Dinosaurusten aivot ja älykkyys

Stegosaurus

Ajatus siitä, että Stegosauruksella oli "saksanpähkinän kokoiset aivot" (usein toistettu lause), ei ollut aivan oikea. Sillä oli koiran kokoiset aivot, mutta suhteessa sen kehoon aivot olivat hyvin pienet. Othniel Charles Marsh sai 1880-luvulla hyvin säilyneen Stegosauruksen aivokotelon avulla aivokopan valukappaleen, joka antoi käsityksen aivojen koosta. Endokastista kävi ilmi, että aivot olivat todellakin pienet: ruumiin kokoon nähden ehkä dinosaurusten pienimmät. Se, että yli 4,5 metristä tonnia (5 lyhyttä tonnia) painavalla eläimellä saattoi olla enintään 80 gramman aivot, johti ajatukseen, että dinosaurukset eivät olleet älykkäitä, mutta tämä ajatus on nykyään suurelta osin hylätty.

Marsh havaitsi myös selkäytimen lonkan alueella suuren kanavan, johon olisi voinut mahtua jopa 20 kertaa suuremmat rakenteet kuin tunnetusti pienet aivot. Tätä on saatettu käyttää takaosan koordinointiin puolustautumisessa theropodien hyökkäyksiä vastaan. Tätä "toisten aivojen" tehtävää ei ole todistettu millään suoralla todisteella.

 
S. stenopsin aivoontelo on punaisella.  


Stegosauruksen luurangossa on pieni pää hyvin suuressa ruumiissa.  

Aivojen ja kehon koon suhde

Aivojen koko kasvaa yleensä eläinten ruumiinkoon myötä (korreloi positiivisesti). Tämä tarkoittaa, että suurilla eläimillä on yleensä suuremmat aivot kuin pienillä eläimillä. Suhde ei kuitenkaan ole lineaarinen. Yleensä pienillä nisäkkäillä on suhteellisesti suuremmat aivot kuin suurilla. Hiirten suora aivojen ja ruumiin koon suhde on samanlainen kuin ihmisillä (1/40), kun taas norsuilla on verrattain pienet aivot ja ruumiin koko (1/560), vaikka norsut ovatkin ilmeisesti varsin älykkäitä eläimiä.

Enkefalisaatiokertoimet (EQ)

Käyrän kaava vaihtelee, mutta yleensä se annetaan muodossa Ew(aivot) = 0,12w(keho)^2/3 . Koska tämä kaava perustuu nisäkkäistä saatuihin tietoihin, sitä olisi sovellettava varoen muihin eläimiin. Joidenkin muiden selkärankaisten luokkien osalta käytetään joskus potenssia 3/4 eikä 2/3, ja monien selkärangattomien ryhmien osalta kaava ei välttämättä anna lainkaan merkityksellisiä tuloksia.

Tiedustelu

Eläinten älykkyyttä on vaikea määrittää, mutta mitä suuremmat aivot ovat suhteessa kehoon, sitä enemmän aivopainoa saattaa olla käytettävissä monimutkaisiin kognitiivisiin tehtäviin. Sen sijaan, että mitattaisiin pelkkää aivojen painoa, EQ-kaavalla voidaan asettaa eläimet paremmuusjärjestykseen. Luokittelu vastaa paremmin havaittua käyttäytymisen monimutkaisuutta. Nisäkkäiden keskimääräinen EQ on noin 1, lihansyöjien, valaiden ja kädellisten yli 1 ja hyönteis- ja kasvissyöjien alle 1. Sen mukaan myös ihminen on listan kärjessä. Aivojen ja kehon massan suhteen ja käyttäytymisen monimutkaisuuden välinen suhde ei ole täydellinen, koska älykkyyteen vaikuttavat myös muut tekijät. Näitä tekijöitä ovat muun muassa äskettäisen aivokuoren evoluutio ja aivojen eriasteinen taittuminen. Tämä lisää aivokuoren pinta-alaa, mikä korreloi positiivisesti älykkyyteen ihmisillä.

 

Dinosauruksen aivot

Ongelmat EQ:n kanssa

Perinteisissä dinosaurusten aivojen tilavuuden ja ruumiinmassan välisissä vertailuissa aivojen koko on arvioitu endokastin tilavuudeksi. Nykyaikaisen matelijasuvun Sphenodonin aivot täyttävät kuitenkin vain noin puolet sen kallonpäädyn tilavuudesta. Jotkut paleontologit käyttivät tätä viidenkymmenen prosentin arviota dinosaurusten aivojen tilavuuden arvioinnissa. Toiset tutkijat ovat havainneet, että kallonpinnan yksityiskohdat viittaavat siihen, että joillakin fossiilisilla matelijoilla oli aivot, jotka täyttivät paljon suuremman osan kallonpinnasta. Larsson huomauttaa, että siirtyminen matelijoista lintuihin estää sen, että tietyn suhdeluvun käyttäminen olisi pätevä tapa arvioida dinosauruksen aivojen valtaamaa kallonpohjan tilavuutta.

Vaikeutta lisää se, että elävän massan arvioiden vaihteluväli on suuri. Eräässä tutkimuksessa arvioitiin, että monien dinosaurus-sukujen elävän massan vaihteluväli oli nelinkertainen. Larsson pahoittelee, että "ruumiin massa-arvioiden laaja vaihteluväli yhdistettynä aivojen valtaaman kallonpohjan tilavuuden epäselvään suhteeseen aiheuttaa suurta epävarmuutta aivojen kokoa kuvaavan indeksin luomisessa". Näin ollen hän pyrki minimoimaan virheet tekemällä toisenlaisen vertailun.

Vaikka aivojen absoluuttista tilavuutta on vaikea arvioida, eri aivoalueiden osuuksien pitäisi olla endokastissa samat kuin elävissä aivoissa. Larssonin tutkimuksessa verrattiin kallojen sisäpuolelle selvästi merkityn isoaivojen suhdetta muuhun endokaasun tilavuuteen. Larssonin mukaan hänen käyttämänsä tekniikka on parempi kuin perinteiset aivojen tilavuuden ja elävän kehon arvioidun massan vertailut.

 
Dromaeosaurus albertensis -kallo.  

Teropodien aivot

Useimmilla dinosauruksilla ja useimmilla theropodeilla ei ollut arvioiden mukaan sen parempia aivoja kuin nykyisillä matelijoilla. Hans Larsson havaitsi vuonna 2001 Carcharodontosaurus saharicuksen endokastista tekemässään tutkimuksessa, että sekä C. saharicuksen että Allosauruksen aivojen tilavuuden suhde aivojen tilavuuteen oli hyvin samankaltainen kuin muilla matelijoilla. Sitä vastoin Tyrannosauruksen suhde oli hieman lintumaisemman suhdeluvun suuntaan. Koska tyrannosaurukset ovat suhteellisen basaalisia coelurosauruksia, tämä on osoitus siitä, että coelurosaurusten tulo merkitsee theropodien aivojen suurentumisen suuntauksen alkua.

Troodon

Troodonin aivojen ja aivotilavuuden suhde oli 31,5-63 prosenttia ei-avian matelijoiden suhteesta aidosti linnuihin.

Archaeopteryx

Arkeopteryxin aivojen tilavuuden suhde aivoihin oli 78 prosenttia nykypäivän lintujen tilavuudesta.

 
Carcharodontosaurus saharicusin kallo  


Troodon inequalis -eläimen luuranko.   Troodontidien EQ-arvot olivat korkeimpia muilla kuin aavikoiden lajeilla. Niillä oli siis kehittynyt käyttäytyminen ja tarkat aistit.  

Yhteenveto

Larssonin vertailussa käytetty menetelmä ei ollut EQ, vaan aivojen koon suhde koko aivoihin. Isoaivot ovat pääasiallisesti vastuussa siitä, mitä voitaisiin kutsua "älykkääksi käyttäytymiseksi".

Dinosaurusten aivot olivat yleensä mittasuhteiltaan muiden matelijoiden kaltaiset. Poikkeuksena ovat keliurosaurukset, joiden aivot olivat suhteessa suuremmat kuin useimpien matelijoiden, mutta suhteessa pienemmät kuin nykyisten lintujen.