脳化指数 （EQ ）、脳化レベル （EL ）、または単に脳化 とは、参照種の範囲に対する非線形回帰 に基づいて、特定のサイズの動物の観察された脳質量と予測された脳質量の比として定義される相対的な脳サイズの尺度です。 [ 1 ] [ 2 ] これ は知能 の代理指標として使用されており、したがって異なる種 の知能レベルを比較する可能性のある方法として使用されています。この目的のために、これはアロメトリー 効果を考慮しているため、生の脳質量対体質量比 よりも洗練された測定値です。数式で表すと、この関係は哺乳類 向けに開発されており、このグループ以外に適用すると適切な結果が得られない可能性があります。[ 3 ]
情報活動に関する見解 脳化指数は、動物の身体的特徴と知覚される知能を関連付ける方法を提供しようとして開発されました。これは、以前の試みである脳と体の質量の比率 を改善したもので、現在まで使われ続けています。その後の研究、特にロス[ 4 ]
現在、あらゆる動物の知能を最もよく予測できるのは前脳 ニューロン数である。[ 5 ] ヘルクラノ・ホウゼル [ 6 ] [ 7 ]
EQは、例外の多さと使用する計算式の複雑化の両方から、いずれ時代遅れになるだろうと予想できたはずだ。（この記事の続きを参照。）ニューロン数を数えるという単純な方法が、EQに取って代わった。身体感覚や運動活動に必要な脳容量を超える脳容量を比較するというEQの概念は、知能のより正確な予測を提供するために今後も存続する可能性があるが、そのための研究はまだ行われていない。
脳の大きさのばらつき 体サイズは、種間の脳サイズの変動の 80 ～ 90% を占め、その関係はアロメトリー方程式で表されます。これは、脳サイズの対数を体サイズに回帰させたものです。回帰線から種までの距離は、その種の脳化の尺度となります。[ 8 ]
脳の大きさに関する規則は、進化の過程で脳ニューロンの数が変化してきたことに関係しており、すべての哺乳類の脳が必ずしも同じ設計図の大きいバージョンまたは小さいバージョンとして構築され、それに比例してニューロンの数が多いまたは少ないわけではない。牛やチンパンジーのように大きさが似ている脳でも、そのシナリオではニューロンの数が大きく異なる可能性があり、非常に大きなクジラ類の脳がゴリラの脳よりもニューロンの数が少ない可能性があるのと同様である。人間の脳と非霊長類の脳の大きさを比較することは、単に不適切で情報不足である可能性があり、人間の脳を例外的な、特別な奇妙なものとして捉える私たちの見方は、すべての脳が同じように作られているという誤った仮定に基づいている可能性がある（Herculano-Houzel、2012）。[ 9 ]
EQに対する制限事項と改善の可能性 身体の維持に必要な脳の部位と、認知機能の向上に関連する脳の部位には区別がある。これらの脳の部位は、機能的には異なるものの、すべて脳全体の重量に寄与している。ジェリソン（1973）はこの理由から、認知能力に厳密に寄与するニューロンである「余分なニューロン」を、純粋なEQよりも知能のより重要な指標とみなした。ギブソンら（2001）は、一般的に脳が大きいほど「余分なニューロン」が多く、したがって霊長類においては純粋なEQよりも認知能力のより良い予測因子であると推論した。[ 10 ] [ 11 ]
大脳皮質 の最近の進化や、皮質の表面積（および体積）を増加させる脳の折り畳み（脳回形成 ）のさまざまな程度などの要因は、人間の知能と正の相関関係にある。 [ 12 ] [ 13 ]
メタ分析において、Deaner ら (2007) は、絶対脳サイズ (ABS)、皮質サイズ、皮質脳比、EQ、および補正相対脳サイズ (cRBS) を全般的認知能力に対してテストしました。正規化後、ABS と新皮質サイズのみが認知能力と有意な相関を示したことがわかりました。霊長類では、ABS、新皮質サイズ、および N c (皮質ニューロン数) は認知能力とかなりよく相関していました。しかし、N cについては矛盾が見つかりました。著者らによると、これらの矛盾は、N c が 皮質表面積の大きさに比例して直線的に増加するという誤った仮定の結果です。この考えは、N c に影響を与えるはずの皮質の厚さ と皮質ニューロン密度の変動を考慮していないため、誤りです。[ 14 ] [ 11 ]
カイロ（2011）によると、EQは種全体ではなく個々のデータポイントを考慮すると、その設計に欠陥がある。肥満者と低体重者の頭蓋容積はほぼ同じだが、体重は大きく異なるため、本質的に偏りがある。この種のもう1つの違いは、性的二形性を考慮していないことである。たとえば、一般的に女性は男性よりも頭蓋容積が小さいが、これは同じ体重の女性と男性の認知能力が異なることを意味するものではない。これらの欠陥をすべて考慮すると、EQは種内比較の有効な指標とみなすべきではない。[ 15 ]
脳化指数が知能に対応するという考えは、ロスとディッケ（2012）によって異議を唱えられている。彼らは、皮質ニューロンの絶対数 と神経結合の 方が認知能力のより良い相関関係にあると考えている。[ 16 ] 伝導速度 、および皮質区分化のために、他の哺乳類や脊椎動物の分類群 とは一線を画している。人間の知能のすべての側面は、少なくともその原始的な形では、他の非ヒト霊長類、哺乳類、または脊椎動物にも見られるが、統語的 言語は例外である。ロスとディッケは統語的言語を「知能増幅器」と考えている。[ 11 ]
脳と体の大きさの関係 動物の脳の大きさは通常、体の大きさとともに増加する（つまり、 正の相関関係 にある）ため、大型動物は通常、小型動物よりも脳が大きい。[ 17 ] ネズミ は脳と体の大きさの比率が人間とほぼ同じ（1/40）であるのに対し、ゾウは 非常に知能の高い動物であるにもかかわらず、脳と体の大きさの比率は比較的小さい（1/560）。[ 18 ] ツパイの 脳と体の大きさの比率は（1/10）である。[ 19 ]
この傾向にはいくつかの理由が考えられ、その一つは神経細胞の サイズが比較的一定であることです。[ 20 ] C = E / S 2 / 3 、 {\displaystyle C=E/S^{2/3},} E {\displaystyle E} S {\displaystyle S} C {\displaystyle C} [ 21 ] [ 22 ]
頭部化係数とそれに続く脳化指数は、1960年代後半にH. J. Jerisonによって開発されました。 [ 23 ] [ 3 ] w （ 脳 ） 1 g = 0.12 （ w （ 体 ） 1 g ） 2 3 = 12 （ w （ 体 ） 1 kg ） 2 3 。 {\displaystyle {\frac {w({\text{脳}})}{1~{\text{g}}}}=0.12\left({\frac {w({\text{体}})}{1~{\text{g}}}}\right)^{\frac {2}{3}}=12\left({\frac {w({\text{体}})}{1~{\text{kg}}}}\right)^{\frac {2}{3}}.} 脊椎動物 の分類群によっては、2/3 ではなく 3/4 のべき乗が使用される場合があり、多くの無脊椎動物 のグループでは、この式は全く意味のある結果をもたらさない可能性があります。[ 3 ]
計算 Snellの単純アロメトリーの式は [ 24 ]
E = C S r 、 {\displaystyle E=CS^{r},} どこE {\displaystyle E} C {\displaystyle C} 頭部化 因子は、S {\displaystyle S} r {\displaystyle r}
「脳化指数」（EQ）は係数ですC {\displaystyle C} [ 17 ]
脳化指数を計算する別の方法は、動物の脳の実際の重量をジェリソンの公式に従って予測された重量で割ることです。[ 11 ]
この近似知能の測定方法は、動物界 の他の綱 や門 よりも哺乳類においてより正確である。
哺乳類のEQと知能 動物の知能を確立するのは難しいが、体に対する脳の大きさが大きいほど、より複雑な認知 タスクに利用できる脳の重量が増える可能性がある。脳の重量や体重に対する脳の重量を単純に測定する方法とは異なり、EQ 式は、観察された行動の複雑さによりよく一致する動物のランキングを作成する。単純な脳と体の質量の比率ではなく EQ を使用する主な理由は、小型の動物は脳の質量が相対的に高い傾向があるが、EQ が高い動物と同じ高度な認知の兆候を示さないためである。[ 15 ]
グレーの床 EQの開発の背後にある理論は、ある一定のサイズの動物は基本的な機能のために最低限必要なニューロン数があり、これは「灰白質フロア」と呼ばれることもあるというものです。また、妊娠期間、エネルギー消費、成熟期を通して脳領域を物理的に支える必要性などの制約により、動物の脳が体の大きさに応じてどれだけ大きく成長できるかにも限界があります。動物のグループの標準的な脳サイズを正規化すると、その種の予想される脳と体重の比率を示す傾きを決定できます。この基準を下回る脳と体重の比率を持つ種は灰白質フロアに近づいており、余分な灰白質は必要ありません。この基準を上回る種は、基本的な機能に必要な量よりも多くの灰白質を持っています。おそらく、これらの余分なニューロンはより高度な認知プロセスに使用されます。[ 37 ]
分類学的傾向 哺乳類の平均 EQ は約 1 であり、食肉目 、鯨類 、霊長類は 1 を超え、食虫類 と草食類 は 1を下回っています。大型哺乳類はすべての動物の中で最も高い EQ を持つ傾向があり、小型哺乳類と鳥類は同様の EQ を持っています。[ 37 ] [ 38 ]
肉食動物の中には、比較的栄養価の高い食事を摂っていることや、獲物を効果的に狩るために必要な認知能力が高いことから、EQが高いものもいるという議論がある。[ 39 ] [ 40 ] オオカミ の脳の大きさが挙げられる。オオカミの脳の大きさは、同じくらいの大きさの飼い犬よりも約30%大きく、それぞれの生活様式における異なるニーズに由来する可能性がある。[ 41 ]
食生活のトレンド 最も高いEQを示す動物（関連表を参照）の多くは、類人猿 、マカク 、長鼻類 など、主に果実食動物 である。この食性の分類は、より高いEQを促す圧力を推測する上で重要である。具体的には、果実食動物は熟した果実を見つけて摘むために、複雑な三色視覚空間マップを利用する必要があり、脳量の増加に伴う高いエネルギー需要を満たすことができる。[ 42 ]
栄養段階、つまり 食物連鎖 の「高さ」は、哺乳類のEQと相関関係にあるもう1つの要因です。AB （絶対脳質量）またはEQが高い真獣類は 、高い栄養段階に位置します。食物連鎖のネットワークの下位に位置する真獣類は、体質量が小さい限り、高いRB（相対脳質量）を発達させることができます。[ 32 ]
Steinhausenら （2016）によると：
RB（相対脳質量）が高い動物は通常、（1） 寿命が短く、（2） 性成熟が早く、（3） 妊娠期間が短く、妊娠回数が多い。さらに、RBが高い種のオスは、潜在的な性的パートナーが少ない。対照的に、EQが高い動物は、（1） 潜在的な性的パートナーが多く、（2） 性成熟が遅く、（3） 妊娠回数が少なく、産子数が少ない。[ 32 ]
社会性 脳の大きさに大きな影響を与えると考えられていたもう 1 つの要因は、社会性と群れの大きさです。[ 43 ] [ 42 ] イルカ とシャチはすべての 鯨類 の中で最も高い EQ を持ち、[ 27 ] [ 4 ]
哺乳類以外の動物との比較 鳥類は一般的に哺乳類よりもEQが低いが、オウム類 、特にカラス類は 驚くほど複雑な行動と高い学習能力を示す。鳥類の脳は鳥類の中では高い方だが、哺乳類と比べると低い。一方、鳥類の細胞サイズは一般的に哺乳類よりも小さいため、体積あたりの脳細胞数とシナプス数 が多くなり、より小さな脳からより複雑な行動が可能になる可能性がある。[ 4 ] しかし、鳥類の知能 と脳の構造はどちらも哺乳類とは大きく異なるため、直接比較することは難しい。[ 29 ]
マンタは 魚類 の中で最も高いEQを持ち[ 44 ] タコ [ 21 ] ハエトリグモ [ 45 ] 無脊椎動物 の中で最も高いEQを持つ。ハエトリグモは体の大きさに比べて脳が非常に大きいが、絶対値で見ると非常に小さく、人間の脳と体重の比率は低いにもかかわらず、EQははるかに高い[ 46 ] [ 47 ] [ 6 ] 。爬虫類 の平均EQは哺乳類の約10分の1である。鳥類のEQ（および他の 恐竜の推定EQ）も一般的に哺乳類より低いが、これは体温調節や運動制御の要求が低いことが原因と考えられる[ 48 ] 。始祖鳥 [ 49 ] 。
生物学者のスティーブン・ジェイ・グールドは 、脳化指数が非常に低い脊椎動物を見ると、脳の質量が脊髄の質量よりもわずかに小さいことに気づいた。理論的には、知能は、脳から脊髄の重量を差し引いた後の動物の脳の絶対量と相関する可能性がある。[ 50 ]
古神経学におけるEQ 現生動物の行動の複雑さはある程度直接観察できるため、脳化指数の予測力はそれほど重要ではない。しかし、脳腔の内型 と動物の推定体重しか手がかりがない古神経学では、脳化指数は中心的な役割を果たす。絶滅した哺乳類や 恐竜 の行動は、通常、EQ式を用いて調査される。[ 23 ]
脳化指数は、人類の祖先における知能行動の進化を推定する際にも使用されます。この手法は、人類の進化における行動の複雑性の発達をマッピングするのに役立ちます。ただし、この手法は、脳と体の大きさを比較できるように、個々の化石に関連付けられた頭蓋骨と体幹骨の両方の遺骸がある場合にのみ限定されます。[ 51 ] 金牛山省で発見された 中期更新世の 人類化石の遺骸により、科学者は脳化指数を使用して脳と体の大きさの関係を研究することができました。[ 51 ] ネアンデルタール人 と解剖学的現代人ホモ ・サピエンス（AMHS）の古神経学的比較は、内頭蓋鋳型の使用に依存することが多いが、この方法には多くの欠点がある。[ 52 ] [ 53 ]
家畜のEQ 家畜の豚 などの家畜のEQは、見かけの知能から想像されるよりもかなり低い可能性がある。Minerviniら（2016）によると、家畜の豚の脳は、動物の質量に比べてかなり小さい。[ 30 ] [ 30 ] [ 54 ]。 [ 55 ]
歴史 脳の大型化という概念は、人類の進化を通して重要な進化傾向であり、したがって重要な研究分野となっています。ヒト科動物の進化の過程で、脳のサイズは全体的に400 cm 3 から1400 cm 3 に増加しました。[ 51 ] さらに、ホモ 属は特に脳のサイズの著しい増加によって定義されます。[ 52 ] ホモ 属は、東アフリカと南アフリカの一部で共存していた同時代のアウストラロピテクス
近代史を通じて、人類は脳の相対的な大きさに魅了され、脳の大きさと全体的な知能レベルを結びつけようとしてきました。初期の脳研究は、 1796年にフランツ・ヨーゼフ・ガル によって開拓され、19世紀初頭を通じて広く普及した学問分野である骨相学の分野に集中していました。[ 52 ] 骨相学は 疑似科学 とみなされています。[ 56 ]
古代ギリシャの哲学者の中でも、特にアリストテレスは 、心臓に次いで脳が体の2番目に重要な器官であると信じていました。彼はまた人間の脳の大きさに注目し、 紀元前335年に「すべての動物の中で、人間は体の大きさに比例して脳が最も大きい」と書いています。[ 57 ] ポール・ブローカは、 脳の大きさと知能の関連性を見つけようとしました。[ 52 ] チャールズ・ダーウィンは 著書『人間の由来』 [ 58 ] [ 59 ] フランシス・ゴルトン卿は 大学生を対象とした研究を通して、脳の大きさと知能の関係を定量化しようと試みた。[ 52 ]
第二次世界大戦前および戦中の ナチス の人種政策のため、脳の大きさと知能に関する研究は、ホロコーストを可能にした「超人」思想に似ているとして、一時的に否定的な評価を得ました。[ 52 ] しかし、 fMRI やPETスキャン などの画像技術の出現により、脳化と高度な認知能力の関係を示唆するいくつかの科学的研究が開始されました。脳化指数の公式を考案したハリー・J・ジェリソンは、脳の大きさは人間の情報処理能力に比例すると信じていました。[ 60 ] [ 52 ]
参考文献 脚注
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