Hjärnan har genomgått en del anmärkningsvärda förändringar under sin utveckling. De mest primitiva hjärnorna är inte mycket mer än kluster av celler som ligger hopklumpade på framsidan av en organism. Dessa celler bearbetar information som tas emot från sinnesorgan som också är placerade vid huvudet.

Människan har den största hjärnan i förhållande till sin kroppsstorlek av alla levande varelser.

Med tiden har hjärnorna utvecklats. Hjärnorna hos ryggradsdjur har utvecklats i både storlek och sofistikering. Människan har den största hjärnan i förhållande till sin kroppsstorlek av alla levande varelser, men också den mest komplexa. Olika regioner i hjärnan har blivit specialiserade med distinkta strukturer och funktioner. Till exempel är lillhjärnan involverad i rörelse och samordning, medan hjärnbarken är involverad i minne, språk och medvetande.

Beteenden kan påverka en arts framgång och har därför formats av evolutionen.

För att förstå hur människans hjärna har utvecklats hoppas forskarna kunna identifiera den biologiska grunden för de beteenden som skiljer människan från andra djur. Beteenden kan påverka en arts framgång, så det är rimligt att anta att människans beteenden har formats av evolutionen. Att förstå hjärnans biologi kan också kasta ljus över många tillstånd som är kopplade till mänskligt beteende, t.ex. depression, autism och schizofreni.

Hjärnans storlek och intelligens

Den mänskliga hjärnan är cirka fyra gånger större än en schimpans hjärna och cirka 15 gånger större än en mushjärna.

Om du skulle lägga en mushjärna, en schimpanshjärna och en människohjärna bredvid varandra och jämföra dem kan det tyckas uppenbart varför arterna har olika intellektuella förmågor. Människans hjärna är cirka fyra gånger större än schimpansens och cirka 15 gånger större än musens. Även om man tar hänsyn till skillnader i kroppsstorlek har människan ovanligt stora hjärnor.

Större är inte alltid bättre

Men storleken är inte hela sanningen. Studier har visat att det inte finns något särskilt starkt samband mellan hjärnstorlek och intelligens hos människor. Detta förstärks ytterligare när vi jämför människans hjärna med neandertalarnas hjärna. Eftersom det idag inte finns några neandertalhjärnor måste forskarna studera insidan av fossila skallar för att förstå vilka hjärnor som fanns inuti. Neandertalshjärnan var lika stor som vår, i själva verket förmodligen större.

Den moderna människans skallar, även om de generellt sett är större än våra tidigare förfäders skallar, har också en annan form. Detta tyder på att den moderna hjärnan har en mindre fast form än de tidigare människornas och kan påverkas under sin livstid av miljö- eller genetiska faktorer (detta kallas plasticitet).

Det finns några intressanta skillnader när vi jämför mönstret för hjärnans tillväxt hos människor med schimpanser, våra närmaste levande släktingar. Båda hjärnorna växer stadigt under de första åren, men formen på människans hjärna förändras avsevärt under det första levnadsåret. Under denna period tar den växande hjärnan upp information från sin omgivning vilket ger en möjlighet för omvärlden att forma de växande neurala kretsarna.

En analys av ett neandertalarbarns kranium har visat att deras tillväxtmönster liknade schimpanserna mer än de moderna människorna. Detta tyder på att även om hjärnorna hos moderna människor och neandertalare uppnådde en liknande storlek i vuxen ålder, uppnåddes detta genom olika tillväxtmönster i olika delar av hjärnan.

En viktig begränsning för människans hjärnstorlek är bäckenbältet, som (hos kvinnor) måste klara av kraven för att föda ett barn med stort huvud. Människan har utvecklats för att förlänga den period då hjärnan växer till att även omfatta perioden efter födseln. Denna subtila skillnad i den tidiga utvecklingen kan ha haft stora konsekvenser för vår överlevnad.

Språk och hjärnans utveckling

Språket är förmodligen den viktigaste egenskapen som skiljer oss från andra djur. Tack vare våra sofistikerade språkkunskaper kan vi förmedla information snabbt och effektivt till andra medlemmar av vår art. Vi kan samordna vad vi gör och planera handlingar, saker som skulle ha varit en stor fördel tidigt i vår evolution.

För att förstå vad någon säger måste vi uppfatta deras tal och överföra denna information till hjärnan.

Språket är komplext och vi har bara börjat förstå dess olika komponenter. Vi måste till exempel ta hänsyn till de sensoriska aspekterna av språket. För att förstå vad någon säger måste vi uppfatta deras tal och överföra denna information till hjärnan. Hjärnan måste sedan bearbeta dessa signaler för att göra dem begripliga. Delar av vår hjärna måste hantera syntax (hur ords ordningsföljd påverkar betydelsen) och semantik (vad orden faktiskt betyder).

Minnet är också mycket viktigt eftersom vi måste komma ihåg vad orden betyder. Sedan har vi hela vokaliseringssystemet som är involverat i att räkna ut vad vi vill säga och se till att vi säger det tydligt genom att samordna musklerna för att göra rätt ljud.

Vissa fåglar är begåvade imitatörer, men du skulle inte kunna föra en konversation med en Mynah-fågel!

Studera språket genom att jämföra olika arter är svårt, eftersom inga andra djur kommer i närheten av vår språkförmåga. Vissa fåglar är begåvade imitatörer men du skulle inte kunna föra ett samtal med en Mynah-fågel! Även när våra närmaste släktingar, schimpanser, växer upp i människofamiljer får de aldrig verbala språkkunskaper. Även om schimpanser kan lära sig att förstå vårt språk och använda ”grafiska” symboler visar de liten benägenhet att kommunicera något annat än grundläggande information, t.ex. begäran om mat. Människor verkar däremot vara tvångsmässiga kommunikatörer.

En huvudgen för språk?

Den kanske största insikten om språkets utveckling har kommit från arbetet med FOXP2-genen. Denna gen spelar en nyckelroll för språk och vokalisering och gör det möjligt för oss att utforska de förändringar som ligger till grund för utvecklingen av komplexa språk.

FoxP2-genen upptäcktes först av Simon Fisher, Anthony Monaco och kollegor vid Oxfords universitet 2001. De upptäckte genen genom sina studier av DNA-prover från en familj med tydliga tal- och språksvårigheter. Omkring 15 familjemedlemmar i tre generationer kunde förstå talade ord perfekt, men hade svårt att sätta ihop ord för att skapa ett svar. Mönstret för hur detta tillstånd ärvdes tyder på att det rörde sig om ett dominerande tillstånd med en enda gen (det räckte med en kopia av den förändrade genen för att störa deras allmänna språkförmåga). Forskarna identifierade det område i arvsmassan som sannolikt innehåller den drabbade genen, men kunde inte identifiera den specifika genmutationen inom detta område.

De hade sedan tur, i form av ett annat obesläktat barn med mycket liknande symtom. När de tittade på detta barns DNA identifierade de en kromosomomomvandling som skar igenom en gen i den region av DNA där de misstänkte att den muterade genen fanns. Denna gen var FOXP2. Efter att ha sekvenserat FOXP2-genen i familjen fann de en specifik mutation i genen som delades av alla de drabbade familjemedlemmarna. Detta bekräftade FOXP2:s betydelse för det mänskliga språket.

Mutationer i FOXP2-genen stör den del av hjärnan som ansvarar för språkutvecklingen.

Simon och hans kollegor fortsatte med att karaktärisera FOXP2 som en ”mastercontroller”, som reglerar aktiviteten hos många olika gener i flera områden i hjärnan. En viktig roll är tillväxten av nervceller och de förbindelser de skapar med andra nervceller under inlärning och utveckling. Mutationer i FOXP2-genen stör den del av hjärnan som ansvarar för språkutveckling, vilket leder till de språkproblem som ses i denna familj.

Evolutionen av FOXP2

FoxP2-genen är mycket bevarad mellan arter. Detta innebär att genen har en mycket likartad DNA-sekvens hos olika arter, vilket tyder på att den inte har utvecklats mycket över tid. FOXP2-proteinet i musen skiljer sig endast med tre aminosyror från den mänskliga versionen. Schimpansens version skiljer sig endast med två aminosyror från den mänskliga versionen. Dessa två förändringar i aminosyror kan vara viktiga steg i utvecklingen av språket hos människan.

Vilken skillnad gör dessa små förändringar i sekvensen för FOXP2-proteinets funktionalitet? Studier med möss visar att om man ändrar musversionen av FOXP2-genen så att den har samma sekvens som den mänskliga versionen har endast subtila effekter. Det är anmärkningsvärt att de musungar som blir resultatet är i stort sett normala, men de uppvisar subtila förändringar i frekvensen av sina höga röstlägen. De uppvisar också tydliga förändringar i ledningarna i vissa delar av hjärnan.

Utifrån dessa studier har forskarna dragit slutsatsen att FOXP2 är involverad i hjärnans förmåga att lära sig sekvenser av rörelser. Hos människor har detta översatts till de komplexa muskelrörelser som behövs för att producera ljud för tal, medan den hos andra arter kan ha en annan roll och samordna andra rörelser.

FOXP2 reglerar många andra gener i kroppen och evolutionen tycks ha gynnat en delmängd av dessa också, särskilt hos européer. FOXP2-reglerade gener är viktiga inte bara för hjärnans utveckling, utan spelar också en viktig roll för människans reproduktion och immunitet.

FOXP2 och neandertalmänniskorna

Neandertalmänniskorna kan ha haft en viss förmåga till tal och kommunikation.

Neandertalmänniskorna har generellt sett karaktäriserats som en stor, brutal art med liten eller ingen intellektuell, social eller kulturell utveckling. Det faktum att de hade samma FOXP2-gen som moderna människor tyder dock på att neandertalarna kan ha haft en viss förmåga till tal och kommunikation.

Flera olika bevis har bidragit till att skapa en bild av hur neandertalarna kan ha levt och kommunicerat. Arkeologiska dokument tyder på att de troligen levde i små grupper och att de på grund av sitt stora energibehov tillbringade större delen av sin tid med att jaga.

Neandertalmänniskor har troligen inte utvecklat sociala grupper som är bundna till varandra genom effektiv kommunikation. Detta beror troligen på att de saknade de viktiga mentala förmågor som behövs för att etablera och upprätthålla sociala grupper. Rekursivt tänkande (att tänka på att tänka), tanketeori (att uppskatta vad som pågår i någon annans huvud) och hämning av impulsiva reaktioner (att kunna kontrollera impulser) är alla viktiga delar för framgångsrika sociala interaktioner. Intressant nog kan hjärnskador och utvecklingsstörningar, t.ex. autism, störa dessa förmågor och sociala färdigheter hos människor.

Dessa bevis tyder på att neandertalarnas hjärna kanske inte var kopplad för att stödja effektiv kommunikation och diplomatiska färdigheter. De skulle ha varit extremt svåra att komma överens med! Neandertalarnas hjärna var förmodligen bättre anpassad för att maximera deras visuella förmåga. De skulle ha använt sina överdimensionerade ögon och stora hjärnor för att överleva och jaga i de lägre ljusnivåerna i Europa. Detta skulle begränsa det tillgängliga utrymmet i hjärnan för att utveckla de system som behövs för kommunikation och sociala interaktioner. Deras mindre sociala hjärnregioner kan dock ha gjort det möjligt för dem att upprätta mindre sociala nätverk, vilket kan ha förbättrat deras chanser att överleva i den hårda europeiska miljön.

Denna sida uppdaterades senast 2019-06-20