211service.com
En termodynamisk grænse for hjernestørrelse
I de seneste år har chipproducenter konkluderet, at kapløbet om at producere stadig hurtigere kredsløb er et fjols. Efterhånden som urets hastighed stiger, bliver mængden af energi, der går tabt, når varmen bliver for stor til at spredes effektivt, og under alle omstændigheder er spildet uberettiget.
Det rejser nogle interessante spørgsmål om den menneskelige hjerne, siger Jan Karbowski ved Sloan-Swartz Center for Theoretical Neurobiology ved California Institute of Technology. Karbowski påpeger, at problemet med varmeoverførsel kan være en alvorlig faktor, der former hjernens udvikling, og har derfor påbegyndt et program for at bestemme forholdet mellem hjernetemperatur, dens størrelse, cerebrale kraft genereret og neural aktivitet.
Karbowskis spørgsmål er, om der er nogen termodynamisk grænse for hjernestørrelse. Og hvis ja, nærmer 5 kg, som Karbowski siger er massen af den største pattedyrshjerne, sig den grænse?
Karbowski påpeger, at hjerneafkøling ikke er et klassisk problem med overfladeareal til volumen. I stedet er hjernekøling mere sammenlignelig med den i en forbrændingsvarmemotor, hvor en flydende kølevæske fjerner varme.
I hjernen spilles kølevæskens rolle af hjerneblodet, men kun i det dybe område, fordi der har blod en lidt lavere temperatur end hjernevævet, siger Karbowski.
Men i de områder, der er tættere på overfladen, er det omvendt: hjernevæv er koldere end hjerneblodet, som opvarmer hjernen.
Dette indebærer, at termodynamikken i varmebalancen ikke begrænser hjernestørrelsen. Og det tyder igen på, at hjerner kunne være tungere end 5 kg, siger Karbowski.
(Og selvfølgelig bliver de større end dette. Kaskelottens hjerne kan veje 9 kilo).
Det giver masser af vækstplads til mennesker, som har hjerner på kun 1,5 kg i gennemsnit.
Ref: http:// arxiv.org/abs/0905.3690 : Termodynamiske begrænsninger på neurale dimensioner, affyringshastigheder, hjernetemperatur og størrelse