Ce face creierul uman unic?
Oamenii de știință au încercat să înțeleagă creierul uman comparându-l cu cel al altor primate. Cercetătorii încă încearcă să înțeleagă ce anume face creierul nostru diferit de cel al rudelor noastre cele mai apropiate.
Studiul nostru recent poate ne-a adus cu un pas mai aproape, adoptând o nouă abordare prin compararea conexiunilor interne ale creierului.
Paleontologul Richard Owen din epoca victoriană a susținut, în mod incorect, că creierul uman este singurul care conține o mică zonă numită Hipocampus minor. El a susținut că acest lucru îl face unic în regnul animal și, a susținut el, creierul uman nu are, prin urmare, în mod clar nicio legătură cu cel al altor specii.
Am învățat multe de atunci despre organizarea și funcția creierului nostru, dar mai sunt multe de învățat.
Majoritatea studiilor care compară creierul uman cu cel al altor specii se concentrează pe mărime. Putem vorbi de mărimea creierului în raport cu cea a corpului sau de mărimea unor părți ale creierului față de restul acestuia. Cu toate acestea, mărimea nu ne spune nimic despre organizarea internă a creierului.
De exemplu, deși creierul enorm al unui elefant conține de trei ori mai mulți neuroni decât creierul uman, aceștia sunt localizați predominant în cerebel, nu în neocortexul care este asociat, în mod obișnuit, cu abilitățile cognitive umane.
Până de curând, studiul organizării interne a creierului era o muncă minuțioasă. Cu toate acestea, apariția tehnicilor de imagistică medicală a deschis noi posibilități de a privi în interiorul creierului animalelor într-un mod rapid, în detaliu și fără a dăuna animalului.
Am folosit date RMN disponibile public ale materiei albe, fibrele care conectează părți ale cortexului creierului. Comunicarea dintre celulele creierului se desfășoară de-a lungul acestor fibre. Acest lucru necesită energie și creierul mamiferelor este, prin urmare, relativ slab conectat, concentrând comunicațiile pe câteva căi centrale.
Conexiunile fiecărei regiuni ale creierului ne spun multe despre funcțiile sale. Setul de conexiuni ale oricărei regiuni a creierului este atât de specific încât regiunile creierului au o amprentă unică de conectivitate.
În studiul nostru, am comparat aceste amprente de conectivitate din creierul uman, al cimpanzeului și al maimuței macac. Cimpanzeul este, împreună cu bonobo, ruda noastră în viață cea mai apropiată. Maimuța macac este primatul non-uman cel mai bine cunoscut științei.
Comparând creierul uman cu cel al ambelor specii, am putut nu numai să evaluăm care părți ale creierului nostru sunt unice pentru noi, ci și care părți sunt susceptibile de a fi împărtășite cu rudele noastre non-umane.
O mare parte din cercetările anterioare privind unicitatea creierului uman s-au concentrat pe cortexul prefrontal, un grup de zone din partea din față a creierului nostru legate de gândirea complexă și luarea deciziilor.
Într-adevăr, am descoperit că aspectele cortexului prefrontal aveau o amprentă de conectivitate la om pe care nu am putut-o găsi la celelalte primate, în special când am comparat omul cu maimuța macac.
Diferenţe între creierele primatelor. Credit:JNeurosci/Rogier Mars și Katherine Bryant, CC BY-NC-ND
Principalele diferențe pe care le-am identificat nu au fost în cortexul prefrontal. Ele erau în lobul temporal, o mare parte a cortexului situat aproximativ în spatele urechii. În creierul primatelor, această zonă este dedicată procesării profunde a informațiilor din cele două simțuri principale: văz și auz.
Una dintre cele mai importante descoperiri a fost în partea de mijloc a cortexului temporal.
Caracteristică care a determinat această distincție a fost fasciculul arcuat, un tract de substanță albă care leagă cortexul frontal și temporal și este asociat, în mod tradițional, cu procesarea limbajului la om. Majoritatea, dacă nu toate primatele au un fascicul arcuat, dar acesta este mult mai mare în creierul uman.
Cu toate acestea, concentrarea exclusivă asupra limbajului poate fi prea limitativă. Zonele creierului care sunt conectate prin fascicul arcuat sunt, de asemenea, implicate în alte funcții cognitive, cum ar fi integrarea informațiilor senzoriale și procesarea comportamentului social complex.
Studiul nostru a fost primul care a descoperit că fasciculul arcuat este implicat în aceste funcții. Această perspectivă subliniază complexitatea evoluției creierului uman, sugerând că abilitățile noastre cognitive avansate nu au apărut dintr-o singură schimbare, așa cum credeau oamenii de știință, ci din mai multe schimbări interdependente ale conectivității creierului.
În timp ce fasciculul arcuat temporal mediu este un element cheie în procesarea limbajului, am găsit și diferențe între specii într-o regiune aflată mai în spatele cortexului temporal. Această zonă de joncțiune temporoparietală este critică în procesarea informațiilor despre ceilalți, cum ar fi înțelegerea convingerilor și intențiilor altora, o piatră de temelie a interacțiunii sociale umane.
La oameni, această zonă a creierului are conexiuni mult mai extinse cu alte părți ale creierului care procesează informații vizuale complexe, cum ar fi expresiile faciale și indiciile comportamentale. Acest lucru sugerează că creierul nostru este conectat să gestioneze procesări sociale mai complicate decât cele ale rudelor noastre primate. Creierul nostru este astfel conectat încât să socializăm.
Aceste descoperiri pun sub semnul întrebării ideea unui singur eveniment evolutiv care a condus la apariția inteligenței umane. În schimb, studiul nostru sugerează că evoluția creierului a avut loc în etape. Descoperirile noastre sugerează schimbări în organizarea cortexului frontal la maimuțe, urmate de modificări în cortexul temporal în descendența care duce la oameni.
Credit: KensCanning/Shutterstock
Richard Owen avea dreptate în privința unui lucru. Creierele noastre sunt diferite de cele ale altor specii – într-o anumită măsură. Avem un creier de primate, dar care este conectat pentru a ne face mai sociali decât alte primate, permițându-ne comunicarea verbală.
Traducere după What makes the human brain unique? We compared it with monkeys and apes to find out