Encefalisatie-quotiënt

Het encefalisatie-quotiënt is de verhouding tussen hersen- en lichaamsvolume (brain-to body ratio). De meer algemene term encefalisatie kan omschreven worden als de toename van het hersenvolume tijdens de evolutie. Er is veel discussie geweest over de vraag in hoeverre het hersenvolume bepalend is voor intelligentie of complexiteit van gedrag van mensen en dieren. Grotere longen kunnen immers meer zuurstof absorberen, en grotere magen meer voedsel verteren. Betekent meer hersenen dan ook meer intelligentie? Het blijkt nu dat het hersenvolume als zodanig geen kritische factor is. Een koe of paard is immers niet intelligenter dan een resusaap. Van groter belang lijkt de verhouding tussen het volume van de hersenen en dat van het lichaam.

Relatie tussen hersen- en lichaamsgewicht. Verschillende polygonen corresponderen met verschillende diersoorten

Zo heeft een olifant zeer grote hersenen, maar ook een veel groter lichaam dan de mens. Een groot deel van zijn hersenen wordt echter gebruikt voor het onderhoud van bijvoorbeeld de stofwisselingsfuncties van het lichaam, en een veel kleiner deel voor het reguleren van intelligent gedrag. Dit kleine deel wordt ook wel ‘cognitieve surplus waarde’ genoemd.

De term encefalisatie-quotiënt werd voor het eerst door Jerison gebruikt en afgekort EQ genoemd.⁽¹⁾ Zijn benadering maakt deel uit van de allometrie, de wetenschap die de verbanden onderzoekt tussen de groeisnelheid van verschillende lichaamsdelen of lichamelijke processen. Als men nu voor een groot aantal verschillende diersoorten in een grafiek -op logaritmische schalen- het gemiddeld lichaamsvolume uitzet tegen het gemiddeld hersenvolume, dan blijkt men een nagenoeg lineaire functie te krijgen.Een EQ groter dan 1 wil dan zeggen dat een bepaalde soort meer hersenvolume heeft dan men op grond van de lineaire relatie tussen lichaams- en hersenvolume zou voorspellen. Het EQ geldt voor het volume van de hersenen als totaal. Echter, ook het volume van diverse gebieden van de hersenen van de mens, zoals cerebrale cortex, hippocampus, cerebellum e.d. komt dicht in de buurt van het volume van zoogdieren met hetzelfde lichaamsgewicht. Wél blijkt dat voor de mens (zie pijl in grafiek hiernaast), mensapen en dolfijnen het hersenvolume groter is dan je op grond van het lichaamsvolume zou voorspellen (zij hebben dus een EQ > 1). Mogelijk hangt dit samen met de sterke ontwikkeling van de prefrontale hersenschors bij deze diersoorten en mens.

[bewerk] Hersenvolume en intelligentie bij mensen

De algemene opinie in het verleden was dat de intelligentie, gemeten door middel van IQ tests. niet gerelateerd was aan de grootte van de hersenen. Oudere studies zijn waarschijnlijk gebaseerd op onjuiste schattingen van het hersenvolume. Veel van dit onderzoek is namelijk uitgevoerd op (door uitdroging gekrompen) hersenen van overledenen. Nieuwe technieken zoals MRI maakten het later mogelijk het hersenvolume van levende mensen veel nauwkeuriger te bepalen dan voorheen mogelijk was. Dit onderzoek laat zien dat IQ scores relatief hoog correleren (tussen .30 en .50) met het volume van de grijze stof in de hersenen, gecorrigeerd voor lichaamsgewicht. Tweelingenonderzoek van Thompson toonde daarbij ook aan dat er sprake was van een duidelijke erfelijke component voor het volume van de grijze stof. Tenslotte bleek uit fMRI onderzoek van Gray dat mensen die hoog scoren op een test voor abstracte intelligentie ook een relatief sterke activatie vertonen van de posterieure en anterieure hersengebieden bij het oplossen van moeilijke cognitieve taken. Het laatste onderzoek suggereert dat hoog intelligenten een meer effectief gebruik maken van hersenmassa als geheel.

[bewerk] Voetnoot

⁽¹⁾ De term encefalisatie-quotiënt, of EQ is enigszins misleidend. Het EQ is namelijk strikt genomen geen quotiënt (zoals het IQ), maar een getal dat aangeeft in hoeverre het hersenvolume afwijkt van de op grond van een regressielijn voorspelde waarde. Een ander punt van kritiek (zie ook encephalisation is dat we eigenlijk twee regressielijnen moeten onderscheiden die in intercept (α :snijpunt y-as) verschillen, een voor koudbloedige en een voor warmbloedige dieren. Bovendien zou de hoek van elke regressielijn niet 1 maar 2/3 bedragen. We komen dan uit op de volgende formule (V= volume):

[bewerk] Referenties

• Jerison, H.J. (1985). Animal intelligence as encephalization. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, B., 308, 21-35.
• Deacon, T.W. (1997). The symbolic species. New York: W.W. Norton.
• Gray, J.A., Chabris C.F. & Braver,T.S. (2003). Neural mechanisms of general fluid intelligence. Nature Neuroscience, 6, 311-322
• Thompson, P.M. et al. (2004). Nature Neuroscience, 4, 1253-1258.