Ny studie vänder upp och ner på synen om hjärnans utveckling: Synen drev primaternas hjärnutveckling

”Allt från människor ner till spetsekorrar, de faller alla på samma linje: I förhållande till hjärnans storlek är andelen av frontalloben konstant,” sade huvudförfattaren Richard F. Kay, professor emeritus i evolutionär antropologi vid Duke University .

Med andra ord, om man skalade upp en spetsekorrhjärna till storleken av en människohjärna, skulle dess frontallob ha samma andel som vår. Frontalloben växte helt enkelt för att hela hjärnan växte – inte för att den var under särskilt selektionstryck.

Visuella bearbetningsregioner expanderade snabbt och oproportionerligt

Medan frontalloben höll jämna steg med den totala hjärnstorleken, förändrades andra regioner dramatiskt. Occipital-, parietal- och temporalloberna – områden som i hög grad är ägnade åt att bearbeta visuell information – expanderade snabbt och oproportionerligt hos spökdjur och antropoida primater .

Dessa expansioner inträffade längs samma grenar av primaternas släktträd där synnervsöppningen (det beniga hålet för synnerven) var störst, vilket indikerar att mer visuell information strömmade in i hjärnan .

Eftersom nerver inte fossiliseras, använde teamet storleken på synnervsöppningen som ett mått på visuell input. Spökdjur och antropoida primater hade de största synnervsöppningarna och de mest syn-dominerade neocortexarna . Anmärkningsvärt nog verkar de visuella hjärnregionerna ha vuxit ännu snabbare än nerven som matade dem, vilket innebär att små ökningar i visuell input förstorades till stora expansioner av hjärnvävnad .

Stora antropoida hjärnor är uråldriga och synrotade

De karakteristiskt stora hjärnorna hos apor, människoapor och människor är en uråldrig egenskap som går tillbaka minst 33 miljoner år . De är rotade i utvecklingen av högkvalitativt synsinne – anpassningar som en retinal fovea och benig ögonskydd – inte i selektion för en förstorad ”tänkande” frontalcortex i sig .

Så genomfördes studien

Eftersom mjuk hjärnvävnad inte fossiliseras, använde teamet högupplösta mikro-CT-skanningar av skallar, många från Duke Lemur Center Museum of Natural History, för att skapa digitala 3D-endokast – modeller av den tomma kranieinnesidans inre. De mätte sedan volymer och ytareor av neocorticala regioner hos både nu levande och fossila primater från eocen och miocen .

Varför bättre syn? Två ledande hypoteser

Kay noterade två ledande möjligheter till varför visuell bearbetning var så starkt selekterad: ökad komplexitet i social kommunikation (att läsa ansiktsuttryck, gester) och effektivare födosök . Båda kan ha utövat starkt naturligt selektionstryck på visuella hjärnregioner.

Slutsatsen

Den förstorade primatneocortexen, inklusive vår egen, verkar i grunden vara en syn-driven anpassning snarare än en produkt av frontallobs-kognitiv expansion. Frontalloben växte helt enkelt för att hela hjärnan växte, medan visuella regioner var de som faktiskt förändrades oproportionerligt – ett mönster som redan kan detekteras i fossil över 33 miljoner år gamla .