Ograniczenie termodynamiczne wielkości mózgu

W ostatnich latach producenci chipów doszli do wniosku, że wyścig o tworzenie coraz szybszych torów to głupota. Wraz ze wzrostem prędkości zegara ilość energii traconej w wyniku ciepła staje się zbyt duża, aby skutecznie się rozproszyć, aw każdym razie marnotrawstwo jest nieuzasadnione.

Rodzi to kilka interesujących pytań dotyczących ludzkiego mózgu, mówi Jan Karbowski z Centrum Neurobiologii Teoretycznej Sloan-Swartz przy California Institute of Technology. Karbowski zwraca uwagę, że problem wymiany ciepła może być poważnym czynnikiem kształtującym ewolucję mózgu, dlatego rozpoczął program, aby określić związek między temperaturą mózgu, jego wielkością, generowaną mocą mózgu i aktywnością neuronów.

Pytanie, które zadaje Karbowskiemu, brzmi, czy istnieje jakikolwiek termodynamiczny limit rozmiaru mózgu. A jeśli tak, to czy 5 kg, które według Karbowskiego to masa największego mózgu ssaka, zbliża się do tego limitu?

Karbowski zwraca uwagę, że chłodzenie mózgu nie jest klasycznym problemem stosunku powierzchni do objętości. Zamiast tego chłodzenie mózgu jest bardziej porównywalne z chłodzeniem silnika spalinowego, w którym płyn chłodzący usuwa ciepło.

W mózgu rolę chłodziwa pełni krew mózgowa, ale tylko w głębokim obszarze, ponieważ tam krew ma nieco niższą temperaturę niż tkanka mózgowa – mówi Karbowski.

Ale w regionach bliższych powierzchni jest odwrotnie: tkanka mózgowa jest zimniejsza niż krew mózgowa, która ogrzewa mózg.

Oznacza to, że termodynamika bilansu cieplnego nie ogranicza rozmiaru mózgu. A to z kolei sugeruje, że mózg może być cięższy niż 5 kg – mówi Karbowski.

(I oczywiście stają się większe niż to. Mózg kaszalota może mieć 9 kilogramów).

Pozostawia to dużo miejsca do uprawy dla ludzi, których mózgi ważą średnio tylko 1,5 kilograma.

Nr ref.: http:// arxiv.org/abs/0905.3690 : Ograniczenia termodynamiczne dotyczące wymiarów neuronów, szybkości strzelania, temperatury i rozmiaru mózgu

ukryć