Zasady rządzące ewolucją struktury mózgu nie są dobrze poznane. Pojęcie inteligencji i sposoby jej pomiaru są przedmiotem dyskusji i pomimo znacznego postępu w neurologii w ostatnich latach, mechanizmy uczenia się i poznania, a bardziej ogólnie funkcjonowanie mózgu, nie są dobrze poznane.
Rozmiar mózgu nie koreluje z rozmiarem ciała w ujęciu izometrycznym, ale raczej allometrycznie . Oznacza to, że nie ma liniowej zależności między wielkością mózgu a ciałem. Na przykład małe ssaki mają stosunkowo duże mózgi w porównaniu z ich ciałami, a duże ssaki (takie jak wieloryby ) mają stosunkowo małe mózgi w porównaniu do ich rozmiarów. Właściwości mózgu, które uważa się za istotne dla inteligencji, to względna wielkość mózgu (stopień jego encefalizacji) oraz udział kory, kory przedczołowej i móżdżku w ogólnej objętości mózgu. W rzeczywistości liczba neuronów korowych i szybkość przewodzenia , które są podstawą przetwarzania informacji, są bardziej odpowiednimi wskaźnikami.
Jeśli masa mózgu jest wykreślona w funkcji masy ciała naczelnych, linia regresji punktu próbkowania może wskazać zdolności poznawcze gatunku naczelnych. Na przykład lemury znajdują się poniżej tej linii, co oznacza, że ich mózg jest mniejszy niż przeciętny naczelny tej samej wielkości. Ludzie są powyżej linii, co wskazuje, że mają większe mózgi niż przeciętne naczelne o porównywalnej wielkości. W rzeczywistości ludzie znajdują się na górnym końcu krzywej dla żywych naczelnych. Neandertalczycy , obecnie wymarły, miał większe mózgi niż współczesnych ludzi, ale o współczynniku encefalizacji mniej.
Współczynnik lub iloraz encefalizacji jest miarą względnej wielkości mózgu, definiowaną jako stosunek rzeczywistej masy mózgu do masy śródmózgowia dla ssaka o równoważnej wielkości i przyjmuje się, że jest przybliżonym oszacowaniem inteligencji lub funkcji poznawczych zwierzęcia. . W naczelnych są na górze tej drabiny, z ludźmi, osiągając najwyższy wynik. Współczynnik encefalizacji ma wysoki stopień korelacji z zachowaniem zwierzęcia, zwłaszcza w zakresie pożywienia.
Zwierzę | Waga
mózg (wg) |
Współczynnik
encefalizacja |
Liczba
neurony korowe (w milionach) |
---|---|---|---|
Wieloryb | 2600 - 9000 | 1.8 | nc |
Słoń | 4200 | 1.3 | 10,500 |
Człowiek | 1250 - 1450 | 7,4 - 7,8 | 11,500 |
Delfin | 1350 | 5.3 | 5800 |
Goryl | 430 - 570 | 1,5 - 1,8 | 4300 |
Pies | 64 | 1.2 | 160 |
Mysz | 0.3 | 0.5 | 4 |
Dzięki skamieniałościom paleoneurolodzy byli w stanie wywnioskować, że pierwsza struktura mózgu pojawiła się u robaków ponad 500 milionów lat temu. Najbardziej prymitywne mózgi były niewiele więcej niż skupiskami komórek. Funkcje tylnego mózgu znalezione w tych skamielinach obejmują oddychanie, regulację tętna, równowagę, podstawowe ruchy motoryczne i umiejętności żerowania. Obserwacja mózgów myszy, kurczaków i małp wykazała, że bardziej złożone gatunki zachowują struktury kierujące podstawowymi zachowaniami. Oznacza to, że bardziej zaawansowane funkcje są dodawane do podstawowych funkcji bez ich zastępowania. Współczesny ludzki mózg zawiera również tak zwany prymitywny region tylnej części mózgu . Rolą tej części mózgu jest utrzymanie podstawowych funkcji homeostazy. Varole most lub mostek i wydłużony rdzeń są, na przykład, dwa ważne struktury znajduje się w tej części mózgu znajduje schematycznie na styku między grzbietem i mózgu.
Nowy obszar mózgu pojawił się około 250 milionów lat temu po pojawieniu się tylnej części mózgu . Ten region nazywany jest mózgiem paleoma. Głównymi częściami są hipokamp i migdałki, często określane jako obszar limbiczny . Układ limbiczny zajmuje się bardziej złożonymi funkcjami, w tym zachowaniami emocjonalnymi, seksualnymi i gwałtownymi, pamięcią i węchem.
Pień mózgu i układ limbiczny składają się głównie z jąder neuronalnych, które są grupami neuronów ściśle połączonych włóknami aksonalnymi , które łączą je ze sobą. Pozostałe dwa główne obszary mózgu (przodomózgowie i móżdżek) oparte są na architekturze korowej. Na zewnętrznych obrzeżach kory neurony ułożone są warstwami (których liczba zmienia się w zależności od gatunku i funkcji) o grubości kilku milimetrów. Między warstwami poruszają się aksony, ale większość masy aksonów znajduje się poniżej samych neuronów. Ponieważ neurony korowe i ich wiązki włókien aksonów nie muszą konkurować o przestrzeń, struktury korowe mogą ewoluować łatwiej niż w strukturze jąder nerwowych. Kluczową cechą kory jest to, że ponieważ rośnie „na powierzchni”, jej rozmiar można zwiększyć wewnątrz czaszki poprzez wprowadzenie zwojów. Obrazowo można to porównać do włożenia ściereczki do szklanki przez zgniecenie jej. Stopień splotu jest na ogół wyższy u bardziej rozwiniętych gatunków, które następnie korzystają ze wzrostu powierzchni kory.
Móżdżek , czyli „mały mózg”, znajduje się za pniem mózgu i poniżej w płacie potylicznym mózgu u ludzi. Jego rola obejmuje koordynację drobnych zadań sensorycznych i może być zaangażowana w określone funkcje poznawcze, takie jak język. Ludzka kora móżdżku jest drobno pofałdowana, znacznie większa niż kora mózgowa. Jego wewnętrzne aksony nazywane są arbor vitae lub drzewem życia.
Kora nowa i koraObszar mózgu, który przeszedł ostatnie zmiany ewolucyjne, nazywany jest korą nową . Wraz z paleocortex i archicortex , oni tworzą korę . U gadów i ryb obszar ten nazywany jest pallium i jest mniejszy i prostszy w stosunku do masy ciała niż u ssaków. Zgodnie z obecnym stanem wiedzy, kora nowa powstała około 200 milionów lat temu.
Pierwsze ssaki łożyskowe pojawiły się około 125 mln BP lat temu, a ich morfologia nie wydaje się być znacząco różne od dzisiejszych torbaczy i oposy . Były małe, miały małe mózgi z silnym węchem i zredukowaną korą nową. Prymitywna kora nowa wyewoluowała z pojedynczej warstwy neuronów piramidalnych w korze grzbietowej do sześciowarstwowej struktury, którą można znaleźć u wszystkich współczesnych ssaków. Kora nowa została podzielona na 20–25 obszarów kory, w tym pierwotne i niektóre wtórne obszary czuciowe, które charakteryzują korę nową prawie wszystkich dzisiejszych ssaków. Pierwsze naczelne były nocnymi zwierzętami owadożernymi z powiększonym obszarem skroniowej kory wzrokowej. Te naczelne były przystosowane do życia w gałęziach lasu deszczowego i miały rozbudowany system widzenia, który umożliwiał im skuteczne rozpoznawanie obiektów w celu chwytania owadów, małych kręgowców lub owoców. Ich kora nowa była już duża i obejmowała szereg obszarów korowych obecnych dziś u wszystkich żyjących naczelnych. Kiedy pojawiły się człekokształtne dobowe, system wzrokowy specjalizował się w widzeniu dołkowym .
Kora nowa jest odpowiedzialna za wyższe funkcje poznawcze - na przykład język, myślenie i powiązane formy przetwarzania informacji. Odpowiada również za przetwarzanie bodźców sensorycznych (razem ze wzgórzem, które jest częścią układu limbicznego i pełni rolę routera informacyjnego). Większość jego funkcji nie jest postrzegana przez świadomość i dlatego są niedostępne do wglądu lub interwencji świadomego umysłu. Kora nowa jest powiększeniem lub przerostem struktur układu limbicznego, z którymi jest ściśle zintegrowana.
Ludzki mózgLudzka kora nowa stanowi około 80% mózgu. Jest podzielony na dużą liczbę wyspecjalizowanych regionów: obszary korowe. Chociaż istnieją tylko ograniczone dowody, liczba obszarów korowych, podstawowych podziałów funkcjonalnych kory, dramatycznie wzrosła wraz z ewolucją ludzkiego mózgu. Kora nowa pierwszych ssaków miała około 20 odrębnych obszarów korowych, podczas gdy u ludzi jest ich około 200, czyli dziesięciokrotnie więcej.
Korze przedczołowej , w szczególności strefy 10, jest proporcjonalnie większy u ludzi. Jest zaangażowany w wyższe funkcje poznawcze, takie jak planowanie przyszłych działań, inicjatyw i uwagi. Ludzka ziarnista kora czołowa jest nie tylko duża, ale ma również neurony piramidalne z bardziej złożonymi komórkami dendrytycznymi i większą liczbą kolców dla synaps.
Innym obszarem, który szczególnie się rozwinął, jest tylna kora ciemieniowa . Przodkowie naczelnych innych niż naczelne mieli znacznie zmniejszoną tylną korę ciemieniową, ale wszystkie naczelne mają duży tylny obszar ciemieniowy, w którym bodźce somatosensoryczne i wzrokowe wpływają na obszary lub obszary kory zaangażowane w planowanie, naśladowanie, chwytanie przedmiotów, samoobronę i oko ruchy poprzez ich występy w korze motorycznej i przedruchowej . Tylna kora ciemieniowa jest niezwykle duża u ludzi. Pozwoliło to na pojawienie się nowych funkcji, takich jak precyzyjne posługiwanie się wieloma rodzajami narzędzi, które są unikalne dla współczesnego człowieka.
Rozmiar ludzkiego mózgu powoduje duże wymagania żywieniowe. Mózg ludzki zużywa prawie 20% podstawowego metabolizmu (metabolizmu jednostki w stanie spoczynku), podczas gdy stanowi tylko 2% masy ciała ludzkiego. Potrzeby te zaspokaja pokarmy bogate w białko, tłuszcz i węglowodany.
Pojawienie dwunożności i rola termoregulacji (zgodnie z zasadą Allena The African homo ergaster byłby smukłą) często były podniesione, aby wyjaśnić pojawienie się nowych zdolności poznawczych. Ruchliwość dwunożna i smukły profil rzeczywiście zmniejszyłyby rozmiar kanału rodnego (skrócenie wysokości i szerokości miednicy ) w tym samym czasie, gdy dobór naturalny naciskał w kierunku większych mózgów, umożliwiając użycie narzędzi. Ten dylemat położniczy zostałby rozwiązany przez narodziny płodu na znacznie wcześniejszym etapie rozwoju z miękką czaszką , z ciemiączkami umożliwiającymi odkształcenie głowy w celu dostosowania się do przejścia przez kanał miednicy. Jednak według innej, nowszej analizy, większa miednica matczyna nie kwestionowałaby dwunożności ani nie utrudniałaby chodzenia. Uważa się, że niedojrzałość mózgowa przy urodzeniu (zwana wtórną altrycjalnością ) jest związana z metabolizmem matki, który stał się niezdolny do podtrzymania dłuższej ciąży potomstwa z dużym mózgiem (wewnątrzmaciczne wymagania żywieniowe tego potomstwa są zbyt duże). Bez względu na przyczynę, to długie dojrzewanie mózgu po urodzeniu pozwala dziecku - i jego zdolnościom mózgowym - rozwijać się w silnym połączeniu z otoczeniem i to przez długi czas.
Nie ma uniwersalnej definicji inteligencji. Można to określić i zmierzyć szybkością i sukcesem w rozwiązywaniu problemów. Elastyczność psychiczna i behawioralna jest często uważana za dobrą miarę inteligencji. Ta elastyczność pozwala na pojawienie się nowych rozwiązań opartych na dotychczasowej wiedzy. Ludzie to zwierzęta, które mają największą zdolność znajdowania nowych rozwiązań. W corvid ptaki są zaskakująco inteligentna perspektywa użycia narzędzi, elastyczność i planowania działań. Do pewnego stopnia mogą nawet konkurować z naczelnymi. Istnieje niewiele danych porównujących inteligencję różnych zwierząt.
Ewolucja ludzkiego mózgu była złożoną serią zmian wielkości, głównie wzrostów, przeplatanych epizodami reorganizacji kory mózgowej. Nauka o badaniu skamieniałych mózgów nazywa się paleoneurologią .
Gatunki | Objętość wewnątrzczaszkowa | Data wystąpienia |
---|---|---|
Sahelanthropus tchadensis | 350 cm 3 | 7 milionów lat temu |
Australopithecus afarensis | 400 do 550 cm 3 | 3,9 miliona lat temu |
Homo habilis | Od 550 do 700 cm 3 | 2,3 miliona lat temu |
Homo ergaster | 750 do 1050 cm 3 | 2 miliony lat temu |
Homo neanderthalensis | Od 1300 do 1700 cm 3 | 450 000 lat AP |
Homo sapiens | Od 1300 do 1500 cm 3 | 300 000 lat AP |
Linia ludzka i szympansy rozeszły się ponad 7 milionów lat temu. Ich ostatni wspólny przodek miał mózg prawdopodobnie mniejszy niż jedna trzecia mózgu współczesnego człowieka. Pojawienie się dwunożności , co najmniej 7 milionów lat temu, z Sahelanthropus tchadensis , spowodowałoby ponowne skupienie kości potylicznej , podczas gdy u małp człekokształtnych jest ona pochylona do tyłu, oraz reorganizację struktury mózgu.
W ciągu ostatnich dwóch milionów lat mózg z rodzaju Homo znacznie się powiększył, zwłaszcza w obszarach przedczołowych, tylnych ciemieniowych, bocznych skroniowych i wyspiarskich. Specjalizacja dwóch półkul mózgu dla pokrewnych, ale różnych funkcji stała się bardziej wyraźna, pojawił się język i inne zaawansowane zdolności poznawcze. I odwrotnie, niektóre części kory nie zmieniły rozmiaru pomimo zwiększenia objętości ludzkiego mózgu, w szczególności podstawowych obszarów czuciowych i motorycznych.
Jako pierwsze przybliżenie i nie mogąc szczegółowo przeanalizować mózgów, które nie ulegają fosylizacji, paleoneurolodzy na ogół ustalają mniej lub bardziej liniową korelację między rozmiarem mózgu a zdolnościami poznawczymi. Na różnych etapach ewolucji człowieka korzyści płynące ze zwiększonych zdolności poznawczych zapewnianych przez większy mózg przeważyłyby nad wadą dodatkowego zapotrzebowania na energię. W szczególności lepsze zdolności poznawcze zapewniłyby korzyści w zakresie przetrwania i reprodukcji, a osoby z genami kodującymi wyższe zdolności poznawcze byłyby w stanie przekazać więcej swojego dziedzictwa genetycznego kolejnym pokoleniom.
Ewolucja mózgu nie odbywałaby się liniowo, ale etapami. Pierwsze australopiteki miały mózgi nieco większe niż mózgi dzisiejszych szympansów. Australopithecus afarensis ma wewnątrzczaszkową objętość między 400 a 550 cm 3 , podczas gdy czaszki żyjących obecnie szympansów mają wewnętrzną objętość mniejszą niż 400 cm 3 . Rozmiar mózgu następnie stopniowo wzrastał w stosunku do rozmiaru ciała przez 3 miliony lat. Homo habilis , pierwszy znany przedstawiciel rodzaju Homo , który pojawił się 2,3 miliona lat temu, wykazuje niewielki wzrost wielkości mózgu. W szczególności wykazał ekspansję części płata czołowego związanego z językiem zwanym obszarem Broki . Pierwsze skamieniałe czaszki Homo ergaster , datowane na 2 miliony lat temu, miały średnią objętość nieco ponad 750 cm 3 . Stamtąd objętość czaszki powoli rosła, osiągając 1000 cm 3 około miliona lat temu. Homo ergaster jest w szczególności domniemanym wynalazcą przemysłu aszelskiego .
Homo neanderthalensis pojawił się około 450 000 lat temu . Jej mózg osiąga szczyt między 1500 a 1700 cm 3 . To człowiek z największym mózgiem. Z analiz skamieniałości nowonarodzonych neandertalczyków wynika jednak, że po urodzeniu ich głowy nie były większe niż głowy współczesnych mężczyzn, ale dzieci neandertalskie rosły szybciej, co pozwoliło im osiągnąć większą objętość głowy niż Homo sapiens . Neandertalczycy mieli mniej rozwinięte i mniej złożone płaty ciemieniowe i sieć naczyniową niż Homo sapiens , ale bardziej rozległe płaty czołowe. Ponadto współczesny mózg przechodzi wielką zmianę kształtu w pierwszym roku życia niemowlęcia, podczas gdy u neandertalczyków ta faza wczesnego rozwoju była nieobecna.
Rosnące potrzeby energetyczne ludzkiego mózgu zostałyby zaspokojone przez lepszą efektywność energetyczną pochodzącą z pożywienia, najpierw około dwa miliony lat temu, poprzez przetwarzanie żywności przez wstępne mielenie w celu ułatwienia trawienia, a następnie około 400 000 lat temu przez uogólnienie gotowania, dzięki udomowieniu ognia .
Homo sapiens pojawił się około 300 000 lat temu . Jego mózg osiągnął 1500 cm 3 w okresie górnego paleolitu . W ciągu ostatnich 20 000 lat męski mózg skurczył się o 1500 do 1350 cm 3 (lub -10%), a żeński o ten sam odsetek. Niedobory żywieniowe i zmniejszanie się rozmiarów ciała w populacjach rolniczych są czasami wysuwanymi przez niektórych badaczy czynnikiem wyjaśniającym ten trend. Dzisiejsi ludzie są również szczuplejsi niż Homo sapiens z górnego paleolitu. Jednakże w społeczeństwach przemysłowych ostatnich 100 lat nastąpiło odbicie rozmiaru mózgu. Przyczyną może być lepsze odżywianie niemowląt i spadek liczby chorób, a prościej - wzrost średniej wielkości ciała. Ostatecznie objętość współczesnego ludzkiego mózgu jest około 3,5 razy większa od objętości współczesnego szympansa.
Konsekwencje tego zmniejszenia rozmiaru mózgu od górnego paleolitu nie są jasno określone. Nie jest wykluczone, że neandertalczycy mieli lepsze zdolności poznawcze w pewnych obszarach. Niektórzy naukowcy uważają, że jego wizja była lepsza niż u współczesnych ludzi. Niektórzy badacze uważają, że zdolności poznawcze neandertalczyka były co najmniej podobne do zdolności współczesnych ludzi. Inne prace teoretyzują większą wydajność mózgu współczesnych mężczyzn, co rekompensowałoby mniejszy rozmiar. Z Górnym plejstocenu , Homo sapiens , potem neandertalczycy grzebali swych zmarłych, co jest dowodem metafizycznego myślenia. Obaj używali szeregu mniej lub bardziej wyszukanych narzędzi i mieli dorobek artystyczny, choć ograniczony u neandertalczyków. Ostatnie badania płytki nazębnej z 2017 roku na zębach neandertalczyka sugerują, że neandertalczycy stosowali preparaty ziołowe do samoleczenia, w tym środki przeciwbólowe ( kwas salicylowy z pąków topoli ) i naturalne antybiotyki ( Penicillium ).
Najszybszy wzrost mózgu następuje w ciągu pierwszych trzech lat życia. Czas karmienia piersią byłby skorelowany z rozwojem mózgu, pod względem wielkości i zdolności, u przodków współczesnego człowieka (rodzaj Homo ). Dlatego niedawny spadek wielkości mózgu może być wynikiem skrócenia czasu laktacji.
Na postęp technologiczny oraz zwiększenie IQ środki, choć związane z inteligencją, nie oznacza, że zdolności poznawcze ludzi współczesnych ulegają poprawie. Zmiany te są związane ze zmianami społecznymi i demograficznymi, takimi jak przekazywanie wiedzy. Niektórzy współcześni ludzie z prymitywnych plemion, takich jak Nambikwara , choć obdarzeni tym samym mózgiem, jeszcze kilkadziesiąt lat temu żyli w najbardziej kompletnej nędzy, bez ubrania i narzędzi. Styl życia trochę inny od pierwszych mężczyzn. Kryteria, które w bardziej obiektywny sposób odzwierciedlają zdolności poznawcze i niezwiązane z edukacją, takie jak czas reakcji , wskazywałyby wręcz przeciwnie, na spadek zdolności poznawczych na co najmniej sto lat.
Dla niektórych badaczy ilościowy wzrost tkanki nerwowej i zdolności przetwarzania informacji neuronowych były najważniejszymi wyznacznikami ludzkiej inteligencji. Dla innych to raczej reorganizacja ludzkiego mózgu była głównym wyznacznikiem wzrostu zdolności umysłowych. Niedawno naukowcy doszli do pewnego konsensusu, gdy zdali sobie sprawę, że zmiany ilościowe i reorganizacja neuronów nie wykluczają się wzajemnie. Rzeczywiście, u ssaków wzrost rozmiaru mózgu koreluje lub przewiduje różne formy reorganizacji mózgu, w tym zmniejszenie gęstości neuronów, wzrost liczby połączeń nerwowych, liczbę zwojów i szczelin. Zwiększoną specjalizację neuronów i wreszcie wzrost w wielkości kory nowej, móżdżku, hipokampu i innych struktur nerwowych.
Wśród gatunków ssaków te z największymi względnymi mózgami to na ogół te o największych zdolnościach umysłowych. W wielu przypadkach wysokiemu rozmiarowi względnemu towarzyszą nie tylko większe możliwości przetwarzania, ale także wzrost liczby modułów neuronowych, wzrost wielkości kory nowej i innych górnych obszarów przetwarzania. .
Za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego ( MRI ) in vivo i pobierania próbek tkanek przeanalizowano różne próbki korowe kończyn każdego gatunku hominidów. Poszczególne obszary mózgu wykazywały zmienność wielkości w zależności od obserwowanego gatunku. Różnice te mogą świadczyć o specyfice organizacji neuronalnej każdego gatunku. Wahania wielkości kory mogą wskazywać na określone adaptacje, funkcjonalne specjalizacje i / lub ewolucyjne wydarzenia w organizacji mózgu hominidów. Początkowo sądzono, że analiza płata czołowego (ważnej części mózgu odpowiedzialnej za zachowanie i interakcje społeczne) może przewidywać różnice behawioralne między hominidami a współczesnymi ludźmi. Obecnie uważa się, że ewolucja miała miejsce w innych częściach mózgu, które są ściśle związane z określonymi zachowaniami.
Podczas gdy względne objętości ludzkiego mózgu pozostawały względnie porównywalne w paleolicie , położenie niektórych charakterystycznych punktów orientacyjnych cech anatomicznych powierzchni, na przykład rowka półksiężycowego, sugeruje, że mózg przeszedł reorganizację neurologiczną.
Skamieniałe zęby wczesnych ludzi i homininów pokazują, że rozwój zębów u dzieci został wstrzymany, w tym u australopiteków. Te okresy odpoczynku to okresy, w których nie ma wyrzynków zębów dorosłych. W tej fazie rozwoju dziecko przyzwyczaja się do struktury społecznej i kultury. Ten okres, nieobecny u innych hominidów, dałby dziecku przewagę, pozwalając mu poświęcić kilka lat na rozwój poznawczy, na przykład na rozwój mowy lub współpracę w społeczności. Szympansy nie mają tego neutralnego okresu zębowego. Badania sugerują początek tego okresu odpoczynku u homininów bardzo wcześnie.
Wydaje się, że ludzka inteligencja jest wynikiem połączenia i wzmocnienia właściwości występujących również u naczelnych innych niż ludzie, a nie unikalnych właściwości, takich jak teoria umysłu, naśladownictwo i język.
Szacunki dziedziczności, oparte na bliźniakach i rodzinach, wskazują, że od 50 do 80% różnic w inteligencji można wyjaśnić czynnikami genetycznymi. Badanie z 2017 roku opublikowane w Nature Genetics pokazuje, że współczynnik korelacji czynników genetycznych i inteligencji sięga r = 0,89 .
Naukowcy z Uniwersytetu w Edynburgu i Harvard University publikują wstyczeń 2018w Molecular Psychiatry , czasopiśmie opublikowanym przez Nature Publishing Group , największym do tej pory badaniu dotyczącym powiązań między genetyką a inteligencją. Naukowcy odkryli setki nowych genów związanych z mocą mózgu (187 niezależnych loci obejmujących 538 genów). Zdaniem autorów badania neurogeneza i mielinizacja , a także geny wyrażane w synapsach oraz te zaangażowane w regulację układu nerwowego mogą wyjaśniać niektóre biologiczne różnice w inteligencji. Dzięki tym wynikom naukowcy po raz pierwszy pokazali, że można przewidzieć inteligencję jednostki za pomocą testu DNA.
Bruce Lahn i jego koledzy z Howard Hughes Medical Center na Uniwersytecie w Chicago zasugerowali istnienie określonych genów kontrolujących wielkość ludzkiego mózgu. Te geny mogły odgrywać rolę w ewolucji mózgu. Badanie rozpoczęło się od oceny 214 genów zaangażowanych w rozwój mózgu. Te geny uzyskano od ludzi, makaków, szczurów i myszy.
Lahn i inni znaleźli sekwencje DNA odpowiedzialne za zmianę białek podczas ewolucji. Następnie oszacowano czas potrzebny na pojawienie się tych zmian. Wyniki sugerują, że te geny związane z rozwojem ludzkiego mózgu ewoluowały znacznie szybciej u ludzi niż u innych gatunków. Po uzyskaniu tego dowodu genomowego Lahn i jego zespół postanowili znaleźć gen lub geny odpowiedzialne za tę specyficzną szybką ewolucję. Zidentyfikowano dwa geny. Te geny kontrolują wielkość ludzkiego mózgu. Te geny to mikrocefalina (MCPH1) i nieprawidłowa małogłowie wrzecionowate ( ASPM ). Mutacje mikrocefalin i nieprawidłowa małogłowie wrzecionowate powodują zmniejszenie objętości mózgu do wielkości porównywalnej z wielkością wczesnych hominidów. Naukowcom z University of Chicago udało się ustalić, że pod presją doboru naturalnego rozpowszechniły się znaczne różnice w sekwencjach DNA tych genów. Poprzednie badania Lahna pokazują, że mikrocefalina przeszła szybką ewolucję, która ostatecznie doprowadziła do pojawienia się Homo sapiens . Wydaje się, że po pojawieniu się ludzi mikrocefalina wykazywała wolniejsze tempo ewolucji. Wręcz przeciwnie, ASPM wykazał najszybszą ewolucję po rozbieżności między szympansami a ludźmi.
Każda z sekwencji genów przeszła określone zmiany, które doprowadziły do pojawienia się przodków człowieka. Aby określić te zmiany, Lahn i jego współpracownicy wykorzystali sekwencje DNA kilku naczelnych, a następnie porównali te sekwencje z sekwencjami ludzi. Po tych badaniach naukowcy przeanalizowali statystycznie główne różnice między naczelnymi a ludzkim DNA, aby dojść do wniosku, że różnice te wynikały z doboru naturalnego. Nagromadzone zmiany w sekwencjach DNA tych genów dały ludziom przewagę konkurencyjną i poprawiły kondycję fizyczną. Te zalety w połączeniu z większym rozmiarem mózgu ostatecznie umożliwiły ludzkiemu umysłowi uzyskanie lepszych zdolności poznawczych.
Gen FOXP2 ingeruje w część mózgu odpowiedzialną za rozwój języka . Ten gen kontroluje wzrost komórek nerwowych i ich połączeń podczas uczenia się i rozwoju. Dodatkowo reguluje wiele innych genów. Odgrywają również ważną rolę w rozmnażaniu i odporności człowieka . Gen FOXP2 jest silnie konserwowany między gatunkami. Ewolucja wydaje się sprzyjać podzbiór zmian w szczególności wśród Europejczyków .
Uszkodzenia mózgu i zaburzenia rozwojowe, takie jak zaburzenia autyzmu , mogą zakłócać komunikację i umiejętności społeczne współczesnych ludzi.
Neandertalczycy są ogólnie opisywani jako mający niewielkie zdolności społeczne lub kulturowe. Jednak fakt, że mieli ten sam gen FOXP2 co współcześni ludzie, sugeruje, że neandertalczycy posiadali pewne zdolności komunikacyjne.
Wszyscy ludzie mają dwie kopie genu huntingtyny (HTT), który koduje białko huntingtyny (HTT). Gen jest również określany jako HD i IT15. Część tego genu to powtórzony tryplet nukleotydów CAG. Ten gen został znaleziony w amebach. Pojawiłoby się 800 milionów lat temu. W Deuterostomians gen wydaje się być związana z mózgowym złożoności. Duża liczba trojaczków CAG (między 27-35) u ludzi byłaby skorelowana z wyższymi zdolnościami poznawczymi i sensorycznymi. Białko huntingtyny odgrywa kluczową rolę w rozwoju mózgu u ludzi. Liczba większa niż 35 jest odpowiedzialna za wywołanie choroby Huntingtona .
Gen KLOTHO to gen odpowiedzialny za syntezę białka Klotho, które bierze udział w procesie starzenia. Znajduje się na ludzkim chromosomie 13 . Niektóre warianty tego genu u ludzi i myszy zwiększają aktywację NMDAR (en) , receptora glutaminianu. Teoretycznie ten wariant zwiększyłby iloraz inteligencji o około 6 punktów , co uczyniłoby Klotho znanym genem mającym jak dotąd największy wpływ na inteligencję, wyprzedzając geny NPTN (en) i HMGA2 (en) .
Dalsza integracja ludzkiego mózgu z technologią i możliwościami, jakie oferuje inżynieria genetyczna, może dać ewolucji ludzkiego mózgu nieprzewidywalną przyszłość.
„ Najszybszy wzrost mózgu występuje w ciągu pierwszych 3 lat życia ”