Отношение массы мозга к массе тела - Brain-to-body mass ratio

Соотношение массы тела и мозга у млекопитающих[сомнительный – обсудить]

Отношение массы мозга к массе тела, также известный как отношение массы мозга к массе тела, - это отношение массы мозга к массе тела, которое, как предполагается, является приблизительной оценкой интеллект из животное, хотя во многих случаях это довольно неточно. Более сложный измерение, коэффициент энцефализации, учитывает аллометрический эффекты сильно различающихся размеров тела в нескольких таксоны.[1][2] Однако исходное соотношение массы мозга к массе тела найти проще, и оно по-прежнему является полезным инструментом для сравнения. энцефализация внутри видов или между довольно близкородственными видами.

Отношение размера мозга к телу

В остроухий осел имеет наименьшее известное отношение массы мозга к массе тела среди всех позвоночных[3]

Размер мозга обычно увеличивается с размером тела у животных (т.е. у крупных животных обычно мозг больше, чем у более мелких);[4] однако связь не является линейной. Мелкие млекопитающие, такие как мышей может иметь соотношение мозг / тело, подобное человеческому, в то время как слоны имеют сравнительно меньшее соотношение мозг / тело.[4][5]

Считается, что у животных чем больше размер мозга, тем больший вес будет доступен для более сложных познавательный задачи. Однако крупным животным нужно больше нейронов, чтобы представлять собственное тело и управлять определенными мышцами;[требуется разъяснение ][нужна цитата ] таким образом, относительный, а не абсолютный размер мозга способствует ранжированию 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 недавнего прошлого. кора головного мозга и разная степень складчатости мозга,[6] которые увеличивают поверхность коры, которая положительно коррелированный у людей к интеллекту. Разумеется, отмеченным исключением из этого правила является отек мозга, который, хотя и приводит к большей площади поверхности, не влияет на интеллект страдающих от него.[7]

Отношение к метаболизму

Связь между массой мозга и массой тела всех живых позвоночных следует за двумя полностью отдельными линейными функциями: хладнокровные и теплокровные животные.[8] У холоднокровных позвоночных мозг намного меньше, чем у теплокровных позвоночных того же размера. Однако если метаболизм мозга Принимая во внимание, взаимоотношения между мозгом и телом у теплокровных и хладнокровных позвоночных становятся похожими, при этом большинство из них использует от 2 до 8 процентов своего основного метаболизма для головного и спинного мозга.[9]

Сравнения между группами

РазновидностьМозг: тело
соотношение масс (E: S)[4]
маленькие муравьи1:7[10]
маленькие птицы1:12
мышь1:40
человек1:40
Кот1:100
собака1:125
лягушка1:172
лев1:550
слон1:560
лошадь1:600
акула1:2496
бегемот1:2789
Смотрите также: Интеллект китообразных § Размер мозга

Дельфины имеют самое высокое соотношение массы тела и мозга из всех китообразные.[11] Монитор ящериц, Тегус и анолис и немного черепаха виды имеют самые крупные среди рептилий. Среди птиц самое высокое соотношение мозга к телу обнаружено среди попугаи, вороны, сороки, сойки и вороны. Среди амфибий исследования пока ограничены. Либо осьминоги[12] или прыгающие пауки[13] иметь одни из самых высоких беспозвоночный хотя некоторые муравей У видов есть 14% -15% их массы в мозгу, это самая высокая ценность, известная для любого животного. Акулы иметь один из самых высоких рыбы рядом скаты манты (хотя электрогенный рыба-слон имеет соотношение почти в 80 раз выше - около 1/32, что немного выше, чем у человека).[14] Деревья иметь более высокий соотношение массы мозга к массе тела чем любое другое млекопитающее, включая люди.[15] Землеройки[требуется разъяснение ] удерживают в мозгу около 10% их массы тела.[нужна цитата ]

Это тенденция к тому, что чем крупнее становится животное, тем меньше отношение массы мозга к массе тела. Большой киты имеют очень маленький мозг по сравнению с их весом и малые грызуны подобно мышей имеют относительно большой мозг, что дает соотношение массы мозга к массе тела, аналогичное человеческому.[4] 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 = CSр, куда E и S вес мозга и тела, р константа, которая зависит от семейства животных (но близка к 2/3 у многих позвоночных[16]), и C фактор цефализации.[12] Утверждалось, что экологическая ниша животного, а не его эволюционное семейство, является основным определяющим фактором его фактора энцефализации. C.[16]

В эссе «Щедрость Блая»[17] 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 все размер мозга является лучшим показателем когнитивных способностей, чем отношение массы мозга к массе тела. Общий вес вида больше, чем прогнозируемая выборка, только если лобная доля настроена на пространственное соотношение.[18] Однако было обнаружено, что соотношение массы мозга к массе тела является отличным предиктором различий в способностях решать проблемы среди карниворанские млекопитающие.[19]

У людей соотношение 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.[20]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Развитие интеллекта». Ircamera.as.arizona.edu. Получено 2011-05-12.
  2. ^ Cair, O (2011). «Внешние меры познания». Front Hum Neurosci. 5: 108. Дои:10.3389 / fnhum.2011.00108. ЧВК  3207484. PMID  22065955.
  3. ^ Хорошо, M. L .; Хорн, М. Х .; Кокс, Б. (1987-03-23). "Acanthonus armatus, глубоководная костистая рыба с коротким мозгом и большими ушами ». Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки. 230 (1259): 257–265. Bibcode:1987RSPSB.230..257F. Дои:10.1098 / rspb.1987.0018. ISSN  0962-8452. PMID  2884671.
  4. ^ а б c d «Размер мозга и тела ... и интеллект». SerendipStudio.org. 2003-03-07. Получено 2019-02-24.
  5. ^ Hart, B.L .; Hart, L.A .; Маккой, М .; Сарат, С. Р. (ноябрь 2001 г.). «Когнитивное поведение азиатских слонов: использование и модификация ветвей для переключения мух». Поведение животных. 62 (5): 839–847. Дои:10.1006 / anbe.2001.1815. S2CID  53184282.
  6. ^ «Кортикальное складывание и интеллект». Получено 2008-09-15.
  7. ^ Haier, R.J .; Jung, R.E .; Yeo, R.C .; Голова, К .; Алкиред, М. (2004). «Структурная изменчивость мозга и общий интеллект». NeuroImage. 23 (1): 425–433. Дои:10.1016 / j.neuroimage.2004.04.025. PMID  15325390.
  8. ^ График зависимости массы мозга от массы тела живых позвоночных. Проверено 10 февраля 2018.
  9. ^ График отношения ЦНС к метаболизму тела у позвоночных Проверено 10 февраля 2018.
  10. ^ Seid, M. A .; Castillo, A .; Висло, В. Т. (2011). «Аллометрия миниатюризации мозга у муравьев». Мозг, поведение и эволюция. 77 (1): 5–13. Дои:10.1159/000322530. PMID  21252471.
  11. ^ Марино, Л .; Продал.; Торен, К. и Лефевр, Л. (2006). «Ограничивает ли дайвинг размер мозга китообразных?» (PDF). Наука о морских млекопитающих. 22 (2): 413–425. Дои:10.1111 / j.1748-7692.2006.00042.x.
  12. ^ а б Гулд (1977) Еще со времен Дарвина, c7s1
  13. ^ "Видение прыгающего паука". Получено 2009-10-28.
  14. ^ Нильссон, Горан Э. (1996). «Потребности мозга и тела в кислороде у Gnathonemus Petersii, рыбы с исключительно большим мозгом» (PDF). Журнал экспериментальной биологии. 199 (3): 603–607. PMID  9318319.
  15. ^ http://genome.wustl.edu/genomes/view/tupaia_belangeri это статья о Tupaia belangeri из Института генома, опубликованная Вашингтонским университетом, архивная https://web.archive.org/web/20100601201841/https://www.genome.wustl.edu/genomes/view/tupaia_belangeri
  16. ^ а б Пагель М. Д., Харви П. Х. (1989). «Таксономические различия в масштабировании мозга по массе тела у млекопитающих». Наука. 244 (4912): 1589–93. Bibcode:1989Научный ... 244.1589P. Дои:10.1126 / science.2740904. PMID  2740904.
  17. ^ "Щедрость Блая". Архивировано из оригинал на 2001-07-09. Получено 2011-05-12.
  18. ^ Динер, Роберт О .; Ислер, Карин; Буркарт, Юдифь; Ван Шайк, Карел (2007). «Общий размер мозга, а не коэффициент энцефализации, лучший прогноз когнитивных способностей у нечеловеческих приматов». Развитие мозга. 70 (2): 115–124. CiteSeerX  10.1.1.570.7146. Дои:10.1159/000102973. PMID  17510549.
  19. ^ Benson-Amram, S .; Данцер, Б .; Stricker, G .; Swanson, E.M .; Холекамп, К. (25 января 2016 г.). «Размер мозга определяет способность плотоядных млекопитающих решать проблемы» (PDF). Труды Национальной академии наук. 113 (9): 2532–2537. Bibcode:2016ПНАС..113.2532Б. Дои:10.1073 / pnas.1505913113. ЧВК  4780594. PMID  26811470. Получено 29 января 2016.
  20. ^ Шенеманн, П. Томас (2004). «Масштабирование размеров мозга и состав тела у млекопитающих». Мозг, поведение и эволюция. 63 (1): 47–60. Дои:10.1159/000073759. ISSN  0006-8977. PMID  14673198.

внешняя ссылка