Зір, а не лобова частка: нове дослідження переписує еволюцію мозку приматів

Дослідники використали мікро-КТ сканування черепів сучасних та викопних приматів, що охоплюють 56 мільйонів років, щоб створити цифрові 3D-ендокасти — моделі внутрішньої порожнини черепа . Результати показали, що головним рушієм збільшення неокортексу був зір, а не зростання лобової частки .

Лобові частки зростали передбачувано, а не незалежно

У всіх групах приматів — від тупай до людини — лобова частка зберігала сталу пропорцію відносно загального розміру мозку . Не було виявлено доказів різкого, незалежного збільшення лобової частки, яке пропонували попередні дослідження .

«Все — від людини до тупай — знаходиться на одній лінії: відносно розміру мозку, пропорція лобової частки є сталою», — зазначив провідний автор Річард Ф. Кей .

Іншими словами, якби мозок тупаї збільшили до розміру людського мозку, його лобова частка мала б таку саму пропорцію, як і в нас. Лобова частка зростала просто тому, що зростав увесь мозок, а не через якийсь особливий еволюційний тиск.

Зорові зони розширювалися швидко та непропорційно

У той час як лобова частка залишалася пропорційною, інші ділянки мозку зазнавали кардинальних змін. Потилична, тім'яна та скронева частки — зони, які обробляють зорову інформацію, — розширювалися швидко та непропорційно у довгоп'ятів (tarsiers) та антропоїдів (monkeys, apes, humans) .

Це розширення відбувалося паралельно зі збільшенням отвору зорового нерва (optic foramen) — кісткового отвору, через який зоровий нерв проходить до мозку. Оскільки нерви не скам'яніють, дослідники використовували розмір отвору як показник обсягу візуальної інформації . У довгоп'ятів та антропоїдів отвори були найбільшими, а неокортекс — найбільш «зорієнтованим» на зір .

Примітно, що зорові ділянки мозку зростали навіть швидше, ніж нерв, що живить їх. Це означає, що невелике збільшення візуальної інформації призводило до значного розширення мозкової тканини .

Великий мозок антропоїдів — стародавня риса, пов'язана із зором

Характерний великий мозок мавп, людиноподібних мавп і людей є стародавньою рисою, яка сягає щонайменше 33 мільйонів років тому . Він пов'язаний з еволюцією гострого зору — адаптацій, таких як центральна ямка сітківки (fovea) та кістковий захист ока, — а не з окремим збільшенням «мислячої» лобової кори .

Як проводилося дослідження

Оскільки м'які тканини мозку не скам'яніють, команда використала високороздільне мікро-КТ сканування черепів, багато з яких зберігаються в Музеї природничої історії Центру лемурів Дьюка, щоб створити цифрові 3D-ендокасти . Потім вони виміряли об'єми та площі поверхні ділянок неокортексу як у сучасних, так і у викопних приматів епохи еоцену та міоцену .

Чому зір? Дві основні гіпотези

Річард Кей зазначив дві основні можливості, чому обробка зорової інформації зазнала такого сильного еволюційного тиску: зростання складності соціальної комунікації (читання виразів обличчя, жестів) та ефективніший пошук їжі . Обидва фактори могли створити потужний природний відбір на користь зорових ділянок мозку.

Висновок

Збільшений неокортекс приматів, включаючи наш власний, є, по суті, адаптацією, зумовленою зором, а не продуктом когнітивного розширення лобової частки. Лобова частка зростала лише тому, що зростав увесь мозок, тоді як саме зорові ділянки змінювалися непропорційно — ця закономірність простежується у викопних рештках віком понад 33 мільйони років .