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Une limite thermodynamique sur la taille du cerveau
Ces dernières années, les fabricants de puces ont conclu que la course à la production de circuits toujours plus rapides était un jeu de dupes. À mesure que la vitesse d'horloge augmente, la quantité d'énergie perdue sous forme de chaleur devient trop importante pour se dissiper efficacement et, dans tous les cas, le gaspillage est injustifiable.
Cela soulève des questions intéressantes sur le cerveau humain, déclare Jan Karbowski du Sloan-Swartz Center for Theoretical Neurobiology du California Institute of Technology. Karbowski souligne que le problème du transfert de chaleur pourrait être un facteur important dans l'évolution du cerveau et s'est donc lancé dans un programme visant à déterminer la relation entre la température du cerveau, sa taille, la puissance cérébrale générée et l'activité neuronale.
La question dans l'esprit de Karbowski est de savoir s'il existe une limite thermodynamique à la taille du cerveau. Et si c'est le cas, 5 kg, qui, selon Karbowski, est la masse du plus gros cerveau de mammifère, approchent-ils de cette limite ?
Karbowski souligne que le refroidissement du cerveau n'est pas un problème classique de surface par rapport au volume. Au lieu de cela, le refroidissement du cerveau est plus comparable à celui d'un moteur thermique à combustion où un liquide de refroidissement élimine la chaleur.
Dans le cerveau, le rôle du liquide de refroidissement est joué par le sang cérébral, mais uniquement dans la région profonde car le sang a une température légèrement inférieure à celle du tissu cérébral, explique Karbowski.
Mais dans les régions plus proches de la surface, c'est l'inverse : le tissu cérébral est plus froid que le sang cérébral qui réchauffe le cerveau.
Cela implique que la thermodynamique du bilan thermique ne restreint pas la taille du cerveau. Et cela suggère à son tour que les cerveaux pourraient peser plus de 5 kg, explique Karbowski.
(Et bien sûr, ils deviennent plus gros que cela. Le cerveau du cachalot peut peser 9 kilogrammes).
Cela laisse beaucoup de place à la croissance des humains qui ont un cerveau de seulement 1,5 kilogramme en moyenne.
Réf : http:// arxiv.org/abs/0905.3690 : Contraintes thermodynamiques sur les dimensions neuronales, les taux de tir, la température et la taille du cerveau