Hersengrootte versus lichaamsgrootte en de wortels van intelligentie

Gedrag dat wij als intelligent beschouwen, komt vreemd genoeg veel voor in het dierenrijk. Dieren met totaal andere hersenen dan de onze – een soort octopus en andere vogels – gaan met gereedschap om, om maar een voorbeeld te geven. Het lijkt vanzelfsprekend dat de hersenen een bepaald niveau van grootte en verfijning nodig hebben om intelligentie mogelijk te maken. Maar uitzoeken waarom sommige soorten intelligentie lijken te hebben, terwijl nauw verwante soorten dat niet hebben, is moeilijk – zo moeilijk dat we het niet echt begrijpen.

Een van de eenvoudigste ideeën was dat grootte alles is: je hebt een groot genoeg brein, en je hebt tenminste het vermogen om slim te zijn. Maar veel vogels lijken behoorlijk intelligent ondanks de kleine hersenen – misschien daarom meer neuronen kruipen op een bepaalde grootte dan andere soorten. Sommige onderzoekers geven de voorkeur aan het idee dat intelligentie voortkomt uit het hebben van een brein dat groot is voor de grootte van je lichaam, maar het bewijs is er een beetje gemengd.

Deze week publiceerde een team van onderzoekers een paper waarin ze stellen dat het antwoord een beetje van beide is: relatieve en absolute grootte zijn van belang als het om de hersenen gaat. Ze beweren dat een specifieke benadering van hersenontwikkeling helpt om het te versterken.

Wat maakt intelligentie?

Om te bestuderen wat intelligentie maakt, moet je het woord definiëren. Dit kan een glibberig ding zijn om te vernietigen. We kennen (en/of) allemaal mensen die in sommige omstandigheden briljant zijn, maar in andere dom. Evenzo kan het dier zich bezighouden met het gebruik van gereedschappen, maar niet in staat zijn om zijn weg te vinden rond een eenvoudig obstakel. Dus het op verschillende manieren definiëren van intelligentie kan verschillende antwoorden opleveren over de vraag of een bepaald type in aanmerking komt of niet.

Voor het huidige werk lag de nadruk op de mentale voorzieningen van vogels. Onderzoekers hebben intelligentie gedefinieerd als een innovatie of neiging om nieuw gedrag te vertonen. (Uilen moesten worden uitgesloten van het onderzoek omdat hun gedrag moeilijk te observeren is.) Het aantal artikelen dat inventief gedrag rapporteerde, werd genormaliseerd door het te delen door het totale aantal artikelen dat elk gedrag bij een soort beschrijft om te corrigeren voor het feit dat sommige gewoon beter bestudeerd waren dan andere.

De onderzoekers vergeleken dit vervolgens met de kenmerken van de hersenen met drie vragen in gedachten. Een daarvan was of intelligentie gekoppeld was aan specifieke hersengebieden – met name een gebied dat het pallium bij vogels wordt genoemd en dat veel van dezelfde functies lijkt te vervullen als de neocortex bij mensen. Dit gebied is onder andere waar de hersenen zintuiglijke informatie integreren en activiteiten plannen.

Door gebruik te maken van een systeem waarmee ze het aantal neuronen in verschillende hersengebieden kunnen tellen, kunnen onderzoekers testen of intelligentie correleert met de hersengrootte als geheel, met pallium specifiek, of met de verhouding tussen hersengrootte en lichaamsgrootte . Het onderzoeksteam zou ook kunnen kijken naar de evolutionaire geschiedenis van de hersenen bij intelligente soorten en proberen te begrijpen hoe eventuele associaties die ze ontdekten tot stand kwamen.

Por qué no los dos?

Over het algemeen betekent grotere hersenen complexer gedrag. De auteurs concludeerden dat “het aantal neuronen in de hele hersenen positief gecorreleerd is met de neiging tot gedragsinnovatie, met name technische innovaties die zogenaamd meer geavanceerde cognitie vereisen.” Maar controle voor lichaamsgrootte toonde aan dat de relatieve grootte van de hersenen er nog steeds toe deed. Als een soort meer neuronen heeft dan je zou verwachten op basis van zijn lichaamsgrootte, is de kans groter dat hij betrokken is bij complex gedrag.

De onderzoekers suggereren dat we de neiging hebben om dit als een of/of-situatie te zien – het moet ofwel het totale hersenvolume zijn of de verhouding tussen hersenen en lichaam. Door onze analyses voor te bereiden om de twee te vergelijken, beperkten we ons vermogen om te bepalen dat beide correlaten tegelijkertijd correct lijken te zijn. Wanneer specifieke hersengebieden onafhankelijk werden geanalyseerd, was het pallium het belangrijkste gebied dat werd geassocieerd met complex vogelgedrag. Het cerebellum droeg ook bij, maar in mindere mate.

In overeenstemming met algemene conclusies nam het aantal neuronen in het pallium toe met zowel de absolute hersengrootte als het hersenvolume in verhouding tot de lichaamsgrootte. Cerebellaire neuronen waren significant verhoogd als een functie van de absolute hersengrootte. Er was geen duidelijk patroon in het aantal neuronen in de hersenstam.

Corvids en papegaaien staan ​​bekend om het hebben van enkele van de meest complexe gedragingen in de vogelwereld. Door ze afzonderlijk te analyseren, toonden de onderzoekers aan dat het aantal neuronen snel evenredig is met de lichaamsgrootte – veel sneller dan andere groepen vogels. Hoe komen deze typen aan een ongewoon groot aantal neuronen? Ze hebben de neiging om een ​​langere groeiperiode te hebben nadat ze uitkomen, deze keer worden ze gebruikt om meer neuronen in het pallium te mobiliseren. Papegaaien hebben de neiging om gedurende een langere tijd door te gaan met het genereren van neuronen, en neuronen rijpen niet zo snel als andere neuronen.

Het is duidelijk dat we een vergelijkbare analyse willen doen met andere groepen dan vogels om te zien of dit een algemene regel is of hoe vogels soorten met verschillende intelligentie hebben voortgebracht. Maar zelfs als dit resultaat een algemene indicatie is van het ‘hoe’, helpt het ons niet echt om het ‘waarom’ te beantwoorden. Onderzoekers suggereren dat papegaaien de grootste, langlevende vogels zijn. Daarom is de beloningstijd voor het bezitten van goed ontwikkelde mentale apparaten langer, zelfs als het langer duurt om deze apparaten te ontwikkelen.

Dat lijkt nogal contra-intuïtief totdat je begint na te denken over uitzonderingen. Kraaien zoals kraaien en zigeuners zijn pas ongeveer zeven jaar oud, maar sommigen zijn er nog steeds toe in staat zeer verfijnd gedrag. Jays zijn niet bijzonder grote vogels. En veel grote, langlevende vogels eindigden niet met gedrag dat wees op intelligentie. Dus zelfs als dit zo doorgaat, is er veel dat we niet weten waarom sommige dieren intelligent worden.

Milieu en evolutie van de natuur2022. DOI: 10.1038 / s41559-022-01815-x (Over DOI’s).