Wzrok, a nie płat czołowy, napędzał ewolucję mózgu naczelnych przez 56 milionów lat

„Wszystko, od ludzi po tupaje, mieści się na tej samej linii: w stosunku do wielkości mózgu proporcja płata czołowego jest stała” – powiedział główny autor badania, Richard F. Kay, emerytowany profesor antropologii ewolucyjnej na Duke University .

Innymi słowy, gdyby powiększyć mózg tupai do rozmiarów ludzkiego mózgu, jego płat czołowy miałby taką samą proporcję jak nasz. Płat czołowy rósł po prostu dlatego, że rósł cały mózg – a nie dlatego, że podlegał szczególnej presji selekcyjnej.

Obszary przetwarzania wzrokowego rozszerzały się szybko i nieproporcjonalnie

Podczas gdy płat czołowy pozostawał w zgodzie z ogólnym rozmiarem mózgu, inne regiony zmieniały się dramatycznie. Płaty potyliczne, ciemieniowe i skroniowe – obszary w dużym stopniu zaangażowane w przetwarzanie informacji wzrokowych – rozszerzały się szybko i w nieproporcjonalnym stopniu u wyraków i małp człekokształtnych .

Ekspansje te wystąpiły na tych samych gałęziach drzewa rodowego naczelnych, na których otwór wzrokowy (kostny otwór dla nerwu wzrokowego) był największy, co wskazuje, że do mózgu napływało więcej informacji wzrokowych .

Ponieważ nerwy nie ulegają fosylizacji, zespół wykorzystał wielkość otworu wzrokowego jako wskaźnik ilości informacji wzrokowej. Wyraki i małpy człekokształtne miały największe otwory wzrokowe i najbardziej zdominowane przez wzrok kory nowe . Co istotne, obszary mózgu odpowiedzialne za wzrok wydają się rosnąć nawet szybciej niż nerw, który je zaopatruje, co oznacza, że niewielkie zwiększenie ilości informacji wzrokowej przekładało się na dużą ekspansję tkanki mózgowej .

Duże mózgi małp człekokształtnych są starożytne i oparte na wzroku

Charakterystyczne duże mózgi małp, małp człekokształtnych i ludzi są starożytną cechą, sięgającą co najmniej 33 milionów lat wstecz . Są one zakorzenione w ewolucji precyzyjnego widzenia – adaptacji takich jak dołek środkowy siatkówki i kostne osłony oczu – a nie w selekcji na rzecz powiększonej „myślącej” kory czołowej samej w sobie .

Jak przeprowadzono badanie

Ponieważ tkanka mózgowa nie ulega fosylizacji, zespół wykorzystał wysokorozdzielcze skany mikro-CT czaszek, z których wiele pochodziło z Muzeum Historii Naturalnej Duke Lemur Center, aby stworzyć cyfrowe trójwymiarowe endocasty – modele wnętrza pustej puszki mózgowej. Następnie zmierzono objętości i pola powierzchni obszarów kory nowej u współczesnych (żyjących) i kopalnych naczelnych z okresu eocenu i miocenu .

Dlaczego lepsze widzenie? Dwie główne hipotezy

Kay wskazał dwie główne możliwości, dlaczego przetwarzanie wzrokowe było tak silnie selekcjonowane: zwiększona złożoność komunikacji społecznej (czytanie wyrazów twarzy, gestów) oraz bardziej efektywne zdobywanie pożywienia . Obie mogły wywierać silną presję doboru naturalnego na obszary wzrokowe mózgu.

Podsumowanie

Powwiększona kora nowa naczelnych, w tym nasza własna, wydaje się być przede wszystkim adaptacją napędzaną przez wzrok, a nie produktem ekspansji poznawczej płata czołowego. Płat czołowy rósł po prostu dlatego, że rósł cały mózg, podczas gdy obszary wzrokowe były tymi, które faktycznie zmieniały się nieproporcjonalnie – wzór ten jest już widoczny w skamieniałościach starszych niż 33 miliony lat .