Hersenenvormevolutie viel samen met de geboorte van modern gedrag

Om volledig te begrijpen hoe we evolueerden naar moderne mensen, beweren wetenschappers dat we de hersenen van onze oude voorouders beter moeten begrijpen.Volwassen menselijke hersenen zijn tegenwoordig groot en bolvormig, maar of oude menselijke hersenen er zo uitzagen toen onze soort voor het eerst tevoorschijn kwam, is onderhevig geweest aan veel speculatie.

In een studie gepubliceerd woensdag in Science Advances, kondigden onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie dat het vroegst aan Homo sapiens had geen bolvormige hersenen zoals we vandaag hebben. In plaats daarvan hadden hun hersenen een tussenvorm tussen die van homo erectus en die van de Neanderthalers, die beide horizontaal iets langgerekt waren. Het brein, zo schreven de auteurs, werd geleidelijk bolvormig in de tijd van evolutie en die veranderingen zorgden op hun beurt weer voor neurologische verschuivingen die samenvielen met archeologisch bewijs van modern gedrag.

"Het brein is een orgaan dat echt belangrijk is voor wat ons menselijk maakt", vertelt co-auteur Simon Neubauer, Ph.D., omgekeerde. "Onze bevindingen dragen bij aan het accumulerend archeologisch en paleoantropologisch bewijs dat dat aantoont Homo sapiens is een evoluerende soort met diepe Afrikaanse wortels en langdurige geleidelijke veranderingen in gedragsmoderniteit, hersenorganisatie en mogelijk hersenfunctie."

Modern gedrag verwijst in deze context naar acties zoals het maken van gereedschappen en kunst die het bezit van abstracte gedachten vertegenwoordigen. Wetenschappers noemen de periode van hun opkomst de 'menselijke revolutie', die dateert uit de Midden- tot Boven-Paleolithische tijdperken, ongeveer 50.000 jaar geleden. In dit nieuwe artikel wordt betoogd dat deze tijd geen reactie was op een snelle evolutionaire gebeurtenis, zoals wetenschappers eerder hebben gedacht, maar eerder 'slechts een moment was waarop geleidelijke veranderingen de volledige reeks modern gedrag ondersteunden'.

Volgens de nieuwe krant, de grootte van de vroege Homo sapiens de hersenen kwamen al 300.000 jaar geleden in het bereik van de moderne menselijke hersengrootte, maar haar bolvormige, ronde kenmerken kwamen slechts 40.000 jaar geleden naar voren. Deze onverwachte onthulling betekent dat de hersenen veel later hun huidige vorm hebben bereikt dan tijdens de evolutie werd verwacht.

Om tot deze conclusie te komen, gebruikte het team tomografische scans en 3-D-analyse om virtuele endocraniale afgietsels van 20 verschillende Homo sapiens fossielen. Deze fossielen waren verdeeld in drie groepen: de oudste kwam uit Noord- en Oost-Afrika en vertegenwoordigde de vroegst bekende vertegenwoordigers van mensen nadat de bevolking was gesplitst met Neanderthalers, anderen leefden in Oost-Afrika en de oostelijke mediterrane regio's tussen 130.000 tot 100.000 groepen, en de finale groep leefde tussen 35.000 en 10.000 jaar geleden.

Ze creëerden ook virtuele endocasts - interne afgietsels van de hersenen die de grootte en morfologie benaderen - van moderne menselijke monsters om te vergelijken. Omdat hersenen niet worden bewaard in het fossielenbestand, zijn de enige directe bewijzen die onderzoekers hebben afkomstig van endocasts.

Analyses en vergelijking van deze endocraniale vormvariaties onthulden dat de huidige menselijke vormen overlappen met de exemplaren uit het Upper Paleolithic-tijdperk, wat betekent dat de hersenen tussen 100.000 en 35.000 jaar geleden werden afgerond. Dit is later dan wanneer Homo sapiens geëvolueerd om de grotere hersengrootte te hebben die we vandaag nog hebben.

Globulariteit zelf heeft ons waarschijnlijk geen voordelen opgeleverd, zegt Neubauer, maar de kenmerken die hebben bijgedragen aan de afronding deden waarschijnlijk: de uitpuilende wand van pariëtale gebieden en de uitstulping van de kleine hersenen. De pariëtale kwab is een belangrijk knooppunt in het verbinden van hersengebieden en is betrokken bij functies zoals oriëntatie, aandacht en de sensomotorische transformaties die ten grondslag liggen aan planning en visuospatiale integratie. Ondertussen heeft het cerebellum betrekking op motorgerelateerde functies, zoals balans, evenals integrale functies zoals werkgeheugen, taal, affectieve verwerking en sociale cognitie. Het is waarschijnlijk dat de opkomst van deze vaardigheden de 'menselijke revolutie' heeft veroorzaakt.

"Het is ook interessant om erop te wijzen dat de globulariteit van de hersenen in de huidige mensheid gedurende een paar maanden rond de tijd van geboorte ontwikkelingsgericht naar voren komt", zegt Neubauer.

"Onze nieuwe gegevens suggereren daarom evolutionaire veranderingen in de vroege hersenontwikkeling in een kritieke en kwetsbare periode voor neurale bedrading en cognitieve ontwikkeling."