Соотношение массы мозга и тела , также известное как соотношение массы мозга и тела , представляет собой отношение массы мозга к массе тела, которое, как предполагается, является приблизительной оценкой интеллекта животного , хотя во многих случаях оно довольно неточно . Более сложное измерение , коэффициент энцефализации , учитывает аллометрические эффекты сильно различающихся размеров тела у нескольких таксонов . [1] [2] Однако определить соотношение массы мозга и тела 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 мозг обычно больше, чем у более мелких животных); [4] Однако эта зависимость не является линейной. У мелких млекопитающих, таких как мыши , соотношение мозга и тела может быть таким же, как у человека, тогда как у слонов соотношение мозга и тела сравнительно ниже. [4] [5]
Считается, что у животных, чем больше мозг, тем больший вес мозга будет доступен для более сложных когнитивных задач. Однако крупным животным нужно больше нейронов, чтобы представлять собственное тело и контролировать определенные мышцы; [ необходимы разъяснения ] [ нужна ссылка ] 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 также влияют другие факторы, такие как эволюция недавней коры головного мозга и различная степень складчатости мозга, [6] которые увеличивают поверхность коры, что положительно коррелирует у людей с интеллектом. Замеченным исключением из этого правила, конечно, является отек мозга, который, хотя и приводит к увеличению площади его поверхности, не изменяет интеллект страдающих от него. [7]
Взаимосвязь между массой мозга и массой тела всех ныне живущих позвоночных подчиняется двум совершенно различным линейным функциям для хладнокровных и теплокровных животных. [8] У хладнокровных позвоночных мозг гораздо меньше, чем у теплокровных позвоночных того же размера. Однако, если принять во внимание метаболизм мозга , взаимоотношения между мозгом и телом как у теплокровных, так и у хладнокровных позвоночных становятся схожими: большинство из них использует от 2 до 8 процентов своего основного метаболизма для головного и спинного мозга. [9]
У дельфинов самое высокое соотношение массы мозга и тела среди всех китообразных . [11] Вараны , тегу и анолисы , а также некоторые виды черепах имеют самые крупные размеры среди рептилий. [ нужна цитата ] Среди птиц самое высокое соотношение мозга и тела наблюдается у попугаев , ворон , сорок , сойок и воронов . Среди земноводных исследования пока ограничены. Либо осьминоги [12] , либо пауки-прыгуны [13] имеют один из самых высоких показателей среди беспозвоночных , хотя у некоторых видов муравьев в мозгу находится 14–15% их массы, что является самым высоким показателем, известным для любого животного. У акул он один из самых высоких среди рыб наряду со скатами-мантами (хотя у электрогенной рыбы-слона это соотношение почти в 80 раз выше — около 1/32, что немного выше, чем у человека). [14] У землеройок соотношение массы мозга и тела выше, чем у любого другого млекопитающего, включая человека . [15] Землеройки удерживают около 10% массы своего тела в мозгу. [16]
Тенденция заключается в том, что чем крупнее становится животное, тем меньше соотношение массы мозга и тела. У крупных китов мозг очень мал по сравнению с их весом, а у мелких грызунов , таких как мыши , мозг относительно большой, что обеспечивает соотношение массы мозга и тела, подобное человеческому. [4] Одним из объяснений может быть то, что по мере того, как мозг животного становится больше, размер нервных клеток остается прежним, а большее количество нервных клеток приводит к увеличению размера мозга в меньшей степени, чем остальная часть тела. Это явление можно описать уравнением вида E = CS r , где E и S — массы мозга и тела, r — константа, зависящая от семейства животных (но близкая к 2/3 у многих позвоночных [17] ), и C – фактор цефализации. [12] Утверждалось, что экологическая ниша животного, а не его эволюционная семья, является основным фактором, определяющим его фактор энцефализации C. [17] В эссе «Награда Блая» [18] Стивен Джей Гулд отметил, что если посмотреть на позвоночных с очень низким коэффициентом энцефализации, то их мозг немного менее массивен, чем спинной мозг. Теоретически интеллект может коррелировать с абсолютным объемом мозга животного после вычитания веса спинного мозга из головного мозга. Эта формула бесполезна для беспозвоночных, поскольку у них нет спинного мозга, а в некоторых случаях и центральной нервной системы.
Недавние исследования показывают, что у приматов, не являющихся людьми, размер всего мозга является лучшим показателем когнитивных способностей, чем соотношение массы мозга к массе тела. Общий вес вида превышает прогнозируемую выборку только в том случае, если лобная доля приспособлена к пространственным отношениям. [19] Тем не менее, соотношение массы мозга и тела оказалось отличным предиктором различий в способностях к решению проблем среди хищных млекопитающих . [20]
У людей соотношение массы мозга и тела может сильно различаться от человека к человеку; у человека с недостаточным весом он будет намного выше, чем у человека с избыточным весом, и у младенцев он будет выше, чем у взрослых. Та же проблема возникает и при работе с морскими млекопитающими, которые могут иметь значительную жировую массу. Поэтому некоторые исследователи предпочитают безжировую массу тела массе мозга как лучший показатель прогноза. [21]