“ทุกอย่างตั้งแต่คนลงไปจนถึงต้นไม้ผี อยู่ในเส้นโค้งเดียวกัน: เมื่อเทียบกับขนาดของสมอง สัดส่วนของสมองส่วนหน้าเป็นค่าคงที่” Richard F. Kay หัวหน้าคณะวิจัยและศาสตราจารย์กิตติคุณด้านมานุษยวิทยาวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัย Duke กล่าว

นั่นหมายถึง ถ้าเราขยายสมองของต้นไม้ผีให้เท่ากับสมองมนุษย์ สมองส่วนหน้าของมันก็จะมีสัดส่วนเท่ากับของเรา สมองส่วนหน้าไม่ได้เติบโตเพราะแรงคัดเลือกพิเศษ แต่โตขึ้นเพียงเพราะสมองโดยรวมใหญ่ขึ้นตาม

ส่วนประมวลผลภาพขยายตัวรวดเร็วและไม่สมส่วน

ในขณะที่สมองส่วนหน้าคงที่ตามสัดส่วน ส่วนอื่น ๆ กลับเปลี่ยนแปลงอย่างมาก กลีบสมอง occipital, parietal และ temporal ซึ่งเป็นพื้นที่หลักในการประมวลผลข้อมูลภาพ ขยายตัวอย่างรวดเร็วและไม่สมส่วน ในกลุ่มทาร์เซียร์และแอนโทรพอยด์ (ลิง ลิงใหญ่ และมนุษย์)

การขยายตัวนี้เกิดขึ้นพร้อม ๆ กับที่ช่องเปิดของเส้นประสาทตา (optic foramen) ซึ่งเป็นรูในกะโหลกสำหรับเส้นประสาทตา มีขนาดใหญ่ขึ้นในกลุ่มไพรเมตเดียวกัน บ่งชี้ว่ามีข้อมูลภาพไหลเข้าสู่สมองมากขึ้น

เนื่องจากเส้นประสาทไม่กลายเป็นฟอสซิล ทีมวิจัยจึงใช้ขนาดของช่องเปิดเส้นประสาทตาเป็นตัวบ่งชี้ปริมาณข้อมูลภาพที่เข้ามา และพบว่าส่วนของสมองที่ใช้ในการมองเห็นเติบโตเร็วกว่าเส้นประสาทที่ป้อนข้อมูลเสียอีก

สมองใหญ่ของมนุษย์และลิงเป็นลักษณะโบราณที่เกิดจากการมองเห็น

สมองขนาดใหญ่ของลิงโลกเก่า ลิงโลกใหม่ และมนุษย์ ซึ่งเป็นจุดเด่นของกลุ่มแอนโทรพอยด์ เป็นลักษณะโบราณที่มีมาอย่างน้อย 33 ล้านปี ลักษณะนี้มีรากฐานมาจากวิวัฒนาการของ การมองเห็นที่คมชัด (high-acuity vision) ซึ่งรวมถึงการมีจอประสาทตาประเภท fovea และกระบอกตาที่มีกระดูกแข็งแรง ไม่ใช่การคัดเลือกให้สมองส่วนคิดขยายใหญ่ขึ้น

วิธีการศึกษา

สมองเป็นเนื้อเยื่ออ่อน ไม่สามารถกลายเป็นฟอสซิลได้ ทีมงานจึงใช้ การสแกนไมโครซีทีความละเอียดสูงกับกะโหลก (หลายชิ้นมาจากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ Duke Lemur Center) เพื่อสร้าง ดิจิทัล 3 มิติของ endocast ซึ่งเป็นแบบจำลองภายในกะโหลกที่ว่างเปล่า จากนั้นจึงวัดปริมาตรและพื้นที่ผิวของสมองส่วน neocortex ของทั้งไพรเมตที่มีชีวิตและฟอสซิลจากยุค Eocene ถึง Miocene

ทำไมการมองเห็นจึงสำคัญ? สองข้อสันนิษฐานหลัก

Kay ชี้ถึงสองสาเหตุหลักที่แรงคัดเลือกตามธรรมชาติอาจเน้นไปที่การมองเห็น: ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของการสื่อสารทางสังคม (เช่น การอ่านสีหน้าและท่าทาง) และ การหาอาหารที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ทั้งสองอย่างล้วนสร้างแรงกดดันทางวิวัฒนาการที่รุนแรงต่อสมองส่วนประมวลผลภาพ

สรุป

สมอง neocortex ที่ขยายใหญ่ขึ้นของไพรเมต รวมถึงของมนุษย์นั้น แท้จริงแล้วเป็น การปรับตัวที่ขับเคลื่อนโดยการมองเห็น ไม่ใช่ผลจากการขยายตัวของสมองส่วนหน้าที่เกี่ยวข้องกับความคิด สมองส่วนหน้าโตขึ้นเพราะสมองทั้งก้อนโตขึ้น ในขณะที่ส่วนประมวลผลภาพต่างหากที่เปลี่ยนแปลงอย่างไม่สมส่วน รูปแบบนี้ปรากฏให้เห็นแล้วในฟอสซิลที่มีอายุมากกว่า 33 ล้านปี

“ทุกอย่างตั้งแต่คนลงไปจนถึงต้นไม้ผี อยู่ในเส้นโค้งเดียวกัน: เมื่อเทียบกับขนาดของสมอง สัดส่วนของสมองส่วนหน้าเป็นค่าคงที่” Richard F. Kay หัวหน้าคณะวิจัยและศาสตราจารย์กิตติคุณด้านมานุษยวิทยาวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัย Duke กล่าว

นั่นหมายถึง ถ้าเราขยายสมองของต้นไม้ผีให้เท่ากับสมองมนุษย์ สมองส่วนหน้าของมันก็จะมีสัดส่วนเท่ากับของเรา สมองส่วนหน้าไม่ได้เติบโตเพราะแรงคัดเลือกพิเศษ แต่โตขึ้นเพียงเพราะสมองโดยรวมใหญ่ขึ้นตาม

ส่วนประมวลผลภาพขยายตัวรวดเร็วและไม่สมส่วน

ในขณะที่สมองส่วนหน้าคงที่ตามสัดส่วน ส่วนอื่น ๆ กลับเปลี่ยนแปลงอย่างมาก กลีบสมอง occipital, parietal และ temporal ซึ่งเป็นพื้นที่หลักในการประมวลผลข้อมูลภาพ ขยายตัวอย่างรวดเร็วและไม่สมส่วน ในกลุ่มทาร์เซียร์และแอนโทรพอยด์ (ลิง ลิงใหญ่ และมนุษย์)

การขยายตัวนี้เกิดขึ้นพร้อม ๆ กับที่ช่องเปิดของเส้นประสาทตา (optic foramen) ซึ่งเป็นรูในกะโหลกสำหรับเส้นประสาทตา มีขนาดใหญ่ขึ้นในกลุ่มไพรเมตเดียวกัน บ่งชี้ว่ามีข้อมูลภาพไหลเข้าสู่สมองมากขึ้น

เนื่องจากเส้นประสาทไม่กลายเป็นฟอสซิล ทีมวิจัยจึงใช้ขนาดของช่องเปิดเส้นประสาทตาเป็นตัวบ่งชี้ปริมาณข้อมูลภาพที่เข้ามา และพบว่าส่วนของสมองที่ใช้ในการมองเห็นเติบโตเร็วกว่าเส้นประสาทที่ป้อนข้อมูลเสียอีก

สมองใหญ่ของมนุษย์และลิงเป็นลักษณะโบราณที่เกิดจากการมองเห็น

สมองขนาดใหญ่ของลิงโลกเก่า ลิงโลกใหม่ และมนุษย์ ซึ่งเป็นจุดเด่นของกลุ่มแอนโทรพอยด์ เป็นลักษณะโบราณที่มีมาอย่างน้อย 33 ล้านปี ลักษณะนี้มีรากฐานมาจากวิวัฒนาการของ การมองเห็นที่คมชัด (high-acuity vision) ซึ่งรวมถึงการมีจอประสาทตาประเภท fovea และกระบอกตาที่มีกระดูกแข็งแรง ไม่ใช่การคัดเลือกให้สมองส่วนคิดขยายใหญ่ขึ้น

วิธีการศึกษา

สมองเป็นเนื้อเยื่ออ่อน ไม่สามารถกลายเป็นฟอสซิลได้ ทีมงานจึงใช้ การสแกนไมโครซีทีความละเอียดสูงกับกะโหลก (หลายชิ้นมาจากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ Duke Lemur Center) เพื่อสร้าง ดิจิทัล 3 มิติของ endocast ซึ่งเป็นแบบจำลองภายในกะโหลกที่ว่างเปล่า จากนั้นจึงวัดปริมาตรและพื้นที่ผิวของสมองส่วน neocortex ของทั้งไพรเมตที่มีชีวิตและฟอสซิลจากยุค Eocene ถึง Miocene

ทำไมการมองเห็นจึงสำคัญ? สองข้อสันนิษฐานหลัก

Kay ชี้ถึงสองสาเหตุหลักที่แรงคัดเลือกตามธรรมชาติอาจเน้นไปที่การมองเห็น: ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของการสื่อสารทางสังคม (เช่น การอ่านสีหน้าและท่าทาง) และ การหาอาหารที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ทั้งสองอย่างล้วนสร้างแรงกดดันทางวิวัฒนาการที่รุนแรงต่อสมองส่วนประมวลผลภาพ

สรุป

สมอง neocortex ที่ขยายใหญ่ขึ้นของไพรเมต รวมถึงของมนุษย์นั้น แท้จริงแล้วเป็น การปรับตัวที่ขับเคลื่อนโดยการมองเห็น ไม่ใช่ผลจากการขยายตัวของสมองส่วนหน้าที่เกี่ยวข้องกับความคิด สมองส่วนหน้าโตขึ้นเพราะสมองทั้งก้อนโตขึ้น ในขณะที่ส่วนประมวลผลภาพต่างหากที่เปลี่ยนแปลงอย่างไม่สมส่วน รูปแบบนี้ปรากฏให้เห็นแล้วในฟอสซิลที่มีอายุมากกว่า 33 ล้านปี