Warum sind Menschen so viel klüger als andere Primaten?
Suzana Herculano-Houzel verbrachte den größten Teil des Jahres 2003 damit, ein makabres Rezept zu perfektionieren – eine Formel für Gehirnsuppe. Manchmal fror sie das wackelige Gewebe in flüssigem Stickstoff ein und verflüssigte es dann in einem Mixer. Ein anderes Mal weichte sie es in Formaldehyd ein und pürierte es dann in Waschmittel, so dass ein glatter, rosafarbener Brei entstand.
Herculano-Houzel hatte einige Jahre zuvor ihren Doktortitel in Neurowissenschaften erworben und 2002 eine Stelle als Assistenzprofessorin an der Bundesuniversität von Rio de Janeiro in Brasilien angetreten. Sie hatte keine wirklichen finanziellen Mittel, kein eigenes Labor – nur ein paar Meter Arbeitsfläche, die sie sich von einem Kollegen geliehen hatte.
„Ich interessierte mich für Fragen, die man mit sehr wenig Geld und sehr wenig Technologie beantworten konnte“, erinnert sie sich. Und doch hatte sie eine kühne Idee. Mit etwas Mühe – und Glück – hoffte sie, mit ihrem Küchenmixer-Projekt etwas zu erreichen, was Wissenschaftler seit mehr als einem Jahrhundert beschäftigte: die Anzahl der Zellen im Gehirn zu zählen – nicht nur im menschlichen Gehirn, sondern auch in den Gehirnen von Marmosetten, Makaken, Spitzmäusen, Giraffen, Elefanten und Dutzenden anderer Säugetiere.
Ihre Methode mag zunächst leichtfertig destruktiv erscheinen. Wie sollte die Vernichtung eines so zerbrechlichen und komplexen Organs nützliche Erkenntnisse bringen? Doch 15 Jahre später hat die Arbeit von Herculano-Houzel und ihrem Team einige lang gehegte Vorstellungen über die Evolution des menschlichen Geistes auf den Kopf gestellt. Sie trägt dazu bei, die grundlegenden Konstruktionsprinzipien von Gehirnen und die biologische Grundlage der Intelligenz aufzudecken: warum einige große Gehirne zu einer erhöhten Intelligenz führen, während andere überhaupt keinen Nutzen bringen. Ihre Arbeit hat eine subtile Veränderung in der Gehirnorganisation aufgedeckt, die vor mehr als 60 Millionen Jahren stattfand, nicht lange nachdem sich die Primaten von ihren nagetierähnlichen Vettern abspalteten. Es mag eine winzige Veränderung gewesen sein, aber ohne sie hätte sich der Mensch niemals entwickeln können.
Die Fragen, die Herculano-Houzel zu beantworten versuchte, reichen mehr als 100 Jahre zurück, in eine Zeit, als Wissenschaftler gerade erst begannen, die Beziehung zwischen Gehirngröße und Intelligenz zu untersuchen.
Im August 1891 begannen Arbeiter, die für den niederländischen Anatomen Eugène Dubois arbeiteten, entlang eines steilen Flussufers auf der indonesischen Insel Java Gräben auszuheben. Dubois hoffte, Überreste früher Homininen zu finden.
Im Laufe von 15 Monaten wurden in Schichten aus Sandstein und gehärtetem Vulkankies die versteinerten Knochen von Elefanten und Nashörnern gefunden, vor allem aber die Schädeldecke, der linke Oberschenkelknochen und zwei Backenzähne eines menschenähnlichen Lebewesens, das vermutlich vor fast einer Million Jahren gestorben ist. Dieses Exemplar, das den Namen Pithecanthropus erectus und später Java-Mensch erhielt, wurde schließlich als das erste Exemplar des Homo erectus bekannt.
Dubois machte es sich zur Aufgabe, Rückschlüsse auf die Intelligenz dieses frühen Homininen zu ziehen. Aber er hatte nur drei Fragmente von scheinbar relevanten Informationen: die geschätzte Gehirngröße, die Statur und das Körpergewicht. Würde das ausreichen?
Zoologen war schon lange aufgefallen, dass, wenn sie verschiedene Tierarten verglichen, diejenigen mit größeren Körpern auch größere Gehirne hatten. Es schien, als ob das Verhältnis des Gehirngewichts zum Körpergewicht einem mathematischen Gesetz unterlag. Zunächst machte sich Dubois daran, dieses Gesetz zu ermitteln. Er sammelte die (von anderen Wissenschaftlern gemessenen) Gehirn- und Körpergewichte von mehreren Dutzend Tierarten und berechnete anhand dieser Daten die mathematische Rate, mit der die Gehirngröße im Verhältnis zur Körpergröße zunimmt. Diese Übung schien zu zeigen, dass das Gehirn bei allen Wirbeltieren im Verhältnis zur Körpergröße ähnlich schnell wächst.
Dubois schlussfolgerte, dass mit zunehmender Körpergröße auch das Gehirn aus Gründen der neuronalen Haushaltsführung wachsen muss: Größere Tiere bräuchten mehr Neuronen, um mit den zunehmenden Aufgaben, die ein größerer Körper mit sich bringt, Schritt zu halten. Er glaubte, dass diese Zunahme der Gehirngröße nichts zur Intelligenz beitragen würde. Schließlich hat eine Kuh ein Gehirn, das mindestens 200 Mal größer ist als das einer Ratte, aber sie scheint nicht intelligenter zu sein. Aber Abweichungen von dieser mathematischen Linie, dachte Dubois, würden die Intelligenz eines Tieres widerspiegeln. Arten mit größeren Gehirnen als den vorhergesagten wären überdurchschnittlich intelligent, während Arten mit kleineren Gehirnen als den vorhergesagten dümmer wären. Dubois‘ Berechnungen legten nahe, dass sein Javamann in der Tat ein schlaues Kerlchen war, mit einer relativen Gehirngröße – und Intelligenz – die irgendwo zwischen dem modernen Menschen und dem Schimpansen lag.
Dubois‘ Formel wurde später von anderen Wissenschaftlern überarbeitet, aber sein allgemeiner Ansatz, der als „allometrische Skalierung“ bekannt wurde, blieb bestehen. Modernere Schätzungen gehen davon aus, dass die Gehirnmasse von Säugetieren im Vergleich zur Körpermasse um einen Exponenten von zwei Dritteln zunimmt. Ein Dackel, der etwa 27-mal mehr wiegt als ein Eichhörnchen, sollte also ein etwa 9-mal größeres Gehirn haben – und das hat er auch. Dieses Konzept der allometrischen Skalierung prägte die Diskussion über die Beziehung zwischen Gehirn und Intelligenz für die nächsten hundert Jahre.
Aufgrund dieses einheitlichen Verhältnisses zwischen Körper- und Gehirnmasse entwickelten Wissenschaftler ein neues Maß, den sogenannten Enzephalisationsquotienten (EQ). Der EQ ist das Verhältnis zwischen der tatsächlichen Gehirnmasse einer Spezies und ihrer vorhergesagten Gehirnmasse. Er wurde zu einer weit verbreiteten Kurzform für Intelligenz. Wie erwartet lag der Mensch mit einem EQ von 7,4 bis 7,8 an der Spitze, gefolgt von anderen Hochleistungstieren wie Delfinen (etwa 5), Schimpansen (2,2 bis 2,5) und Totenkopfäffchen (etwa 2,3). Hunde und Katzen lagen mit einem EQ von etwa 1,0 bis 1,2 im Mittelfeld, während Ratten, Kaninchen und Ochsen mit Werten von 0,4 bis 0,5 das Schlusslicht bildeten. Diese Denkweise über Gehirne und Intelligenz war jahrzehntelang „sehr, sehr dominant“, sagt Evan MacLean, ein Evolutionsanthropologe an der Universität von Arizona in Tucson. „Es ist eine Art fundamentale Einsicht.“
Dieses Paradigma galt noch, als Herculano-Houzel in den 1990er Jahren die Graduiertenschule besuchte. „Die Intuition, die dahinter steckte, machte absolut Sinn“, sagt sie. Als sie in den frühen 2000er Jahren begann, Neuronen zu zählen, stellte sie sich vor, dass sie der Konversation lediglich eine weitere Ebene hinzufügen wollte. Sie erwartete nicht unbedingt, diese zu untergraben.
Anfang der 2000er Jahre hatten Wissenschaftler bereits seit Jahrzehnten Neuronen gezählt. Es war eine langsame, mühsame Arbeit, bei der man normalerweise Gehirngewebe in ultradünne, schinkenähnliche Scheiben schnitt und diese unter dem Mikroskop betrachtete. In der Regel zählten die Forscher Hunderte von Zellen pro Scheibe. Es war zeitaufwändig, genügend Neuronen zu zählen, um die durchschnittliche Anzahl der Zellen für eine einzelne Art zu schätzen, und die Ergebnisse waren oft unsicher. Jede Nervenzelle ist verzweigt wie eine gewundene Eiche; ihre Äste und Zweige überkreuzen sich mit denen anderer Zellen, so dass es schwierig ist, festzustellen, wo eine Zelle endet und eine andere beginnt.
Dieses Problem wollte Herculano-Houzel lösen. Anfang 2003 erkannte sie, dass die beste Möglichkeit, Nervenzellen im Gehirngewebe zu zählen, darin bestehen könnte, die Komplexität ganz zu beseitigen. Sie kam auf die Idee, dass jede Nervenzelle, egal wie verzweigt und verwinkelt sie ist, nur einen Kern enthalten sollte – die kleine Kugel, die die DNA der Zelle enthält. Sie musste nur einen Weg finden, das Hirngewebe aufzulösen und dabei die Zellkerne intakt zu lassen. Dann konnte sie die Kerne zählen, um herauszufinden, wie viele Zellen es gab; das wäre so einfach wie das Zählen von Steinen auf einem Schachbrett.
Nach 18 Monaten hatte sie sich auf ein Verfahren geeinigt, bei dem sie das Hirngewebe mit Formaldehyd härtete und dann vorsichtig mit Reinigungsmittel pürierte – sie drückte wiederholt einen Kolben in das Glasrohr und drehte ihn dabei, bis sie einen gleichmäßigen Brei hatte. Sie verdünnte die Flüssigkeit, drückte einen Tropfen davon auf einen Objektträger und betrachtete ihn durch ein Mikroskop. Eine Konstellation blauer Punkte lag verstreut in ihrem Blickfeld: die Zellkerne, die mit einem DNA-bindenden Farbstoff angeleuchtet wurden. Indem sie die Kerne mit einem zweiten Farbstoff färbte, der an spezielle Nervenproteine bindet, konnte sie zählen, wie viele von ihnen von Nervenzellen stammten – Zellen, die tatsächlich Informationen im Gehirn verarbeiten – und nicht von anderen Zelltypen, die im Hirngewebe vorkommen.
Herculano-Houzel zählte im Laufe von 15 Minuten ein paar hundert Nervenzellen; indem sie diese Zahl mit dem gesamten Flüssigkeitsvolumen multiplizierte, konnte sie eine völlig neue Information berechnen: Ein ganzes Rattenhirn enthält etwa 200 Millionen Nervenzellen.
Sie untersuchte Gehirne von fünf anderen Nagetieren, von der 40-Gramm-Maus bis zum 48-Kilogramm-Wasserschwein (dem größten Nagetier der Welt, das in Herculano-Houzels Heimatland Brasilien beheimatet ist). Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Anzahl der Neuronen mit zunehmender Größe und Gewicht der Gehirne von einer Nagetierart zur anderen langsamer wächst als die Masse des Gehirns selbst: Das Gehirn eines Wasserschweins ist 190-mal größer als das einer Maus, hat aber nur 22-mal so viele Neuronen.
Im Jahr 2006 bekam Herculano-Houzel dann bei einem Besuch bei Jon Kaas, einem Hirnforscher an der Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, die Gehirne von sechs Primatenarten in die Finger. Und hier wurde es noch interessanter.
Was Herculano-Houzel bei diesen Primaten fand, war völlig anders als bei Nagern. „Die Gehirne der Primaten hatten viel mehr Neuronen, als wir erwartet hatten“, sagt sie. „
Herculano-Houzel sah einen klaren mathematischen Trend bei diesen sechs heute lebenden Arten: Wenn sich das Primatengehirn von einer Art zur anderen vergrößert, steigt die Zahl der Neuronen schnell genug, um mit der wachsenden Gehirngröße Schritt zu halten. Das bedeutet, dass sich die Neuronen nicht aufblähen und mehr Platz beanspruchen, wie es bei Nagetieren der Fall ist. Stattdessen bleiben sie kompakt. Ein Eulenaffe, dessen Gehirn doppelt so groß ist wie das eines Seidenäffchens, hat sogar doppelt so viele Neuronen, während die Verdopplung der Größe eines Nagergehirns oft nur 20 bis 30 Prozent mehr Neuronen ergibt. Und ein Makakenaffe, dessen Gehirn 11-mal so groß ist wie das eines Seidenäffchens, hat 10-mal so viele Nervenzellen.
Die Annahme, dass die Gehirne der verschiedenen Säugetierarten gleich groß sind, „war ganz offensichtlich falsch“, sagt Herculano-Houzel. Die Gehirne von Primaten unterschieden sich stark von denen von Nagetieren.
Herculano-Houzel veröffentlichte diese ersten Ergebnisse mit Kaas und zwei weiteren Co-Autoren im Jahr 2007 für nichtmenschliche Primaten. Und 2009 bestätigte sie, dass dieses Muster von kleinhirnigen Primaten bis hin zum Menschen gilt: Mit rund 1 500 Gramm wiegt das menschliche Gehirn 190 Mal so viel wie das eines Seidenäffchens und enthält 134 Mal so viele Nervenzellen – insgesamt etwa 86 Milliarden. Ihre nachfolgenden Studien, die zwischen 2009 und 2017 veröffentlicht wurden, legen nahe, dass andere große Säugetiergruppen, wie Insektenfresser und Paarhufer (wie Schweine, Antilopen und Giraffen), dem nagetierähnlichen Skalierungsmuster folgen, wobei die Anzahl der Neuronen viel langsamer zunimmt als die Gehirnmasse. „Es gibt einen großen Unterschied zwischen Primaten und Nicht-Primaten“, sagt Herculano-Houzel, die 2016 an die Vanderbilt University wechselte.
Ihre Ergebnisse enthüllten nicht den genauen Evolutionsprozess, der zum modernen menschlichen Gehirn führte. Schließlich konnte sie nur die Gehirnzellen von Arten zählen, die heute existieren – und weil sie heute leben, sind sie keine Vorfahren des Menschen. Aber durch das Studium einer Vielzahl von Gehirnen, von klein bis groß, lernte Herculano-Houzel die Konstruktionsprinzipien von Gehirnen kennen. Sie kam zu dem Schluss, dass die Gehirne von Primaten und Nagetieren in ihrer Entwicklung sehr unterschiedlichen Zwängen unterworfen waren.
In der anthropologischen Gemeinschaft wurde ihre Arbeit positiv aufgenommen – wenn auch mit einem Hauch von Vorsicht. Robert Barton, ein Anthropologe, der sich an der Durham University in Großbritannien mit der Evolution des Gehirns und dem Verhalten von Menschen beschäftigt, ist davon überzeugt, dass die Neuronen in den Gehirnen von Primaten dichter gepackt sind als in denen anderer Säugetiere. Er ist jedoch noch nicht davon überzeugt, dass die mathematische Trendlinie – die Rate, mit der die Gehirne von Spezies zu Spezies neue Neuronen hinzufügen, während sie größer werden – bei Primaten größer ist als bei anderen Säugetieren. „Ich würde gerne mehr Daten sehen, bevor ich es ganz glaube“, sagt er. Er weist darauf hin, dass Herculano-Houzel bisher die Gehirne von etwa einem Dutzend von mehreren hundert bekannten Primatenarten untersucht hat.
Aber die Ergebnisse von Herculano-Houzel haben der konventionellen Weisheit bereits einen schweren Schlag versetzt. Wissenschaftler, die EQs berechneten, waren davon ausgegangen, dass sie Äpfel mit Äpfeln verglichen – dass das Verhältnis zwischen Gehirngröße und Anzahl der Neuronen bei allen Säugetieren gleich sei. Herculano-Houzel zeigte, dass dies nicht der Fall war.
„Das ist eine brillante Erkenntnis“, sagt MacLean, der selbst jahrelang die intellektuellen Fähigkeiten von Tieren untersucht hat. „
MacLeans eigene Arbeit hat auch die Universalität des EQ untergraben. In seiner 2014 mit einem großen Konsortium von Co-Autoren veröffentlichten Studie verglich er die Gehirne und kognitiven Fähigkeiten von 36 Tierarten, darunter 23 Primaten und eine Reihe anderer Säugetiere sowie sieben Vögel. MacLean bewertete sie nach ihrer Fähigkeit zur Impulskontrolle (gemessen z. B. an der Fähigkeit eines Tieres, ruhig um eine durchsichtige Barriere herumzugreifen, um etwas zu essen zu bekommen, anstatt impulsiv dagegen zu stoßen). Impulskontrolle ist eine wichtige Komponente der Intelligenz, die im Gegensatz zu Algebra-Fähigkeiten über verschiedene Spezies hinweg gemessen werden kann.
MacLean fand heraus, dass der EQ diese Eigenschaft schlecht vorhersagen kann. Schimpansen und Gorillas haben mittelmäßige EQs von 1,5 bis 2,5, aber, so MacLean, „sie haben super gut abgeschnitten. Sie waren an der Spitze.“ Totenkopfäffchen hingegen schnitten bei der Selbstkontrolle viel schlechter ab als Schimpansen und Gorillas, obwohl diese Spezies einen EQ von 2,3 hat.
Trotz einer relativ kleinen Stichprobe von Tieren und einer großen Streuung in den Daten fand MacLean heraus, dass der beste Prädiktor für die Selbstkontrolle das absolute Hirnvolumen war, unkorrigiert für die Körpergröße: Schimpansen und Gorillas haben vielleicht keinen besseren EQ als Totenkopfäffchen, aber ihre Gehirne sind absolut gesehen 15 bis 20 Mal größer. (Ihre EQs werden möglicherweise verfälscht, weil sie ungewöhnlich große Körper haben, nicht kleine Gehirne.) Bei Primaten war ein größeres Gehirn ein besseres Gehirn, unabhängig von der Größe des Tieres. (Dies war auch bei Vögeln der Fall.)
Im Jahr 2017 veröffentlichte Herculano-Houzel eine Studie, in der sie dieselben Messungen der Impulskontrolle untersuchte, die MacLean verwendet hatte, aber sie verglich sie mit einer neuen Variable: der Anzahl der Neuronen, die jede Spezies in ihrer Großhirnrinde hat – der oberen Schicht des Gehirngewebes, die oft gefaltet ist und fortgeschrittene kognitive Funktionen wie das Erkennen von Objekten durchführt. Herculano-Houzel fand heraus, dass die Anzahl der Neuronen in der Großhirnrinde die Selbstbeherrschung in etwa so gut vorhersagt wie die absolute Gehirngröße in MacLeans Studie – und sie gleicht auch einen großen Fehler in seinen Ergebnissen aus: Vögel mögen winzige Gehirne haben, aber Herculano-Houzel fand heraus, dass diese Gehirne dicht gepackt sind. Das Gehirn des Eichelhähers ist kleiner als eine Walnuss, aber es hat fast 530 Millionen Neuronen in seinem Pallium (der Hirnstruktur bei Vögeln, die in etwa der Hirnrinde von Säugetieren entspricht). Ihre Zahlen lieferten eine überzeugende Erklärung dafür, warum diese Vögel bei der Impulskontrolle besser abschnitten als einige Primaten mit fünfmal größeren Gehirnen.
„Der einfachste und wichtigste Faktor, der die kognitive Kapazität begrenzen sollte“, schließt Herculano-Houzel, „ist die Anzahl der Neuronen, die ein Tier im Kortex hat.“
Wenn das Geheimnis der Intelligenz darin besteht, einfach mehr Neuronen zu haben, dann könnte man sich fragen, warum Nagetiere und andere Säugetiere nicht einfach größere Gehirne entwickelt haben, um ihre größeren Neuronen unterzubringen. Der Grund dafür ist, dass die Vergrößerung der Neuronen ein gewaltiges Problem darstellt. Sie ist schließlich nicht mehr tragbar. Man denke nur an ein hypothetisches Nagetier mit der gleichen Anzahl von Neuronen wie ein Mensch – etwa 86 Milliarden. Dieses Tier müsste ein 35 Kilogramm schweres Gehirn mit sich herumschleppen. Das ist fast 25 Mal so viel wie ein menschliches Gehirn – etwa so schwer wie neun Gallonen Wasser. „Das ist biologisch unwahrscheinlich“, sagt MacLean. Es wäre wahnsinnig – man könnte nicht laufen.“
Dieses Problem der ausufernden Neuronengröße war wahrscheinlich einer der Hauptfaktoren, der die Expansion des Gehirns bei den meisten Arten begrenzte. Die brennende Frage ist, wie es Primaten gelungen ist, dieses Problem zu vermeiden.
Der übliche Fluch einer immer größer werdenden Neuronengröße könnte von der grundlegenden Tatsache herrühren, dass Gehirne als Netzwerke funktionieren, in denen einzelne Neuronen Signale aneinander senden. Wenn Gehirne größer werden, muss jede Nervenzelle mit immer mehr anderen Neuronen verbunden bleiben. Und in größeren Gehirnen sind diese anderen Neuronen immer weiter entfernt.
„Das sind Probleme, die gelöst werden müssen, wenn man Gehirne vergrößert“, sagt Kaas, der oft mit Herculano-Houzel zusammenarbeitet. Er stellte die Hypothese auf, dass Nagetiere und die meisten anderen Säugetiere diese Probleme auf einfache Weise lösen: durch das Wachstum von Kommunikationsdrähten, den so genannten Axonen, die länger sind, wodurch jedes Neuron mehr Platz einnimmt.
Im Jahr 2013 fand Herculano-Houzel Beweise für diese Theorie, indem er die weiße Substanz in den Gehirnen von fünf Nagetier- und neun Primatenarten untersuchte. Die weiße Substanz enthält einen Großteil der Verdrahtung des Gehirns, d. h. die mit Fett ummantelten Axone, mit denen die kortikalen Neuronen Verbindungen über große Entfernungen herstellen. Ihre Arbeit zeigte, dass das Volumen der weißen Substanz bei Nagetierarten mit größeren Gehirnen viel schneller wächst als bei Primaten. Ein großes Nagetier namens Agouti hat achtmal so viele kortikale Nervenzellen wie eine Maus, während seine weiße Substanz erstaunliche 77 Mal so viel Platz einnimmt. Aber ein Kapuzineraffe, der achtmal so viele kortikale Neuronen hat wie ein kleiner Primat namens Galago, hat nur 11-mal so viel weiße Substanz.
Wenn also die Gehirne von Nagetieren größer werden, muss immer mehr Gehirnvolumen für die Drähte aufgewendet werden, die einfach nur Informationen übertragen. Diese Drähte werden nicht nur länger, sondern auch dicker, so dass sich die Signale mit höherer Geschwindigkeit fortbewegen können, um die größeren Entfernungen auszugleichen, die sie zurücklegen müssen. Das hat zur Folge, dass immer weniger Platz für die Nervenzellen zur Verfügung steht, die die wichtige Arbeit der eigentlichen Informationsverarbeitung leisten.
Der Nachteil der Nagetiere besteht also darin, dass sich ihre Gehirne nicht gut an die Probleme des Großseins anpassen. Sie kompensieren nicht effizient die Kommunikationsengpässe, die entstehen, wenn die Gehirne größer werden. Diese Einschränkung hat ihre Fähigkeit zur Intelligenz stark begrenzt.
Primaten hingegen passen sich an diese Herausforderungen an. Während die Gehirne der Primaten von Art zu Art größer werden, ändern sich ihre Baupläne allmählich, so dass sie das Problem der Kommunikation über große Entfernungen umgehen können.
Kaas glaubt, dass die Primaten es geschafft haben, die meisten ihrer Neuronen gleich groß zu halten, indem sie die Last der Kommunikation über große Entfernungen auf eine kleine Untergruppe von Nervenzellen verlagert haben. Er verweist auf mikroskopische Studien, die zeigen, dass vielleicht 1 Prozent der Neuronen bei großhirnigen Primaten expandieren: Das sind die Neuronen, die Informationen von einer großen Anzahl nahe gelegener Zellen sammeln und sie an andere, weit entfernte Neuronen weiterleiten. Einige der Axone, die diese Verbindungen über große Entfernungen herstellen, werden auch dicker; dadurch können zeitkritische Informationen, wie z. B. ein visuelles Bild eines sich schnell bewegenden Raubtiers oder einer Beute, ohne Verzögerung ihr Ziel erreichen. Weniger dringende Informationen – d. h. der größte Teil davon – werden jedoch über langsamere, dünnere Axone gesendet. Daher nimmt bei Primaten die durchschnittliche Dicke der Axone nicht zu, und es wird weniger weiße Substanz benötigt.
Dieses Muster, die meisten Verbindungen lokal zu halten und nur einige wenige Zellen zu haben, die Informationen über große Entfernungen übertragen, hatte enorme Konsequenzen für die Evolution der Primaten. Es hat nicht nur dazu geführt, dass die Gehirne der Primaten mehr Neuronen aufnehmen konnten. Kaas ist der Meinung, dass dies auch eine tiefgreifendere Auswirkung hatte: Es veränderte tatsächlich die Art und Weise, wie das Gehirn seine Arbeit verrichtet. Da die meisten Zellen nur mit Partnern in der Nähe kommunizierten, schlossen sich diese Neuronengruppen zu lokalen Nachbarschaften zusammen. Die Neuronen in jeder Nachbarschaft arbeiteten an einer bestimmten Aufgabe – und nur das Endergebnis dieser Arbeit wurde an andere, weit entfernte Bereiche übermittelt. Mit anderen Worten: Das Primatengehirn wurde immer stärker unterteilt. Und da die Zahl dieser lokalen Bereiche zunahm, ermöglichte diese organisatorische Veränderung den Primaten die Entwicklung von immer mehr kognitiven Fähigkeiten.
Alle Gehirne von Säugetieren sind in Kompartimente unterteilt, die „kortikale Bereiche“ genannt werden und jeweils einige Millionen Neuronen enthalten. Und jedes kortikale Areal ist für eine spezielle Aufgabe zuständig: Das visuelle System umfasst beispielsweise verschiedene Bereiche für das Erkennen einfacher Kanten von Formen und für das Erkennen von Objekten. Die Gehirne von Nagetieren scheinen nicht stärker unterteilt zu sein, wenn sie größer werden, sagt Kaas. Alle Nagetiere, von der mundgerechten Maus bis zum Wasserschwein von der Größe eines Dobermanns, haben ungefähr die gleiche Anzahl von Kortikalbereichen – etwa 40. Aber Primatengehirne sind anders. Kleine Primaten wie Galagos haben etwa 100 Areale, Marmosetten etwa 170, Makaken etwa 270 und Menschen etwa 360.
Bei Primaten übernahmen einige dieser neuen Areale neuartige soziale Aufgaben, wie das Erkennen von Gesichtern und Emotionen anderer und das Erlernen von geschriebener oder gesprochener Sprache – genau die Fähigkeiten, die zur Evolution der Hominin-Kultur und wohl auch der menschlichen Intelligenz beitrugen. „Primaten mit großen Gehirnen sind in der Verarbeitung wirklich überlegen“, sagt Kaas. „Aber Nagetiere mit größeren Gehirnen können Dinge fast genauso verarbeiten wie Nagetiere mit kleineren Gehirnen. Sie haben nicht viel gewonnen.“
Anthropologen haben Jahrzehnte damit verbracht, die wichtigen Veränderungen in der Gehirnstruktur zu untersuchen, die nach dem Auftreten von H. erectus (vor 1,9 Millionen Jahren) oder der Trennung zwischen Homininen und Menschenaffen (vor 8 Millionen Jahren) stattfanden. Aber Herculano-Houzel hat nun ein neues Puzzleteil zu diesem Bild hinzugefügt, indem sie einen weiteren Schlüsselmoment in der Evolution der menschlichen Intelligenz identifiziert hat. In gewissem Sinne hat sie eine neue Entstehungsgeschichte des Menschen ausgegraben – eine, die nicht weniger wichtig ist als die anderen, die wir bereits kannten.
Diese Geschichte entfaltete sich vor etwas mehr als 60 Millionen Jahren, nicht lange nachdem sich die frühen Primaten kurz nacheinander von drei anderen großen Gruppen von Säugetieren abgespalten hatten, zu denen die heutigen Nagetiere, Spitzhörnchen und Colugos (auch bekannt als „fliegende Lemuren“) gehören.
Diese frühen Primaten waren kleiner als Ratten. Sie schlichen nachts leise an den Ästen entlang und hielten sich mit ihren Fingern und Zehen an Zweigen fest, um Insekten zu jagen. Sie sahen überhaupt nicht nach viel aus, sagt Herculano-Houzel.
Aber tief in ihren kleinen Gehirnen hatte sich bereits eine subtile Veränderung vollzogen – eine Veränderung in den Genen, die steuern, wie sich die Neuronen während der fötalen Entwicklung miteinander verbinden. Diese Veränderung machte anfangs wahrscheinlich kaum einen Unterschied. Auf lange Sicht jedoch würde sie die Primaten von den Nagetieren und anderen Gruppen, von denen sie sich getrennt hatten, grundlegend unterscheiden. Diese winzige Veränderung würde die Nervenzellen klein halten, auch wenn die Gehirne allmählich immer größer werden. Sie würde den Bogen der Evolution für zig Millionen Jahre spannen. Ohne sie wären die Menschen nie auf der Erde gelandet.
Douglas Fox ist freiberuflicher Journalist, der über die Erde, die Antarktis und Polarwissenschaften schreibt – mit gelegentlichen Ausflügen in die Neurowissenschaften. Seine Artikel sind in Scientific American, National Geographic und anderen Publikationen erschienen. Fox ist Mitautor von The Science Writers‘ Handbook: Everything You Need to Know to Pitch, Publish, and Prosper in the Digital Age.
Eine Version dieses Artikels wurde ursprünglich auf der Sapiens-Website unter dem Titel „How Human Smarts Evolved“ veröffentlicht und wurde hier mit Genehmigung wiederveröffentlicht.