем соотношение массы мозга и тела, согласно Encyclopedia of Behavioral Neuroscience, хотя и не такое точное, как измерение абсолютного размера и взаимодействия отдельных областей мозга.
Кроме того, существует концепция, известная как правило Галлера: чем больше животное, тем меньше будет соотношение мозга к телу.
«Поскольку размер мозга пропорционален размеру тела, у самых маленьких животных относительно самый большой мозг», — сказала Live Science Вульфила Гроненберг (Wulfila Gronenberg), профессор нейробиологии из Университета Аризоны.
Например, у муравьёв относительно небольшой мозг по сравнению с другими перепончатокрылыми, классом, в который входят пчёлы, осы, шершни и сидячебрюхие.
«Мы думаем, это потому, что … рабочие муравьи не летают», — сказала Гроненберг.
Полёт требует много визуальной обработки, поэтому многие летающие насекомые обычно имеют большие глаза, что приводит к более крупным оптическим долям.
«У некоторых насекомых, таких как стрекоза, визуальная обработка занимает более половины всего их мозга», — подчеркнула Гроненберг.
