Il cervello ha subito alcuni notevoli cambiamenti nel corso della sua evoluzione. I cervelli più primitivi sono poco più che ammassi di cellule raggruppate nella parte anteriore dell’organismo. Queste cellule elaborano le informazioni ricevute dagli organi di senso situati anch’essi nella testa.

Gli esseri umani hanno il cervello più grande in proporzione alle dimensioni del corpo di qualsiasi altro essere vivente.

Con il tempo, i cervelli si sono evoluti. I cervelli degli animali vertebrati si sono sviluppati sia in dimensioni che in sofisticazione. Gli esseri umani hanno il cervello più grande in proporzione alle loro dimensioni corporee di tutti gli esseri viventi, ma anche il più complesso. Diverse regioni del cervello sono diventate specializzate con strutture e funzioni distinte. Per esempio, il cervelletto è coinvolto nel movimento e nella coordinazione, mentre la corteccia cerebrale è coinvolta nella memoria, nel linguaggio e nella coscienza.

Il comportamento può influenzare il successo di una specie, quindi è stato modellato dall’evoluzione.

Comprendendo come si è evoluto il cervello umano, i ricercatori sperano di identificare la base biologica dei comportamenti che distinguono gli uomini dagli altri animali. Il comportamento può influenzare il successo di una specie, quindi è ragionevole supporre che i comportamenti umani siano stati modellati dall’evoluzione. Capire la biologia del cervello può anche far luce su molte condizioni legate al comportamento umano, come la depressione, l’autismo e la schizofrenia.

Dimensioni del cervello e intelligenza

Il cervello umano è circa quattro volte più grande di quello di uno scimpanzé e circa 15 volte più grande di quello di un topo.

Se si mettesse il cervello di un topo, quello di uno scimpanzé e quello di un uomo uno accanto all’altro e li si confrontasse, potrebbe sembrare ovvio il motivo per cui le specie hanno diverse capacità intellettuali. Il cervello umano è circa quattro volte più grande di quello dello scimpanzé e circa 15 volte più grande di quello del topo. Anche tenendo conto delle differenze nelle dimensioni del corpo, gli esseri umani hanno cervelli insolitamente grandi.

Più grande non è sempre meglio

Ma la dimensione non è tutta la storia. Gli studi hanno dimostrato che non c’è una relazione particolarmente forte tra le dimensioni del cervello e l’intelligenza negli esseri umani. Questo è ulteriormente rafforzato quando confrontiamo il cervello umano con quello di Neanderthal. Poiché oggi non esistono cervelli di Neanderthal, gli scienziati devono studiare l’interno dei crani fossili per capire i cervelli che c’erano dentro. Il cervello dei Neanderthal era grande quanto il nostro, anzi probabilmente più grande.

I crani degli esseri umani moderni, sebbene generalmente più grandi di quelli dei nostri antenati precedenti, sono anche di forma diversa. Questo suggerisce che il cervello moderno ha una forma meno fissa di quello degli esseri umani precedenti e può essere influenzato nel corso della sua vita da fattori ambientali o genetici (questo è chiamato plasticità).

Ci sono alcune differenze interessanti quando si confronta il modello di crescita del cervello negli esseri umani con gli scimpanzé, i nostri parenti viventi più vicini. Entrambi i cervelli crescono costantemente nei primi anni, ma la forma del cervello umano cambia significativamente durante il primo anno di vita. Durante questo periodo, il cervello in via di sviluppo raccoglierà informazioni dal suo ambiente, fornendo l’opportunità al mondo esterno di plasmare i circuiti neurali in crescita.

Un’analisi del cranio di un bambino di Neanderthal ha dimostrato che i loro modelli di crescita erano più simili allo scimpanzé che all’uomo moderno. Questo suggerisce che anche se i cervelli degli esseri umani moderni e dei Neanderthal hanno raggiunto una dimensione simile in età adulta, questo è stato raggiunto attraverso diversi modelli di crescita in diverse regioni del cervello.

Un vincolo importante sulle dimensioni del cervello umano è il cinto pelvico, che (nelle femmine) deve fare i conti con le esigenze di far nascere un bambino con la testa grossa. Gli esseri umani si sono evoluti per estendere il periodo in cui il cervello cresce per includere il periodo dopo la nascita. Questa sottile differenza nello sviluppo iniziale potrebbe aver avuto grandi implicazioni per la nostra sopravvivenza.

Linguaggio e sviluppo del cervello

Il linguaggio è probabilmente la caratteristica chiave che ci distingue dagli altri animali. Grazie alle nostre sofisticate abilità linguistiche, possiamo trasmettere informazioni in modo rapido ed efficiente agli altri membri della nostra specie. Possiamo coordinare ciò che facciamo e pianificare le azioni, cose che avrebbero fornito un grande vantaggio all’inizio della nostra evoluzione.

Per capire ciò che qualcuno sta dicendo abbiamo bisogno di rilevare il suo discorso e trasmettere queste informazioni al cervello.

Il linguaggio è complesso e stiamo solo iniziando a capire le sue varie componenti. Per esempio, dobbiamo considerare gli aspetti sensoriali del linguaggio. Per capire quello che qualcuno sta dicendo abbiamo bisogno di rilevare il suo discorso e trasmettere queste informazioni al cervello. Il cervello deve poi elaborare questi segnali per dargli un senso. Parti del nostro cervello hanno a che fare con la sintassi (come l’ordine delle parole influisce sul significato) e la semantica (ciò che le parole significano effettivamente).

Anche la memoria è molto importante perché dobbiamo ricordare il significato delle parole. Poi c’è l’intero sistema di vocalizzazione che è coinvolto nell’elaborare ciò che vogliamo dire e assicurarci di dirlo chiaramente coordinando i muscoli per fare i giusti rumori.

Alcuni uccelli sono mimici di talento ma non potresti avere una conversazione con un Mynah!

Studiare il linguaggio confrontando diverse specie è difficile perché nessun altro animale si avvicina alle nostre capacità linguistiche. Alcuni uccelli sono mimici di talento, ma non si potrebbe avere una conversazione con un uccello Mynah! Anche quando i nostri parenti più vicini, gli scimpanzé, vengono cresciuti in famiglie umane, non acquisiscono mai abilità linguistiche verbali. Anche se gli scimpanzé possono imparare a capire il nostro linguaggio e usare simboli “grafici”, mostrano poca inclinazione a comunicare qualcosa di diverso dalle informazioni di base, come le richieste di cibo. Gli esseri umani, al contrario, sembrano essere comunicatori compulsivi.

Un gene maestro per il linguaggio?

Forse la più grande intuizione sull’evoluzione del linguaggio è venuta dal lavoro sul gene FOXP2. Questo gene gioca un ruolo chiave nel linguaggio e nella vocalizzazione e ci permette di esplorare i cambiamenti alla base dell’evoluzione del linguaggio complesso.

Il gene FOXP2 è stato scoperto da Simon Fisher, Anthony Monaco e colleghi dell’Università di Oxford nel 2001. Si sono imbattuti nel gene attraverso i loro studi di campioni di DNA di una famiglia con particolari difficoltà di linguaggio e di parola. Circa 15 membri della famiglia, attraverso tre generazioni, erano in grado di capire perfettamente le parole parlate, ma avevano difficoltà a mettere insieme le parole per formare una risposta. Il modello in cui questa condizione è stata ereditata, ha suggerito che si trattava di una condizione dominante di un singolo gene (una copia del gene alterato era sufficiente per interrompere le loro abilità linguistiche complessive). I ricercatori hanno identificato l’area del genoma che probabilmente contiene il gene interessato, ma non sono stati in grado di identificare la mutazione del gene specifico all’interno di questa regione.

Hanno poi avuto un colpo di fortuna, sotto forma di un altro bambino non collegato con sintomi molto simili. Esaminando il DNA di questo bambino hanno identificato un riarrangiamento cromosomico che ha tagliato un gene nella regione del DNA in cui si sospettava fosse il gene mutato. Questo gene era FOXP2. Dopo aver sequenziato il gene FOXP2 nella famiglia, hanno trovato una mutazione specifica nel gene che era condivisa da tutti i membri della famiglia affetti. Questo ha confermato l’importanza di FOXP2 nel linguaggio umano.

Le mutazioni nel gene FOXP2 interferiscono con la parte del cervello responsabile dello sviluppo del linguaggio.

Simon e i suoi colleghi hanno continuato a caratterizzare FOXP2 come un ‘master controller’, che regola l’attività di molti geni diversi in diverse aree del cervello. Un ruolo chiave è nella crescita delle cellule nervose e le connessioni che fanno con altre cellule nervose durante l’apprendimento e lo sviluppo. Le mutazioni nel gene FOXP2 interferiscono con la parte del cervello responsabile dello sviluppo del linguaggio, portando ai problemi di linguaggio visti in questa famiglia.

L’evoluzione di FOXP2

Il gene FOXP2 è altamente conservato tra le specie. Questo significa che il gene ha una sequenza di DNA molto simile nelle diverse specie, suggerendo che non si è evoluto molto nel tempo. La proteina FOXP2 nel topo differisce dalla versione umana solo di tre aminoacidi. La versione dello scimpanzé differisce da quella umana solo di due aminoacidi. Questi due cambiamenti negli aminoacidi possono essere passi chiave nell’evoluzione del linguaggio negli esseri umani.

Quale differenza fanno questi piccoli cambiamenti di sequenza nella funzionalità della proteina FOXP2? Gli studi con i topi mostrano che cambiare la versione del topo del gene FOXP2 con la stessa sequenza della versione umana ha solo effetti sottili. In particolare, i cuccioli di topo risultanti sono essenzialmente normali, ma mostrano sottili cambiamenti nella frequenza delle loro vocalizzazioni acute. Mostrano anche cambiamenti distintivi al cablaggio in alcune parti del loro cervello.

Da questi studi gli scienziati hanno concluso che FOXP2 è coinvolto nella capacità del cervello di imparare sequenze di movimenti. Negli esseri umani questo si è tradotto nei complessi movimenti muscolari necessari per produrre i suoni del linguaggio, mentre in altre specie potrebbe avere un ruolo diverso, coordinando altri movimenti.

FOXP2 regola molti altri geni nel corpo e l’evoluzione sembra aver favorito un sottoinsieme di questi, in particolare negli europei. I geni regolati da FOXP2 sono importanti non solo nello sviluppo del cervello, ma svolgono anche ruoli importanti nella riproduzione umana e nell’immunità.

FOXP2 e i Neanderthal

I Neanderthal potrebbero aver avuto una certa capacità di parlare e comunicare.

I Neanderthal sono stati generalmente caratterizzati come una specie grande e brutale con poco o nessun sviluppo intellettuale, sociale o culturale. Tuttavia, il fatto che avessero lo stesso gene FOXP2 degli esseri umani moderni suggerisce che i Neanderthal potrebbero aver avuto una certa capacità di parlare e comunicare.

Vari filoni di prove hanno contribuito a stabilire un quadro di come i Neanderthal potrebbero aver vissuto e comunicato. Le registrazioni archeologiche suggeriscono che probabilmente vivevano in piccoli gruppi e, a causa delle loro elevate esigenze energetiche, passavano la maggior parte del loro tempo a cacciare.

È improbabile che i Neanderthal abbiano sviluppato gruppi sociali legati da una comunicazione efficace. Questo probabilmente perché non avevano le abilità mentali chiave necessarie per stabilire e mantenere i gruppi sociali. Il pensiero ricorsivo (pensare al pensiero), la teoria della mente (apprezzare cosa sta succedendo nella testa di qualcun altro) e l’inibizione delle reazioni impulsive (essere in grado di controllare gli impulsi) sono tutti elementi importanti per il successo delle interazioni sociali. È interessante notare che le lesioni cerebrali e i disturbi dello sviluppo, come l’autismo, possono interferire con queste capacità e abilità sociali negli esseri umani.

Questa prova suggerisce che il cervello di Neanderthal potrebbe non essere stato cablato per sostenere una comunicazione efficace e abilità diplomatiche. Sarebbe stato estremamente difficile andare d’accordo con loro! Il cervello dei Neanderthal era probabilmente più adatto a massimizzare le loro capacità visive. Avrebbero usato i loro occhi sovradimensionati e il loro grande cervello per sopravvivere e cacciare nei livelli di luce più bassi in Europa. Questo avrebbe limitato lo spazio disponibile nel cervello per sviluppare i sistemi necessari per la comunicazione e le interazioni sociali. Tuttavia, le loro regioni cerebrali sociali più piccole potrebbero aver permesso loro di stabilire reti sociali più piccole che potrebbero aver migliorato le loro possibilità di sopravvivenza nel duro ambiente europeo.

Questa pagina è stata aggiornata l’ultima volta il 2019-06-20

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