Cetaceeën zijn de zeedieren die we beter kennen en liefhebben als walvissen en dolfijnen. Deze dieren vertonen complexe sociale gedragingen die gewoonlijk alleen voorkomen bij zoogdieren van hogere orde, zoals primaten (waartoe wij mensen behoren). Ze spelen, zorgen voor hun jongen, communiceren met elkaar.
Het zijn slimme schepsels. En hun hersens zijn, zoals we zullen zien, ook ongelooflijk geavanceerd. (Dit feit speelt een rol in de voortdurende controverses rond de walvisvangst. Zie dit bericht van Scitable co-blogger Kate Whittington over de lopende debatten.)
Een eenvoudige maatstaf voor het beoordelen van relatieve “intelligentie” is het encefalisatiequotiënt (EQ), dat (ruwweg) de verhouding is tussen de hersenmassa en de lichaamsmassa van een dier. De logica hierachter is eenvoudig: naarmate een dier groter is, neemt ook het deel van het totale hersenoppervlak toe dat wordt gebruikt om met de grotere lichaamsomvang om te gaan. Bedenk hoeveel groter een olifant is dan wij, en hoeveel meer huid ze hebben om mee te voelen, en hoeveel meer spiermassa hun hersenen moeten controleren. Dus gegeven een bepaalde lichaamsgrootte, weten we dat er een bepaalde hoeveelheid hersenen nodig is alleen al voor basisbeweging en gevoel. Als de hersenen groter zijn dan we op grond van hun lichaamsgrootte zouden verwachten, kan dat een indicatie zijn van grotere intelligentie.
Ter vergelijking: mensen hebben een EQ van rond de 7,5, andere primaten zitten rond de 2 tot 3, en honden en katten zitten rond de 1,0.
Walvissen en dolfijnen zitten rond de 3 tot 6, en hun hersenen zijn zeer complex (zie dit geweldige artikel in Scientific American).
Maar een van de interessantste dingen aan de hersenen van walvisachtigen vind ik hoe groot sommige van hun neuronen moeten zijn om informatie van hun lichaam naar hun hersenen en terug te transporteren.
Een tijdje terug vroeg iemand me op Quora wat het langste axon is. Voor wie het niet weet: axonen zijn de “kabels” die neuronen met elkaar verbinden en informatie tussen hen overbrengen (technisch gezien zijn de meeste neuronen niet echt fysiek met elkaar verbonden, omdat ze worden gescheiden door kleine openingen die synapsen worden genoemd, maar in dit verband kun je ze als verbonden beschouwen).
Nadat ik er een tijdje over had nagedacht, dacht ik eerst dat het blauwe vinkequivalent van het motorische axon dat informatie langs de heupzenuw transporteert, het langst zou zijn omdat bij mensen de heupzenuw het langst is. Maar toen herinnerde ik me dat die niet de langste axonen heeft.
Kijk eens naar de figuur daar links. Zie je dat tweede neuron, het “unipolaire neuron”? Die lange kabel die verticaal beweegt in de afbeelding is één lang axon.
Die kunnen heel lang worden.
Zoogdieren hebben een cel die het dorsale wortelganglion (DRG) wordt genoemd. Het DRG transporteert zintuiglijke informatie van het lichaam naar de hersenen. Hij is unipolair, dus heeft hij een lange axon, waarvan het ene uiteinde receptoren in de huid heeft en het andere uiteinde het ruggenmerg ingaat, in de fasciculus gracilis omhoog gaat en synapsen vormt in de nucleus gracilis helemaal boven in de hersenstam.
Dit betekent dat voor de sensaties in de tenen, de DRG axon helemaal van de teen naar de hersenstam gaat, die zich ongeveer op dezelfde hoogte als de mond bevindt. Dit kan bij lange mensen meer dan 2 meter lang zijn!
Bedenk nu eens wat dit betekent voor een blauwe vinvis. Blauwe vinvissen zijn vrijwel zeker de grootste zoogdieren die ooit hebben bestaan, wat betekent dat zij het grootste dier zijn dat een zeer lang axon heeft, zoals een DRG (we weten niet veel details over het zenuwstelsel van dinosauriërs).
Dus het langste axon in de blauwe vinvis, die zelf het grootste zoogdier is, is waarschijnlijk het DRG.
Toen ik mijn gok over het langste axon probeerde te bevestigen, kwam ik echter een hoop gekke dingen te weten.
Zo zijn de grootste blauwe vinvissen ongeveer 30 m lang. Dit suggereert een DRG axon van ten minste 25 m lang.
Hier wordt het pas echt gek en begrijp ik er niets meer van…
Axonen geleiden signalen met een groot bereik aan snelheden: 0,5 tot 100 m/s. Dit betekent dat als ik met de staart van een walvis zou flitsen (zoals een walvis zou kunnen doen), het een derde van een seconde (een lange tijd in hersentijd!) tot meer dan ZES SECONDEN zou kunnen duren voordat het de “bewuste” waarneming van de walvis bereikt (ervan uitgaande dat ze een bewustzijn hebben).
Even wild, volgens dit artikel van Douglas H. Smith gepubliceerd in 2009 in Progress in Neurobiology:
…blauwe vinvis spinale axonen die groeien met 3 cm/dag vertegenwoordigen een toename in volume die waarschijnlijk meer dan het dubbele is van het volume van het gehele neuron cellichaam-per dag. Deze snelle volumetoename van neuronen is verwant aan de piek in de celgroei die wordt waargenomen bij snel delende kankercellen.
(vette onderstreping van mij)
Basically, deze axonen groeien sneller dan kankercellen en de snelheid waarmee ze uitrekken zou ertoe moeten leiden dat ze scheuren of breken.
Wat?
Man, walvissenhersenen zijn cool.
(Deze post is aangepast van mijn persoonlijke blog, Oscillatory Thoughts.)