Gli esseri umani presentano un paradosso energetico. Gli esseri umani nelle popolazioni di fertilità naturale si riproducono più spesso e producono neonati più grandi di qualsiasi altro ominoide vivente, tuttavia gli esseri umani hanno anche la durata della vita più lunga e il cervello più grande e metabolicamente più costoso. Questa suite unicamente umana di tratti derivati ​​e metabolicamente costosi suggerisce un'eliminazione dei vincoli energetici nell'era degli ominidi, ma i meccanismi fondamentali sottostanti rimangono in gran parte sconosciuti. Alcuni hanno ipotizzato che un intestino ridotto o una maggiore efficienza locomotoria fornissero l'energia extra necessaria per l'espansione del cervello. Tuttavia, analisi filogeneticamente informate suggeriscono che la riduzione dell'intestino è insufficiente per spiegare l'aumento delle dimensioni del cervello umano  e, sebbene la camminata umana sia più economica, i cacciatori-raccoglitori tradizionali viaggiano così tanto più lontano al giorno che i loro costi giornalieri di ricerca non sono inferiori a quelli dei selvatici scimpanzé. Allo stesso modo, l'approvvigionamento della giovane prole e delle loro madri aiuta ad abbreviare gli intervalli tra le nascite umane e ad aumentare il ritmo di riproduzione, ma la riproduzione rimane relativamente costosa per le madri umane. Inoltre, non è chiaro se la condivisione del cibo o altri cambiamenti nella dieta siano sufficienti per alimentare cervelli più grandi, neonati più grandi e una vita più lunga senza un'accelerazione del tasso metabolico per sfruttare una maggiore acquisizione di energia. Qui, testiamo l'ipotesi che gli esseri umani abbiano sviluppato un tasso metabolico accelerato e un budget energetico più ampio, ospitando cervelli più grandi, una maggiore produzione riproduttiva e una durata della vita più lunga senza i compromessi energetici previsti.

Le misurazioni metaboliche degli ominoidi viventi risolvono il paradosso energetico umano e possono anche indicare strategie per combattere l'obesità e le malattie metaboliche. Gli esseri umani mostrano una predisposizione evoluta a depositare grasso mentre altri ominoidi rimangono relativamente magri, anche in cattività dove i livelli di attività sono modesti. Districare le pressioni evolutive e i meccanismi fisiologici che modellano la diversità delle strategie metaboliche tra gli ominoidi viventi può aiutare gli sforzi per promuovere e riparare la salute metabolica per gli esseri umani nelle popolazioni industrializzate e nelle scimmie in cattività.

Un periodo prolungato di infanzia e crescita giovanile è una caratteristica distintiva della storia della vita umana. Rispetto ad altre grandi scimmie, la prole umana viene svezzata presto, portando a un lungo periodo di dipendenza dalle risorse acquisite piuttosto che dal latte materno. Sebbene questo singolare modello riproduttivo umano sia visto come modo per accorciare gli intervalli tra le nascite e quindi aumentare la fertilità, ciò che è meno chiaro è perché gli umani crescono così lentamente durante l'infanzia. Sebbene la maggior parte dei primati cresca più lentamente degli altri mammiferi, l'infanzia umana e la crescita giovanile si distinguono come insolitamente lente anche dai primati e dalle grandi scimmie, durante i quali procede a un ritmo più tipico dei rettili che dei mammiferi. Nell'uomo, una considerevole percentuale di crescita del preadulto è rinviata fino allo scatto di crescita puberale, quando il tasso di crescita aumenta notevolmente e si raggiunge la dimensione dell'adulto. [...] La constatazione che il glucosio nel cervello umano richiede il picco durante l'infanzia e l'evidenza che il metabolismo del cervello e il tasso di crescita del corpo coprono inversamente lo sviluppo, supportano l'ipotesi che gli alti costi dello sviluppo del cervello umano richiedono un rallentamento compensativo del tasso di crescita del corpo.

La coscienza è considerata il risultato di specifici processi e meccanismi neuronali nel cervello. Sono stati presentati vari meccanismi neuronali suggeriti, tra cui la teoria dell'integrazione delle informazioni (IIT), la teoria dello spazio di lavoro neuronale globale (GNWS) e la costruzione neuronale del tempo e dello spazio nel contesto della teoria della coscienza temporospaziale (TTC). Tuttavia, nonostante la loro attenzione su diversi meccanismi neuronali, queste teorie trascurano le basi energetico-metaboliche dei meccanismi neuronali che dovrebbero produrre coscienza. Sulla base dei risultati della perdita di coscienza indotta dalla fisiologia (sonno), indotta dalla farmacologia (anestesia generale) e indotta dalla patologia [stato vegetativo/sindrome da veglia non responsiva (VS/UWS)] sia nei soggetti umani che negli animali, noi, in questo studio, suggeriamo che i processi energetico-metabolici incentrati su ATP, glucosio e γ-aminobutirrato/glutammato sono indispensabili per la connettività funzionale (FC) delle normali reti cerebrali che rendono possibile la coscienza. Pertanto, descriviamo le predisposizioni energetico-metaboliche della coscienza (EPC) che completano le attuali teorie incentrate sui correlati neurali della coscienza (NCC).

Benché tra i danni collaterali della guerra delle diete vi sia la pretesa negazione delle leggi della fisica, i dati disponibili indicano come le calorie siano l'unico reale fattore che determina la perdita o l'acquisto di peso. Se si assumono più calorie di quelle che si bruciano, si ingrassa. Se si assumono meno calorie di quelle che si bruciano, si dimagrisce. La percentuale di carboidrati, grassi e proteine della dieta non ha nessun effetto particolare sul dispendio energetico, il dimagrimento o i benefici che reca alla salute raggiungere e mantenere il peso forma. Se quindi tutte le diete funzionano allo stesso modo, riducendo le calorie, perché è più facile seguirne alcune piuttosto che altre? E se lo zucchero non è il genio del male, l'unico responsabile delle nostre malattie, che cos'è che induce tante persone a deviare dalla strada della salute? La risposta sembra risiedere nel cervello. L'ipotalamo, un comune agglomerato di cellule sito alla base dell'encefalo, è al centro di un sistema complesso che regola sia il metabolismo sia la fame.

Le informazioni sensoriali sulle papille gustative e l'intestino, insieme al contenuto in sostanze nutritive e agli ormoni circolanti nella corrente sanguigna, forniscono all'ipotalamo una descrizione dettagliata delle calorie in ingresso e in uscita. L'ipotalamo reagisce di conseguenza, manipolando la fame e il metabolismo basale per mantenere il bilancio energetico. [...] Lo strano, meraviglioso universo alimentare cui abbiamo dato vita nel mondo industrializzato ha messo in evidenza una debolezza del centro di controllo ipotalamico. In troppe persone gli alimenti moderni sopraffanno il sistema di freni e contrappesi che modera l'assunzione di cibo. In breve, il regime alimentare è troppo ricco di ghiottonerie. Ci piace il cibo per la stessa ragione per cui ci piacciono le altre cose: attiva il sistema di ricompensa del cervello. Come tutti gli animali, dal più semplice dei vermi al più complesso dei primati, abbiamo un encefalo che si è evoluto per premiare i comportamenti che accrescono le possibilità di sopravvivenza e riproduzione. Sesso, zucchero e relazioni sociali, tutte le pulsioni fondamentali e universali, sono connaturate in noi fin dagli albori della storia. [...] A causa delle associazioni che il cervello fa inconsciamente, ci viene l'acquolina in bocca vedendo un bombolone o sentendo l'odore di popcorn, e ci lasciamo andare a fantasie erotiche davanti a un paio di tacchi a spillo o a una voce suadente. Quello che ci appare seducente, appetitoso o socialmente appropriato spesso differisce sensibilmente a seconda che ci troviamo ad Hong Kong o a Helsinki, ma il fondamentale sistema di ricompensa è lo stesso dappertutto. [...] Il nostro sistema di ricompensa evoluto è impreparato all'intensità e alla vastità dei segnali di ricompensa che gli alimenti industriali forniscono. L'ipotalamo è troppo lento per spegnere il nostro appetito, così noi mangiamo troppo. [...] Se la varietà di squisiti alimenti confezionati che vediamo intorno a noi negli Stati Uniti e in Europa fa tanto ingrassare, come mai non siamo tutti obesi? Un indizio importante è rappresentato dal fatto che l'obesità tende a ricorrere nelle famiglie. Si osserva una decisa familiarità, e ciò significa che è presente una forte componente ereditaria: le persone che hanno le stesse varianti genetiche tendono ad avere, alla fine, lo stesso peso. [...] La rivoluzione avvenuta nella ricerca genetica negli ultimi vent'anni ha portato alla luce oltre novecento varianti genetiche associate all'obesità. Come avevamo sospettato, quasi tutti questi geni sono attivi soprattutto nel cervello, il che indica chiaramente come il cervello sia l'epicentro della regolazione dell'obesità.

• Intelligenza umana

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• Incertezza e rischio

Pagina aggiornata il 23 giugno 2023