Het brein heeft in de loop van zijn evolutie een aantal opmerkelijke veranderingen ondergaan. De meest primitieve hersenen zijn niet veel meer dan een groepje cellen aan de voorkant van het organisme. Deze cellen verwerken de informatie die zij ontvangen van de zintuigen die zich ook aan het hoofd bevinden.

De mens heeft het grootste brein in verhouding tot zijn lichaamsgrootte van alle levende wezens.

In de loop der tijd zijn de hersenen geëvolueerd. De hersenen van gewervelde dieren hebben zich zowel in grootte als in verfijning ontwikkeld. De mens heeft de grootste hersenen in verhouding tot zijn lichaamsgrootte van alle levende wezens, maar ook de meest complexe. Verschillende delen van de hersenen zijn gespecialiseerd en hebben verschillende structuren en functies. Zo is het cerebellum betrokken bij beweging en coördinatie, terwijl de hersenschors betrokken is bij geheugen, taal en bewustzijn.

Gedrag kan van invloed zijn op het succes van een soort, dus zijn gevormd door de evolutie.

Door te begrijpen hoe het menselijk brein is geëvolueerd, hopen onderzoekers de biologische basis te identificeren van de gedragingen die mensen onderscheiden van andere dieren. Gedrag kan van invloed zijn op het succes van een soort, dus is het redelijk om aan te nemen dat het menselijk gedrag door de evolutie is gevormd. Inzicht in de biologie van de hersenen kan ook enig licht werpen op veel aandoeningen die verband houden met menselijk gedrag, zoals depressie, autisme en schizofrenie.

Hersengrootte en intelligentie

Het menselijk brein is ongeveer vier keer groter dan dat van een chimpansee en ongeveer 15 keer groter dan dat van een muis.

Als je een muizenbrein, een chimpanseebrein en een mensenbrein naast elkaar zou leggen en ze zou vergelijken, zou het voor de hand liggen waarom de soorten verschillende intellectuele vermogens hebben. Het menselijk brein is ongeveer vier keer groter dan dat van een chimpansee en ongeveer 15 keer groter dan dat van een muis. Zelfs rekening houdend met verschillen in lichaamsgrootte, hebben mensen ongewoon grote hersenen.

Groter is niet altijd beter

Maar grootte is niet het hele verhaal. Studies hebben aangetoond dat er geen bijzonder sterk verband bestaat tussen hersenomvang en intelligentie bij de mens. Dit wordt nog versterkt wanneer we het menselijk brein vergelijken met dat van de Neanderthaler. Omdat er vandaag geen Neanderthalerhersenen bestaan, moeten wetenschappers de binnenkant van fossiele schedels bestuderen om te begrijpen welke hersenen erin zaten. Het Neanderthalerbrein was even groot als het onze, in feite waarschijnlijk groter.

De schedels van de moderne mens zijn weliswaar in het algemeen groter dan die van onze vroegere voorouders, maar ook anders van vorm. Dit suggereert dat de moderne hersenen minder een vaste vorm hebben dan die van vroegere mensen en tijdens hun leven kunnen worden beïnvloed door omgevings- of genetische factoren (dit wordt plasticiteit genoemd).

Er zijn een aantal interessante verschillen wanneer we het patroon van de hersengroei bij mensen vergelijken met die bij chimpansees, onze meest naaste levende verwanten. Beide hersenen groeien gestaag in de eerste jaren, maar de vorm van de menselijke hersenen verandert aanzienlijk tijdens het eerste levensjaar. Tijdens deze periode pikt het zich ontwikkelende brein informatie op uit zijn omgeving, waardoor de buitenwereld de kans krijgt de groeiende neurale circuits te vormen.

Een analyse van de schedel van een Neanderthaler-kind heeft aangetoond dat hun groeipatronen meer leken op die van de chimpansee dan op die van de moderne mens. Dit suggereert dat, hoewel de hersenen van moderne mensen en Neanderthalers op volwassen leeftijd een vergelijkbare grootte bereikten, dit werd bereikt door verschillende groeipatronen in verschillende delen van de hersenen.

Een belangrijke beperking voor de menselijke hersengrootte is de bekkengordel, die (bij vrouwen) te maken heeft met de eisen van het ter wereld brengen van een baby met een groot hoofd. De mens is zo geëvolueerd dat de periode waarin de hersenen groeien, wordt uitgebreid met de periode na de geboorte. Dit subtiele verschil in vroege ontwikkeling kan grote gevolgen hebben gehad voor onze overleving.

Taal en hersenontwikkeling

Taal is waarschijnlijk het belangrijkste kenmerk dat ons onderscheidt van andere dieren. Dankzij onze verfijnde taalvaardigheden kunnen wij snel en efficiënt informatie overbrengen aan andere leden van onze soort. Wij kunnen wat wij doen coördineren en acties plannen, dingen die al vroeg in onze evolutie een groot voordeel zouden zijn geweest.

Om te begrijpen wat iemand zegt, moeten wij zijn spraak waarnemen en deze informatie naar de hersenen overbrengen.

Taal is complex en wij beginnen nog maar net de verschillende componenten ervan te begrijpen. Zo moeten we bijvoorbeeld rekening houden met de zintuiglijke aspecten van taal. Om te begrijpen wat iemand zegt, moeten we zijn spraak waarnemen en deze informatie naar de hersenen zenden. De hersenen moeten deze signalen dan verwerken om er een betekenis aan te geven. Delen van onze hersenen moeten zich bezighouden met syntaxis (hoe de volgorde van woorden de betekenis beïnvloedt) en semantiek (wat de woorden eigenlijk betekenen).

Het geheugen is ook erg belangrijk omdat we moeten onthouden wat woorden betekenen. Dan is er nog het hele vocalisatiesysteem dat betrokken is bij het uitwerken van wat we willen zeggen en ervoor zorgt dat we het duidelijk zeggen door de spieren te coördineren om de juiste geluiden te maken.

Sommige vogels zijn getalenteerde mimics, maar je zou geen gesprek kunnen voeren met een Mynah vogel!

Studie van taal door verschillende soorten te vergelijken is moeilijk omdat geen andere dieren in de buurt komen van onze taalvaardigheden. Sommige vogels zijn getalenteerde imitators, maar je zou geen gesprek kunnen voeren met een Mynah vogel! Zelfs wanneer onze naaste verwanten, chimpansees, in mensenfamilies worden grootgebracht, verwerven zij nooit verbale taalvaardigheden. Hoewel chimpansees onze taal kunnen leren begrijpen en ‘grafische’ symbolen kunnen gebruiken, tonen zij weinig neiging om iets anders te communiceren dan basisinformatie, zoals verzoeken om voedsel. Mensen daarentegen lijken dwangmatige communicatoren te zijn.

Een meester-gen voor taal?

Misschien wel het grootste inzicht in de evolutie van taal is voortgekomen uit het werk aan het FOXP2-gen. Dit gen speelt een sleutelrol bij taal en vocalisatie en stelt ons in staat de veranderingen te onderzoeken die ten grondslag liggen aan de evolutie van complexe taal.

Het FOXP2-gen werd voor het eerst ontdekt door Simon Fisher, Anthony Monaco en collega’s aan de Universiteit van Oxford in 2001. Zij ontdekten het gen door hun studie van DNA-monsters van een familie met opvallende spraak- en taalmoeilijkheden. Ongeveer 15 leden van de familie, verspreid over drie generaties, waren in staat om gesproken woorden perfect te begrijpen, maar hadden moeite om woorden aan elkaar te rijgen om een antwoord te vormen. Het patroon waarin deze aandoening werd overgeërfd, suggereerde dat het om een dominante enkel-gen aandoening ging (één kopie van het veranderde gen was voldoende om hun algemene taalvaardigheden te verstoren). De onderzoekers identificeerden het gebied van het genoom dat waarschijnlijk het aangetaste gen bevatte, maar waren niet in staat de specifieke genmutatie binnen dit gebied te identificeren.

Toen hadden ze een gelukstreffer, in de vorm van een ander niet-verwant kind met zeer vergelijkbare symptomen. Kijkend naar het DNA van dit kind identificeerden zij een chromosoomherschikking die een gen doorsneed in het gebied van het DNA waar zij vermoedden dat het gemuteerde gen zich bevond. Dit gen was FOXP2. Na sequentiebepaling van het FOXP2-gen in de familie vonden zij een specifieke mutatie in het gen die werd gedeeld door alle getroffen familieleden. Dit bevestigde het belang van FOXP2 voor de menselijke taal.

Mutaties in het FOXP2-gen verstoren het deel van de hersenen dat verantwoordelijk is voor de taalontwikkeling.

Simon en zijn collega’s gingen verder met het karakteriseren van FOXP2 als een ‘master controller’, die de activiteit van veel verschillende genen in verschillende gebieden van de hersenen regelt. Een sleutelrol is weggelegd voor de groei van zenuwcellen en de verbindingen die zij leggen met andere zenuwcellen tijdens het leerproces en de ontwikkeling. Mutaties in het FOXP2-gen verstoren het deel van de hersenen dat verantwoordelijk is voor de taalontwikkeling, wat leidt tot de taalproblemen die in deze familie voorkomen.

De evolutie van FOXP2

Het FOXP2-gen is sterk geconserveerd tussen soorten. Dit betekent dat het gen een zeer vergelijkbare DNA-sequentie heeft in verschillende soorten, wat suggereert dat het niet veel geëvolueerd is in de loop van de tijd. Het FOXP2 eiwit in de muis verschilt slechts drie aminozuren van de menselijke versie. De chimpansee-versie verschilt slechts twee aminozuren van de menselijke versie. Deze twee veranderingen in aminozuren kunnen belangrijke stappen zijn in de evolutie van taal bij de mens.

Wat voor verschil maken deze kleine veranderingen in sequentie voor de functionaliteit van het FOXP2 eiwit? Studies met muizen tonen aan dat het veranderen van de muizenversie van het FOXP2-gen om dezelfde sequentie te hebben als de menselijke versie slechts subtiele effecten heeft. Opmerkelijk is dat de resulterende muizenpups in wezen normaal zijn, maar subtiele veranderingen vertonen in de frequentie van hun hoge stemgeluiden. Zij vertonen ook kenmerkende veranderingen in de bedrading van bepaalde delen van hun hersenen.

Uit deze studies hebben wetenschappers geconcludeerd dat FOXP2 betrokken is bij het vermogen van de hersenen om reeksen bewegingen te leren. Bij de mens heeft dit zich vertaald in de complexe spierbewegingen die nodig zijn om de klanken voor de spraak voort te brengen, terwijl het bij andere diersoorten een andere rol kan spelen, namelijk het coördineren van andere bewegingen.

FOXP2 reguleert vele andere genen in het lichaam en de evolutie lijkt ook een subset van deze genen te hebben bevoordeeld, vooral bij Europeanen. FOXP2 gereguleerde genen zijn niet alleen belangrijk bij de ontwikkeling van de hersenen, maar spelen ook een belangrijke rol bij de menselijke voortplanting en immuniteit.

FOXP2 en de Neanderthalers

Neanderthalers kunnen enig vermogen tot spraak en communicatie hebben gehad.

Neanderthalers zijn over het algemeen gekarakteriseerd als een grote, brute soort met weinig of geen intellectuele, sociale of culturele ontwikkeling. Het feit dat zij hetzelfde FOXP2-gen hadden als de moderne mens, wijst er echter op dat de Neanderthalers wellicht enig vermogen tot spraak en communicatie bezaten.

Verschillende bewijzen hebben bijgedragen tot een beeld van hoe de Neanderthalers geleefd en gecommuniceerd zouden kunnen hebben. Archeologische vondsten wijzen erop dat zij waarschijnlijk in kleine groepen leefden en vanwege hun grote energiebehoefte het grootste deel van hun tijd besteedden aan jagen.

Het is onwaarschijnlijk dat Neanderthalers sociale groepen hebben ontwikkeld die door effectieve communicatie met elkaar verbonden waren. Dit komt waarschijnlijk omdat zij niet beschikten over de belangrijkste mentale vaardigheden die nodig zijn om sociale groepen te vormen en in stand te houden. Recursief denken (denken over denken), theory of mind (inschatten wat er in het hoofd van een ander omgaat) en inhibitie van impulsieve reacties (impulsen kunnen beheersen) zijn allemaal belangrijke elementen voor succesvolle sociale interacties. Interessant is dat hersenletsel en ontwikkelingsstoornissen, zoals autisme, deze vermogens en sociale vaardigheden bij mensen kunnen verstoren.

Dit bewijs suggereert dat het Neanderthalerbrein wellicht niet was toegerust om effectieve communicatie en diplomatieke vaardigheden te ondersteunen. Ze zouden uiterst moeilijk zijn geweest om mee om te gaan! De Neanderthaler hersenen was waarschijnlijk beter aangepast aan hun visuele vermogens te maximaliseren. Zij gebruikten hun grote ogen en grote hersenen om te overleven en te jagen bij weinig licht in Europa. Dit zou de beschikbare ruimte in de hersenen beperken om de systemen te ontwikkelen die nodig zijn voor communicatie en sociale interacties. Hun kleinere sociale hersengebieden zouden hen echter in staat hebben kunnen stellen kleinere sociale netwerken op te zetten, wat hun overlevingskansen in de barre Europese omgeving zou kunnen hebben verbeterd.

Deze pagina is voor het laatst bijgewerkt op 2019-06-20