Beyin kitle indeksi

Beyin kitle indeksi, (), belirli büyüklükteki bir hayvanın mevcut beyin kütlesi ile tahmini beyin kütlesinin oranını ifade eden beynin kapasitesidir. Aynı zamanda hayvan zekasının kabaca tahmin edilmesi hipotezidir.
Bu, alometrik etkilerin hesaba katıldığı ham beyin vücut kütle oranına göre daha kolay ölçümdür. Diğer gruplar değil de daha çok memeliler ile ilişkilendirilerek formülize edilir.
Ayrıca hacim, kütle veya hücre sayısı, beynin enerji homeostazı, vücudun geri kalan kısmı ile kıyaslanır.
Beyin ile gövdenin boyut ilişkisi
Hayvanlarda vücut boyutu arttıkça genellikle beynin kapasitesi de artar (bu duruma pozitif korelasyon denir). Örneğin büyük hayvanlar küçüklere göre daha büyük beyne sahiptir.. Fakat bu ilişki yine de doğrusal değildir. Küçük memeliler büyüklere göre daha büyük beyne sahiptir. Farenin beyin/vücut oranı insanlarda olduğu gibi 1/40 iken, filin beyin/vücut oranı 1/560'dır. Buna rağmen filler oldukça zeki hayvanlardır.
Bu oran için birkaç neden vardır. Biri, sabit boyuta sahip nöronlardır. Örneğin nefes almak gibi hayati bir görevi yerine getirmek için beynin verdiği tepki, fare ile fillerde birbirine benzer. Bu, hem küçük hem de büyük boyutlu hayvanlarda nefes almak için beynin aynı sayıda ilgili birimi çalıştırdığı anlamına gelir. Kontrol fonksiyonlarının tümü vücut boyutuna bağlı değildir. Bu yüzden bazı büyük hayvanların beyinleri, küçük hayvanlara göre daha az karşılaştırma gerektirir. Bu fenomen, sefalizasyon faktörü olarak adlandırılır ve şöyle bir ilişki vardır: E = CS2. Burada E ve S, sırasıyla vücut ve beyin ağırlığı, C ise sefalizasyon faktörüdür. Bu faktörü karşılaştırmak için, çeşitli hayvanların birbirlerine karşı olan beyin/vücut ağırlıklarını elde etmek üzere bir formül bulundu. Bu bir eğim grafiğine sahiptir.
Sefalizasyon faktörü ve beyin kitle indeksi, H. J. Jerison tarafından 1960'larda bulundu. Formül, eğim değişkenleri içindir. Fakat formülde deneysel olarak elde edilen Ew(beyin) = 0,12w(vücut)2/3 eşitliğinin bütün memeliler için sabit olduğunu göstermiştir. Bu formül memeliler için bir başlangıç olmuştur ve diğer hayvanlar için de kullanılabilir. Diğer omurgalılar alt şubesinin bazıları için, bazen 2/3 kuvveti yerine 3/4 kullanılır. Omurgasızların birçoğunda formül, anlamsız (belirli bir kurala uymayan) sonuçlar vermiştir.
Sonuç olarak memeliler için beyin kitle indeksi, EQ aşağıdaki şekilde formülüze edilir:
Burada, beyin kütlesi; , vücut kütlesi ve, hacim ile yüzey alanı arasındaki ilişkiyi ifade eder.
Hayvanlarda EQ ve zeka
Hayvanlarda zekayı kanıtlamak zordur. Fakat daha ağır olan beyin, daha karmaşık bilişsel görevleri gerçekleştirebilir. Basit ham beyin vücut kütle oranının ölçüm yöntemine karşılık EQ formülü hayvanlardaki karmaşık davranışlar için daha iyi sonuçlar verir.
Hayvanlarda EQ yaklaşık olarak 1'e eşittir. Etçiller, balinalar ve primatlarda 1'den büyük iken; böcekçiller ve otoburlarda 1'den küçüktür. EQ, iki büyük etkene bağlıdır. Birincisi, bir işi gerçekleştirmek üzere gerekli enerji için kullanılan beynin ilgili birimi miktarı. Kısmen besleyici özelliği az olan gıdalarla (bitkiler, böcekler) beslenen hayvanların büyük beyin için saklayacağı enerjileri az iken, enerji bakımından zengin olan gıdalarla (et, balık, meyve) beslenen hayvanların beyni daha büyük olur. İkincisi, gıda elde etmek için gereken beyin gücü. Genellikle avlarını bulmak ve öldürmek zorunda olan etoburlar elbette ki, otoburlara göre daha fazla bilişsel güç harcarlar.
Beynin kapasitesi ile ilgili diğer faktörler sosyallık ve sürünün çokluğudur. Tavşanlar, yalnız yaşayan hayvanlardır ve sosyal bir tür olan atlara göre daha az EQ'ya sahiptir. Benzer şekilde sosyal bir tür olan köpekler, çoğunlukla yalnız yaşayan kedilere göre daha yüksek EQ'ya sahiptir. Büyük sürüler halinde yaşayan ve/veya karmaşık sosyal yapıya sahip hayvanların EQ'ları da yüksektir. Yunuslar ve katil balinalar, diğer tüm balinalar takımına göre en yüksek EQ'ya sahiptir. Muazzam derecede sosyal olan insanların elbetteki listenin en başında olması kaçınılmazdır.
Memeli olmayan hayvanlarda karşılaştırma
Balıklar arasında en yüksek EQ manta raylarda bulunur. Omurgasızlar arasından en yüksek EQ'ya sahip olan hayvan ya ahtapot ya da salticidae örümcek familyasıdır. Salticidae beyni aşırı derecede büyük olmasına rağmen insanlardan daha düşük EQ'ya sahiptir ve beyin vücut kütle oranı da düşüktür. Sürüngenler memelilere göre yaklaşık 1/10 oranında EQ'ya sahiptir. Kuşların EQ'su EQ (ve dinozorların tahmini EQ'su) genellikle memelilerden daha düşüktür. Bu da muhtemelen düşük termoregülasyon ve/veya motor kontrol tepkilerinden kaynaklanmaktadır. Bilinen en eski kuş cinsi olan, Archaeopteryxin beyin kapasitesi, sürüngenlerden daha iyi, yaşayan kuşlardan sadece biraz aşağı EQ değerine sahip olduğunu göstermiştir.
Zoolog Stephen Jay Gould, çok küçük EQ'ya sahip omurgalılarda, beyinlerinin omuriliklerinden çok az büyük olduğunu kaydetmiştir. Teorik olarak zeka, bir hayvan beyninin ilgili biriminin miktarına bağlıdır. Beyinden omurilik çıkartıldığından geri kalan ağırlıktır. Bu formül omurgasızlarda geçersizdir. Çünkü omurilikleri ve hatta bazılarında merkezi sinir sistemi de yoktur.
Paleonörolojide EQ
Hayvanların yaşamımdaki davranışların karmaşıklığı bazı derecelere kadar doğrudan gözlemlenebilir. Bu da beyin kitle indeksinin kestirimci gücü ile daha az ilişkili olmasına rağmen yine de paleonörolojide merkezi bir konuma sahiptir. Beyin boşluğunun alçısı ve bir hayvanın tahmini vücut kütlesi tamamen beraber çalışır. EQ formüllerini kullanarak soyu tükenmiş memelilerin ve dinozorların davranışları araştırılmıştır.
Eleştiri
Son araştırmalar, tüm beynin kapasitesinin bilişsel yeteneklerin en azından primatlar için EQ'dan daha iyi bir ölçüm olduğunu göstermiştir.