Binnen onze uitgebreide familie van primaten, bestaande uit lemuren, apen, en apen, mensen hebben de grootste hersenen. Onze naaste levende verwanten, chimpansees, weegt ongeveer tweederde zoveel als wij, toch zijn onze hersenen ongeveer 3,5 keer groter.

Die van ons zijn ook anders georganiseerd, en duurt het langer om te groeien en te rijpen. Deze langere periode van ontwikkeling leidt tot een bijzonder lange kindertijd voor mensen, die extra ouderlijke zorg en bescherming vereist.

Hersenen verbruiken een grote hoeveelheid energie. Voor een soort die bij de geboorte een klein brein heeft en op volwassen leeftijd een groot brein, groei moet ofwel snel plaatsvinden, of gedurende een lange tijd, of door een combinatie van beide.

Onderzoekers observeerden voor het eerst uitzonderlijk grote hersenen in het menselijke fossielenbestand van ongeveer 300, 000 jaar geleden. Echter, de tragere ontwikkeling van de hersenen, die nu uniek is voor de mens, begon meer dan drie miljoen jaar geleden in de australopithecine-lijn. Deze tweevoetige mensachtigen uit Afrika worden beschouwd als voorouders van ons geslacht, Homo .

Wat veroorzaakte de evolutionaire hersenexpansie bij mensachtigen, en hoe dit zich verhoudt tot menselijk gedrag, blijven fel bediscussieerde onderwerpen onder paleoantropologen.

Het Dikika-kind

In 2000, een Ethiopisch team ontdekte een verbazingwekkende vondst in de Dikika-regio van het land:het skelet van een oude baby met een bijna complete schedel.

Gedateerd op ongeveer 3,3 miljoen jaar geleden, dit jong behoorde tot hetzelfde geslacht en dezelfde soort als de iconische australopithecine volwassen vrouwelijke Lucy - Australopithecus afarensis .

In een nieuw artikel gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , onthullen we dat Lucy's soort verrassende overeenkomsten en verschillen vertoont met beide chimpansees en mensen. Maar om deze vergelijkingen te maken, we moesten eerst twee cruciale details uitwerken:

hoe oud was het Dikika-kind precies toen het stierf? hoe verhield zijn hersengrootte zich tot volwassen leden van zijn soort, zoals Lucy?

Röntgenfoto's te hulp

Hersenen verstarren niet, maar naarmate ze groeien en uitbreiden tijdens de kindertijd, de weefsels eromheen laten hun sporen achter in de schedel.

Met behulp van driedimensionale virtuele modellen, onderzoekers kunnen de ruimte in de hersenbehuizing meten als een proxy voor de hersengrootte. Dit wordt bereikt door middel van computertomografie (CT), of synchrotron röntgenbeeldvorming.

Een synchrotron is een machine die elektronen versnelt tot bijna de lichtsnelheid en ze rond een grote ring stuurt. Door elektronen te dwingen in een cirkelvormige richting te reizen met magnetische velden, Er ontstaat extreem helder licht dat kan worden gefilterd en aangepast voor onderzoeksdoeleinden.

Een voordeel van deze benadering is dat permanente afdrukken van hersenplooien op het bot aanwijzingen kunnen geven over belangrijke aspecten van de organisatie van de hersenen. Synchrotron-beeldvorming kan ook krachtige inzichten bieden in tandheelkundige ontwikkeling.

De waarheid zit in de tand

Een zelden erkend feit over mensen en andere primaten is dat onze melktanden en eerste kiezen zijn gemarkeerd met een lijn die bij de geboorte is gevormd. Vergelijkbaar met de jaarringen van een boom, dwarsdoorsneden van tanden onthullen ook dagelijkse groeilijnen die de interne ritmes van het lichaam tijdens de kindertijd weerspiegelen.

Toegang hebben tot nauwkeurige gegevens van de tanden van het Dikika-kind, we konden vaststellen hoe oud het kind was toen het stierf. De tandheelkundige experts van ons team berekenden een leeftijd van 861 dagen, ongeveer 2,4 jaar.

Dit betekent dat het kind zijn kiezen snel liet groeien - vergelijkbaar met chimpansees, en sneller dan mensen. Verrassend genoeg, echter, de snelheid van hersenontwikkeling leek te zijn verschoven van de snelle naar de langzame rijstrook.

Hersengroei verlengen

Virtuele modellen van australopithecine hersengevallen onthullen dat leden van Lucy's soort een chimpansee-achtige hersenorganisatie hadden, maar groeide voor een langere periode.

Onze schattingen suggereren dat op 2,4 jaar oud, Australische kinderen hadden hersenen die slechts ongeveer 70% zo groot waren als volwassenen, terwijl gemiddelde chimpansees van dezelfde leeftijd meer dan 85% van hun hersengroei zouden hebben voltooid. Dus, deze soort kan de kloof overbruggen tussen de lange kinderjaren die mensen vandaag genieten, en de kortere van onze aapachtige voorouders.

Onder primaten in het algemeen, verschillende groei- en rijpingssnelheden hangen samen met verschillende strategieën om voor zuigelingen te zorgen. Het vertragen van de hersenontwikkeling is een manier om de energetische behoeften van sterk afhankelijke nakomelingen over vele jaren te spreiden. En dit kan worden gekoppeld aan een lange afhankelijkheid van zorgverleners.

Het verlengen van de periode van hersengroei verlengt ook de zeer beïnvloedbare leerperiode van een soort. De uitgebreide hersengroei bij Lucy's soort heeft mogelijk een basis gelegd voor de daaropvolgende evolutie van de hersenen en het sociale gedrag van onze voorouders.

Deze kleine stapjes zouden cruciaal zijn geweest voor de lange kindertijd die nu vaak wordt beschouwd als een hoeksteen van de menselijke uniciteit.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.