Articles

Miért sokkal okosabb az ember, mint a többi főemlős?

Suzana Herculano-Houzel 2003 nagy részét egy hátborzongató recept tökéletesítésével töltötte – az agyleves receptjének kidolgozásával. Néha folyékony nitrogénben fagyasztotta le a rázós szövetet, majd turmixgépben cseppfolyósította. Máskor formaldehidbe áztatta, majd mosószerben pürésítette, így sima, rózsaszínű iszapot kapott.

Herculano-Houzel néhány évvel korábban szerzett doktori fokozatot idegtudományból, és 2002-ben a brazíliai Rio de Janeiró-i Szövetségi Egyetemen kezdett asszisztensként dolgozni. Nem volt valódi finanszírozása, nem volt saját laboratóriuma – csak egy pár méteres pult, amelyet egy kollégájától kölcsönzött.

“Olyan kérdések érdekeltek, amelyeket nagyon kevés pénzzel nagyon kevés technológiával lehet megválaszolni” – emlékszik vissza. Ennek ellenére volt egy merész ötlete. Némi erőfeszítéssel – és szerencsével – azt remélte, hogy a konyhai turmixgép-projektjével elérhet valamit, ami több mint egy évszázadon át gyötörte a tudósokat: megszámolhatja az agyban lévő sejtek számát – nemcsak az emberi agyban, hanem a marmonkák, makákómajmok, cickányok, zsiráfok, elefántok és tucatnyi más emlős agyában is.

Módszere elsőre talán gondatlanul rombolónak tűnt. Hogyan hozhatna hasznos felismeréseket egy ilyen törékeny és összetett szerv megsemmisítése? De 15 évvel később Herculano-Houzel és csapata munkája megdöntött néhány régóta fennálló elképzelést az emberi elme evolúciójáról. Segít feltárni az agy alapvető tervezési elveit és az intelligencia biológiai alapjait: miért vezetnek egyes nagy agyak fokozott intelligenciához, míg mások egyáltalán nem nyújtanak előnyt. Munkája feltárta az agy szerveződésének egy finom módosítását, amely több mint 60 millió évvel ezelőtt történt, nem sokkal azután, hogy a főemlősök elágazódtak rágcsálószerű rokonaiktól. Lehet, hogy ez egy apró változás volt – de nélküle az ember soha nem fejlődhetett volna ki.

ADVERTISMENT

A kérdések, amelyekre Herculano-Houzel választ keresett, több mint 100 évre nyúlnak vissza, arra az időre, amikor a tudósok még csak most kezdték tanulmányozni az agy mérete és az intelligencia közötti kapcsolatot.

1891 augusztusában a holland Eugène Dubois anatómusnak dolgozó munkások az indonéziai Jáva szigetén egy meredek folyóparton árkokat kezdtek ásni. Dubois azt remélte, hogy korai emberszabásúak maradványaira bukkanhat.

8-12-2018 02-Pithecanthropus-Remains-Wikimedia-Commons-1076x596
Az 1891-ben az indonéziai Jáván talált első Homo erectus-fosszília új kérdéseket vetett fel az agy mérete és az intelligencia közötti kapcsolatról a Homo nemzetségben. Ezen a képen a két fehér négyzet jelzi, hogy hol tárták fel ennek a “jávai embernek” a combcsontját (balra) és a koponyacsontját (jobbra). Aleš Hrdlička/Wikimedia Commons

15 hónap alatt homokkő és megkeményedett vulkáni kavicsrétegekből kerültek elő elefántok és orrszarvúak megkövesedett csontjai, és ami a legfontosabb, egy közel egymillió évvel ezelőtt elhunyt, feltételezhetően emberhez hasonló lény koponyacsontja, bal combcsontja és két őrlőfoga. Ez a Pithecanthropus erectusnak, később jávai embernek elnevezett példány végül a Homo erectus első példányaként vált ismertté.

Dubois küldetésének tekintette, hogy e korai hominin intelligenciájára következtessen. De csak három, látszólag relevánsnak tűnő információtöredék állt rendelkezésére: a becsült agymérete, a termete és a testsúlya. Vajon ez elég lenne?

ADVERTISEMENT

ADVERTISEMENT

A zoológusok már régóta megfigyelték, hogy amikor különböző állatfajokat hasonlítottak össze, a nagyobb testűeknek nagyobb volt az agyuk. Úgy tűnt, mintha az agytömeg és a testtömeg arányát egy matematikai törvény szabályozná. Kezdetnek Dubois nekilátott, hogy azonosítsa ezt a törvényt. Összegyűjtötte több tucat állatfaj (más tudósok által mért) agy- és testtömegét, és ezek alapján kiszámította azt a matematikai arányt, amellyel az agy mérete a testmérethez képest növekszik. Ez a feladat látszólag azt mutatta, hogy minden gerinces állatnál az agy valóban hasonló ütemben növekszik a testmérethez képest.

Követi a mezőgazdasági biotechnológiával és biomedicinával kapcsolatos legújabb híreket és politikai vitákat? Iratkozzon fel hírlevelünkre.

Dubois azzal érvelt, hogy a testméret növekedésével az agynak az idegi háztartás miatt bővülnie kell: A nagyobb állatoknak több idegsejtre van szükségük, hogy lépést tudjanak tartani a nagyobb test működtetésével járó növekvő feladatokkal. Úgy vélte, hogy az agy méretének növekedése nem járul hozzá az intelligenciához. Végül is egy tehénnek legalább 200-szor nagyobb az agya, mint egy patkányé, de nem tűnik okosabbnak. De az ettől a matematikai vonaltól való eltérések, gondolta Dubois, tükröznék az állat intelligenciáját. Azok a fajok, amelyeknek az előre jelzettnél nagyobb az agyuk, az átlagosnál okosabbak lennének, míg azok, amelyeknek az előre jelzettnél kisebb az agyuk, butábbak. Dubois számításai azt sugallták, hogy az ő jávai embere valóban egy okos sütemény volt, relatív agyméretével – és intelligenciájával – valahol a modern ember és a csimpánzok között helyezkedett el.

Dubois képletét később más tudósok felülvizsgálták, de általános megközelítése, amely “allometrikus skálázás” néven vált ismertté, továbbra is fennmaradt. A modernebb becslések szerint az emlősök agytömege a testtömeghez képest kétharmados exponenssel nő. Tehát egy tacskónak, amely nagyjából 27-szer többet nyom, mint egy mókus, körülbelül 9-szer nagyobb agynak kellene lennie – és ez így is van. Az allometrikus skálázódásnak ez a koncepciója a következő száz évben áthatotta az agy és az intelligencia kapcsolatáról szóló vitákat.

A test- és agytömeg közötti egységes összefüggést látva a tudósok kifejlesztettek egy új mérőszámot, az enkefalizációs hányadost (EQ). Az EQ egy faj tényleges agytömegének és az előre jelzett agytömegének az aránya. Ez lett az intelligencia széles körben használt rövidítése. A várakozásoknak megfelelően az ember 7,4 és 7,8 közötti EQ-val állt az élen, őt követték a többi nagy teljesítményű faj, például a delfinek (körülbelül 5), a csimpánzok (2,2 és 2,5) és a mókusmajmok (nagyjából 2,3). A kutyák és macskák a középmezőnyben helyezkedtek el, 1,0 és 1,2 körüli EQ értékekkel, míg a patkányok, nyulak és ökrök 0,4 és 0,5 közötti értékekkel képviselték az utolsó helyet. Evan MacLean, a tucsoni Arizonai Egyetem evolúciós antropológusa szerint az agyról és az intelligenciáról való gondolkodásmód évtizedek óta “nagyon-nagyon domináns”. “Ez egyfajta alapvető felismerés.”

ADVERTIZÁCIÓ

ADVERTIZÁCIÓ

8-12-2018 03-Comparative-EQ_v2-1076x551
Az enkefalizációs hányados egy faj tényleges agytömegének és az előre jelzett agytömegének arányát méri. Cay Leytham-Powell/SAPIENS

Ez a paradigma még akkor is érvényesült, amikor Herculano-Houzel az 1990-es években a doktori iskolát végezte. “A mögötte álló intuíciónak tökéletes értelme volt” – mondja. Amikor a 2000-es évek elején elkezdett neuronokat számolni, úgy képzelte, hogy egyszerűen csak egy árnyalatnyi réteget ad hozzá a beszélgetéshez. Nem feltétlenül számított arra, hogy aláássa azt.

A 2000-es évek elejére a tudósok már évtizedek óta számolták a neuronokat. Ez lassú, fáradságos munka volt, amelyet általában úgy végeztek, hogy az agyszövetet ultravékony prosciutto-szerű szeletekre vágták, és ezeket mikroszkóp alatt nézték meg. A kutatók jellemzően több száz sejtet számoltak meg szeletenként. Elég neuront összeszámolni ahhoz, hogy megbecsüljék egy faj átlagos sejtszámát, időigényes volt, és az eredmények gyakran bizonytalanok voltak. Minden idegsejt elágazik, mint egy tekervényes tölgyfa; végtagjai és ágai keresztezik más sejtekét, így nehéz megállapítani, hol végződik az egyik sejt, és hol kezdődik a másik.

Ezt a problémát kívánta megoldani Herculano-Houzel. 2003 elejére rájött, hogy az agyszövetben lévő idegsejtek megszámlálásának legjobb módja az lehet, ha teljesen kiküszöböljük a bonyolultságot. Az jutott eszébe, hogy minden idegsejtnek, függetlenül attól, hogy mennyire elágazó és torz, csak egyetlen sejtmagot kellene tartalmaznia – azt a kis gömböt, amely a sejt DNS-ét tartalmazza. Már csak meg kellett találnia a módját, hogy feloldja az agyszövetet, miközben a sejtmagok érintetlenül maradnak. Ezután meg tudta volna számolni a sejtmagokat, hogy kiderítse, hány sejt van; ez olyan egyszerű lett volna, mint a kockák számolása a sakktáblán.

18 hónap után megállapodott egy olyan eljárásban, amely során az agyszövetet formaldehiddel keményítette, majd óvatosan pépesítette mosószerrel – egy dugattyút ismételten belenyomott az üvegcsőbe, és közben addig forgatta, amíg egyenletes iszapot nem kapott. A folyadékot felhígította, egy cseppet kinyomott belőle egy tárgylemezre, és mikroszkópon keresztül megnézte. A látómezőben kék pöttyök csillagképe hevert szétszóródva: sejtmagok, amelyeket egy DNS-kötő festék világított meg. Ha a sejtmagokat egy másik festékkel festette meg, amely speciális idegfehérjékhez kötődik, meg tudta számolni, hogy ezek közül hány az idegsejtekből származik – azokból a sejtekből, amelyek ténylegesen feldolgozzák az információt az agyban -, nem pedig az agyszövetben található más típusú sejtekből.

ADVERTISMENT

ADVERTISMENT

SHH James Duncan Davidson Flickr x
Suzana Herculano-Houzel idegkutató egy csövet tart a kezében, amely egy egér agyát egykor alkotó összes sejtmag folyékony szuszpenzióját tartalmazza. James Duncan Davidson/Flickr

Herculano-Houzel 15 perc alatt megszámolt néhány száz idegsejtet; ezt a számot felszorozva a folyadék teljes térfogatára, egy teljesen új információt tudott kiszámítani: Egy teljes patkányagy körülbelül 200 millió idegsejtet tartalmaz.

Megvizsgálta öt másik rágcsáló agyát, a 40 grammos egértől a 48 kilogrammos capybaráig (a világ legnagyobb rágcsálója, amely Herculano-Houzel hazájában, Brazíliában honos). Eredményei azt mutatták, hogy ahogy az agyak egyik rágcsálófajról a másikra egyre nagyobbak és nehezebbek lesznek, az idegsejtek száma lassabban nő, mint maga az agy tömege: A vízidisznó agya 190-szer nagyobb, mint az egéré, de csak 22-szer annyi neuronja van.

Azután 2006-ban Herculano-Houzel hat főemlősfaj agyát vette kézbe Jon Kaas, a Tennessee állambeli Nashville-ben található Vanderbilt Egyetem agykutatójának látogatása során. És itt a dolgok még érdekesebbé váltak.

Amit Herculano-Houzel ezeknél a főemlősöknél talált, az teljesen különbözött a rágcsálókétól. “A főemlősök agyában sokkal több neuron volt, mint amire számítottunk” – mondja. “Ez ott volt, az arcunkba bámult.”

ADVERTISEMENT

ADVERTISEMENT

Herculano-Houzel egyértelmű matematikai trendet látott e hat ma élő faj között: Ahogy a főemlősök agya egyik fajról a másikra növekszik, a neuronok száma elég gyorsan emelkedik ahhoz, hogy lépést tartson a növekvő agymérettel. Ez azt jelenti, hogy az idegsejtek nem gömbölyödnek fel, és nem foglalnak el több helyet, mint a rágcsálóknál. Ehelyett kompaktak maradnak. Egy bagolymajom, amelynek az agya kétszer akkora, mint egy marmosetté, valójában kétszer annyi neuronnal rendelkezik – míg egy rágcsáló agyának megduplázása gyakran csak 20-30 százalékkal több neuront eredményez. Egy makákómajomnak pedig, amelynek az agya 11-szer nagyobb, mint egy marmoseté, 10-szer annyi idegsejtje van.”

A mindenki által korábban tett feltételezés, miszerint a különböző emlősfajok agya ugyanúgy méreteződik, “nagyon nyilvánvalóan téves volt” – mondja Herculano-Houzel. A főemlősök agya nagyon különbözött a rágcsálókétól.

Herculano-Houzel Kaas és két másik társszerzővel 2007-ben publikálta ezeket az első főemlősökön kívüli eredményeket. És 2009-ben megerősítette, hogy ez a minta a kisagyú főemlősöktől egészen az emberig igaz: A nagyjából 1500 grammos emberi agy 190-szer annyit nyom, mint egy marmoset agya, és 134-szer annyi idegsejtet tartalmaz – összesen mintegy 86 milliárdot. Későbbi, 2009 és 2017 között publikált tanulmányai azt sugallják, hogy más nagy emlőscsoportok, például a rovarevők és a párosujjú patások (mint a sertések, antilopok és zsiráfok) is a rágcsálószerű skálázódási mintát követik, ahol az idegsejtek száma sokkal lassabban nő, mint az agytömeg. “Hatalmas különbség van a főemlősök és a nem főemlősök között” – mondja Herculano-Houzel, aki 2016-ban költözött a Vanderbilt Egyetemre.

Eredményei nem fedték fel az evolúció pontos folyamatát, amely a modern emberi agyhoz vezetett. Végül is csak a jelenleg létező fajok agysejtjeit tudta megszámolni – és mivel ezek ma élnek, nem az ember ősei. De az agyak sokféleségének tanulmányozásával – a kicsiktől a nagyokig – Herculano-Houzel megismerte az agyak tervezési elveit. Megértette, hogy a főemlősök és a rágcsálók agya nagyon különböző korlátokkal szembesült abban, hogy hogyan fejlődhetett.

ADVERTISMENT

ADVERTISMENT

Az antropológiai közösségben pozitívan reagáltak a munkájára – bár némi óvatossággal. Robert Barton antropológus, aki az agy evolúcióját és viselkedését tanulmányozza az angliai Durham Egyetemen, meg van győződve arról, hogy a főemlősök agyában az idegsejtek sűrűbben vannak elhelyezve, mint más emlősök agyában. Arról azonban még nincs meggyőződve, hogy a matematikai trendvonal – vagyis az a sebesség, amellyel az agyak fajról fajra nagyobbodva új neuronokkal bővülnek – nagyobb a főemlősöknél, mint más emlősöknél. “Szeretnék több adatot látni, mielőtt teljesen elhinném” – mondja. Rámutat, hogy Herculano-Houzel eddig körülbelül egy tucatnyi, több száz ismert főemlősfaj agyát tanulmányozta.

As brain size expanded over the course of primate evolution, the number of neurons in the primate brain increased quickly, leading to big improvements in cognition. In rodents, however, the expansion of brain size led to only small increases in the number of neurons, with little or no improvement in cognitive ability.
Amint a főemlősök evolúciója során az agy mérete növekedett, a főemlősök agyában az idegsejtek száma gyorsan nőtt, ami a kogníció nagy fejlődéséhez vezetett. A rágcsálóknál azonban az agyméret növekedése csak kis mértékű növekedést eredményezett az idegsejtek számában, és a kognitív képességek alig vagy egyáltalán nem javultak. Catherine Gilman/SAPIENS

De Herculano-Houzel eredményei máris komoly csapást mértek a hagyományos bölcsességre. Az EQ-kat kiszámító tudósok azt feltételezték, hogy alma az almával való összehasonlítást végeznek – hogy az agy mérete és az idegsejtek száma közötti kapcsolat minden emlősnél egységes. Herculano-Houzel kimutatta, hogy ez nem így van.

“Ez egy briliáns felismerés” – mondja MacLean, aki maga is évek óta tanulmányozza az állatok szellemi képességeit. “Ez hatalmasat lendített előre a területen.”

MacLean saját munkája is aláásta az EQ egyetemességét. A 2014-ben társszerzők nagy konzorciumával közösen publikált tanulmánya 36 állatfaj – köztük 23 főemlős és néhány más emlős, valamint hét madár – agyát és kognitív képességeit hasonlította össze. MacLean az impulzuskontroll képességük alapján értékelte őket (például azzal, hogy az állat képes-e nyugodtan átnyúlni egy átlátszó akadályon, hogy táplálékhoz jusson, ahelyett, hogy impulzívan nekicsapódna). Az impulzuskontroll az intelligencia fontos összetevője, amely az algebrai készségekkel ellentétben különböző fajoknál mérhető.

ADVERTISZTRÁCIÓ

ADVERTISZTRÁCIÓ

MacLean úgy találta, hogy az EQ rosszul jósolja ezt a tulajdonságot. A csimpánzok és gorillák EQ-ja közepes, 1,5 és 2,5 közötti, de – mondja MacLean – “szuper jól teljesítettek . A csúcson voltak”. A mókusmajmok eközben a csimpánzoknál és a gorilláknál sokkal rosszabb eredményt értek el az önkontroll terén, annak ellenére, hogy ez a faj 2,3 EQ-val rendelkezik.

Az állatok viszonylag kis számú mintája és az adatok nagy szórása ellenére MacLean úgy találta, hogy az önkontroll legjobb előrejelzője az abszolút agytérfogat volt, a testmérettel nem korrigálva: A csimpánzok és gorillák EQ-ja nem jobb, mint a mókusmajmoké, de az agyuk abszolút értékben 15-20-szor nagyobb. (Az EQ-jukat az is befolyásolhatja, hogy szokatlanul nagy testük van, nem pedig kicsi agyuk.) A főemlősöknél a nagyobb agy jobb agy volt, függetlenül az állat méretétől. (Ez a madarak esetében is így volt.)

2017-ben Herculano-Houzel közzétett egy tanulmányt, amelyben ugyanazokat az impulzuskontroll méréseket vizsgálta, amelyeket MacLean is használt, de ezeket egy új változóval vetette össze: az egyes fajok agykéregében – az agyszövet felső, gyakran összehajtogatott rétegében – található neuronok számával, amely a fejlett kognitív funkciókat, például a tárgyak felismerését végzi. Herculano-Houzel azt találta, hogy az agykérgi neuronok száma körülbelül olyan jól jelezte előre az önkontrollt, mint MacLean tanulmányában az abszolút agyméret – és ez egy jelentős hibát is kiküszöbölt az eredményeiben: A madaraknak apró agyuk lehet, de Herculano-Houzel úgy találta, hogy ezek az agyak sűrűn vannak összezsúfolva. Az eurázsiai szajkónak kisebb az agya, mint egy dió, de közel 530 millió neuron található a palliumában (a madarak agyi struktúrája, amely nagyjából az emlősök agykérgének felel meg). Számadatai meggyőző magyarázatot adtak arra, hogy ezek a madarak miért teljesítettek jobban az impulzuskontrollban, mint néhány ötször nagyobb agyú főemlős.”

“A legegyszerűbb, legfontosabb tényező, amely a kognitív kapacitást korlátozhatja” – zárja Herculano-Houzel – “az a neuronok száma, amelyekkel egy állat kéregállománya rendelkezik.”

ADVERTISMENT

Ha az intelligencia titka egyszerűen a több neuron, akkor felmerülhet a kérdés, hogy a rágcsálók és más emlősök miért nem fejlesztettek egyszerűen nagyobb agyat a nagyobb neuronok befogadására. Az ok az, hogy a neuronok méretének felfúvódása elképesztő problémát jelent. Végül fenntarthatatlanná válik. Gondoljunk csak egy feltételezett rágcsálóra, amelynek ugyanannyi neuronja van, mint az embernek – körülbelül 86 milliárd. Ennek az állatnak egy 35 kilogrammos agyat kellene magával hurcolnia. Ez majdnem 25-ször nagyobb, mint az emberi agy – körülbelül olyan nehéz, mint kilenc gallon víz. “Ez biológiailag hihetetlen” – mondja MacLean. “Őrültség lenne – nem tudna járni.”

8-12-2018 07-Gray-White-Matter-Wider-408x280
Az agy fehérállománya zsírral bevont axonokat tartalmaz, amelyek hosszú távú kapcsolatokat létesítenek a szürkeállomány neuronjai között. Frontiers in Psychiatry

A neuronok gömbölyödő méretének ez a problémája valószínűleg az egyik fő tényező volt, amely a legtöbb fajnál korlátozta az agy terjeszkedését. Az égető kérdés az, hogy a főemlősöknek hogyan sikerült elkerülniük ezt a problémát.

A folyamatosan növekvő neuronméret szokásos átka abból az alapvető tényből eredhet, hogy az agyak hálózatokként működnek, amelyekben az egyes neuronok jeleket küldenek egymásnak. Ahogy az agyak egyre nagyobbak lesznek, minden egyes idegsejtnek egyre több és több más idegsejttel kell kapcsolatban maradnia. A nagyobb agyakban pedig ezek a többi neuron egyre távolabb és távolabb helyezkedik el.

“Ezeket a problémákat kell megoldani, amikor az agyakat megnöveljük” – mondja Kaas, aki gyakran dolgozik együtt Herculano-Houzelrel. Feltételezte, hogy a rágcsálók és a legtöbb más emlős ezeket a problémákat egyszerű módon oldották meg: úgy, hogy hosszabb kommunikációs vezetékeket, úgynevezett axonokat növesztettek, aminek következtében az egyes neuronok több helyet foglalnak el.

ADVERTISMENT

2013-ban Herculano-Houzel öt rágcsáló- és kilenc főemlősfaj agyának fehérállományát vizsgálva bizonyítékot talált erre az elméletre. A fehérállomány tartalmazza az agyi huzalozás nagy részét – a zsírral bevont axonokat, amelyeket az agykérgi neuronok hosszú távú kapcsolatok létrehozására használnak. Munkája kimutatta, hogy a fehérállomány térfogata sokkal gyorsabban növekszik a nagyobb agyú rágcsálófajoknál, mint a főemlősöknél. Az aguti nevű nagytestű rágcsálónak nyolcszor annyi agykérgi idegsejtje van, mint egy egérnek, miközben fehérállománya elképesztő, 77-szer annyi helyet foglal el. De egy kapucinus majomnak, amelynek nyolcszor annyi agykérgi idegsejtje van, mint egy galagó nevű kis főemlősnek, csak 11-szer annyi fehérállománya van.

Amint tehát a rágcsálók agya egyre nagyobb lesz, egyre nagyobb agytérfogatot kell az egyszerűen csak információt továbbító vezetékeknek szentelni. Ezek a vezetékek nem csak hosszabbak, de vastagabbak is lesznek – ami lehetővé teszi, hogy a jelek nagyobb sebességgel haladjanak, hogy kiegyenlítsék a nagyobb távolságot, amit meg kell tenniük. Ennek eredményeként egyre kevesebb hely áll rendelkezésre az idegsejtek számára, amelyek az információ tényleges feldolgozásának fontos munkáját végzik.

A rágcsálók bukása más szóval az, hogy agyuk nem alkalmazkodik jól a nagyméretűség problémáihoz. Nem kompenzálják hatékonyan a kommunikációs szűk keresztmetszeteket, amelyek az agyak méretének növekedésével keletkeznek. Ez a korlátozás súlyosan korlátozta az intelligenciaképességüket.

A főemlősök viszont alkalmazkodnak ezekhez a kihívásokhoz. Ahogy a főemlősök agya fajról fajra nagyobb lesz, úgy változik fokozatosan a tervrajzuk – lehetővé téve számukra, hogy megkerüljék a távolsági kommunikáció problémáját.

ADVERTISMENT

Kaas szerint a főemlősöknek úgy sikerült megőrizniük az idegsejtjeik többségének méretét, hogy a távolsági kommunikáció terhét az idegsejtek egy kis részhalmazára hárították. Rámutat a mikroszkópos vizsgálatokra, amelyek azt mutatják, hogy a nagy agyú főemlősöknél az idegsejtek talán 1 százaléka növekszik: Ezek azok az idegsejtek, amelyek információt gyűjtenek a közeli sejtek nagy számából, és továbbítják azt más, távolabbi idegsejteknek. Az axonok egy része, amelyek ezeket a távolsági kapcsolatokat létrehozzák, szintén megvastagszik; ez lehetővé teszi, hogy az időérzékeny információk, például egy gyorsan mozgó ragadozóról, vagy zsákmányról készült vizuális kép késedelem nélkül eljusson a céljához. A kevésbé sürgős információk – vagyis a legtöbb információ – azonban lassabb, vékonyabb axonokon keresztül jutnak el. Így a főemlősöknél az axonok átlagos vastagsága nem nő, és kevesebb fehérállományra van szükség.

Ez a minta, miszerint a legtöbb kapcsolatot lokálisan tartják, és csak néhány sejt továbbítja az információt nagy távolságra, óriási következményekkel járt a főemlősök evolúciójára. Nem pusztán azt tette lehetővé, hogy a főemlősök agyába több idegsejtet préseljenek be. Kaas úgy véli, hogy ennél mélyebb hatása is volt: ténylegesen megváltoztatta az agy munkájának módját. Mivel a legtöbb sejt csak a közeli partnerekkel kommunikált, ezek a neuroncsoportok helyi szomszédságokba záródtak. Az egyes szomszédságokban lévő neuronok egy adott feladaton dolgoztak – és csak ennek a munkának a végeredménye jutott el más, távolabbi területekhez. Más szóval, a főemlősök agya még inkább tagolttá vált. És ahogy ezeknek a helyi területeknek a száma nőtt, ez a szervezeti változás lehetővé tette a főemlősök számára, hogy egyre több és több kognitív képességet fejlesszenek ki.

Minden emlős agya “agykérgi területeknek” nevezett rekeszekre oszlik, amelyek mindegyike néhány millió neuront tartalmaz. És minden egyes agykérgi terület egy-egy speciális feladatot lát el: A látórendszer például különböző területeket tartalmaz a formák egyszerű széleinek kiszúrására és a tárgyak felismerésére. Kaas szerint úgy tűnik, hogy a rágcsálók agya nem válik egyre jobban tagolttá, ahogy egyre nagyobb lesz. A harapásnyi egértől a dobermann méretű vízidisznóig minden rágcsálónak nagyjából ugyanannyi agykérgi területe van – nagyjából 40 -, mint a többi. A főemlősök agya azonban más. A kis főemlősöknek, például a galagosoknak körülbelül 100 területük van; a marmoseteknek körülbelül 170, a makákóknak körülbelül 270 – és az embernek körülbelül 360.

A főemlősöknél ezen új területek közül néhány új szociális feladatokat vállalt, például az arcok és mások érzelmeinek felismerését, valamint az írott vagy beszélt nyelv elsajátítását – éppen azokat a képességeket, amelyek segítették az emberszabásúak kultúrájának és vitathatóan az emberi intelligenciának az evolúcióját. “A nagy agyú főemlősök valóban kiváló feldolgozási képességekkel rendelkeznek” – mondja Kaas. “De a nagyobb agyú rágcsálók talán majdnem ugyanazt dolgozzák fel, mint a kisebb agyú rágcsálók. Nem sokat nyertek.”

ADVERTISMENT

Az antropológusok évtizedeken át tanulmányozták az agyszerkezetben bekövetkezett fontos változásokat, amelyek a H. erectus megjelenése (1,9 millió évvel ezelőtt) vagy a homininok és az emberszabású majmok közötti szakadás (8 millió évvel ezelőtt) után történtek. Herculano-Houzel azonban most egy új darabbal egészítette ki ezt a képet azzal, hogy az emberi intelligencia evolúciójának egy másik kulcsmomentumát is azonosította. Bizonyos értelemben egy új eredettörténetet tárt fel az emberiség számára, amely nem kevésbé fontos, mint az eddig ismertek.

Ez a történet valamivel több mint 60 millió évvel ezelőtt bontakozott ki, nem sokkal azután, hogy a korai főemlősök gyors egymásutánban leváltak az emlősök három másik nagy csoportjáról, amelyek közé tartoznak a mai rágcsálók, facsőrűek és kolugók (más néven “repülő makik”).

Ezek a korai főemlősök kisebbek voltak a patkányoknál. Éjszaka csendesen kúsztak végig a fák ágain, gallyakat ragadtak meg nyúlékony ujjaikkal és lábujjaikkal, miközben rovarokra vadásztak. Herculano-Houzel szerint egyáltalán nem tűntek soknak.

De egy finom csípés már akkor is történt a kis agyuk mélyén – a magzati fejlődés során az idegsejtek egymáshoz kapcsolódását irányító gének megváltozása. Ez a változás eleinte valószínűleg kevés különbséget jelentett. Hosszú távon azonban alapvetően elválasztotta a főemlősöket a rágcsálóktól és más csoportoktól, amelyekkel korábban elváltak útjaik. Ez az aprócska változás az idegsejteket kicsiben tartaná, még akkor is, ha az agyak fokozatosan egyre nagyobbak és nagyobbak lennének. Ez az evolúció ívét több tízmillió évre meggörbítené. E nélkül az ember soha nem járt volna a Földön.

ADVERTISMENT

Douglas Fox szabadúszó újságíró, aki a Földről, az Antarktiszról és a sarkvidéki tudományokról ír – alkalmanként az idegtudományokba is betérve. Történetei a Scientific American, a National Geographic és más kiadványokban jelentek meg. Fox a The Science Writers’ Handbook (A tudományos írók kézikönyve) egyik szerzője: Everything You Need to Know to Pitch, Publish, and Prosper in the Digital Age.

A cikk egy változata eredetileg a Sapiens weboldalán jelent meg “How Human Smarts Evolved” címmel, és itt engedéllyel újra megjelent.