Einführung
Das menschliche Gehirn ist ein Organ von außergewöhnlicher Komplexität, dessen Evolution eng mit der Entwicklung der menschlichen Linie verknüpft ist. Um die Einzigartigkeit des menschlichen Gehirns besser zu verstehen, ist es unerlässlich, es mit dem Gehirn unserer nächsten lebenden Verwandten, den Menschenaffen, zu vergleichen. Dieser Artikel beleuchtet die anatomischen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Menschenaffen- und menschlichen Gehirnen, wobei ein besonderer Fokus auf die evolutionären Anpassungen und deren Auswirkungen auf Kognition und Verhalten gelegt wird.
Menschenaffen: Eine vielfältige Familie
Die Menschenaffen (Hominiden) bilden eine Familie der Primaten, zu der neben dem Menschen (Homo sapiens) auch Gorilla (Westlicher Gorilla und Östlicher Gorilla), Orang-Utan (Sumatra-Orang-Utan, Tapanuli-Orang-Utan und Borneo-Orang-Utan) und Schimpanse (Gemeiner Schimpanse und Bonobo) gehören. Diese Arten weisen eine bemerkenswerte Vielfalt in Bezug auf Größe, Körperbau und Verhalten auf, teilen aber auch grundlegende anatomische Merkmale.
Gemeinsamkeiten im Bauplan
Trotz der Unterschiede in Größe und Form weisen Menschenaffen- und menschliche Gehirne grundlegende Gemeinsamkeiten im Aufbau auf. Die primäre Hirnrinde, die für Sensorik und Motorik zuständig ist, hat den gleichen Aufbau, und auch in höheren Hirnregionen lassen sich Homologien auffinden. Alle Menschenaffen kommunizieren miteinander durch verschiedene Laute, Mimik oder Gestik.
Unterschiede in Größe und Struktur
Der auffälligste Unterschied zwischen Menschenaffen- und menschlichen Gehirnen ist die Größe. Das Gehirnvolumen des Menschen beträgt ca. 1300 cm³, während Menschenaffen ein Volumen zwischen 400 und 500 cm³ aufweisen. Dieser Größenunterschied spiegelt sich auch in der Struktur des Schädels wider: Menschenaffen haben einen kleineren Schädelinnenraum, eine flache, fliehende Stirn und eine durch den langen Kiefer bedingte "Schnauze".
Neben der Größe gibt es auch Unterschiede in der relativen Größe bestimmter Hirnregionen. So ist der visuelle Kortex bei Menschenaffen sehr groß, was auf einen ausgeprägten Sehsinn hindeutet. Experten vermuten sogar, dass die dramatischen Veränderungen in manchen Teilen des Kortex auf zusätzliche Gehirnregionen hinauslaufen.
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Evolutionäre Anpassungen und ihre Folgen
Die Evolution des menschlichen Gehirns ist von einer Reihe von Anpassungen geprägt, die zu den einzigartigen kognitiven Fähigkeiten des Menschen geführt haben. Eine wichtige Anpassung ist die Verlängerung der Kindheit, die es dem menschlichen Gehirn ermöglicht, nach der Geburt weiter zu wachsen und sich zu entwickeln.
Verlängerte Kindheit und Gehirnentwicklung
Im Vergleich zu Menschenaffen findet beim Menschen ein größerer Anteil des Gehirnwachstums und der Gehirnentwicklung nach der Geburt statt. Dies ermöglicht eine komplexere Vernetzung des Gehirns und eine stärkere Beeinflussung durch Umweltreize. Klinische Studien haben gezeigt, dass in der frühen Kindheit selbst geringfügige Abweichungen im Muster der Gehirnentwicklung die Struktur des Gehirns und damit Kognition und Verhalten beeinflussen.
Die Rolle der Schädelnähte
Eine weitere wichtige Anpassung ist der späte Verschluss der Schädelnähte beim Menschen. Bei Affen schließen sich diese Schädelnähte schon kurze Zeit nach der Geburt, da sie ein kleineres Gehirn haben. Nur bei Vertretern der menschlichen Linie dauert dies einige Jahre. Dies ermöglicht es dem menschlichen Gehirn, vor allem in den ersten beiden Lebensjahren enorm zu wachsen - viel schneller als dies bei schon fest verwachsenen Schädelplatten möglich wäre.
Diese Anpassung löste auch ein Problem der veränderten Anatomie in der Menschheitsentwicklung: Nach der Entstehung des aufrechten Gangs hatte sich der Geburtskanal verkleinert, im Laufe der Zeit nahm das Gehirnvolumen jedoch stetig zu. Durch die lange offen bleibenden Schädelnähte konnte das enorme Hirnwachstum auf die Zeit nach der Geburt verschoben werden - auf Kosten einer verlängerten Aufzucht des Nachwuchses.
Aufrechter Gang und Schädelveränderungen
Der aufrechte Gang hatte nicht nur Auswirkungen auf den Geburtskanal, sondern auch auf die Form des Schädels. Um das Gleichgewicht des Kopfes auf der Wirbelsäule zu verbessern, hat sich im Laufe der menschlichen Evolution zum Beispiel die Öffnung für das Rückenmark an der Schädelbasis nach vorne verschoben.
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Kulturelle Einflüsse auf das Gehirn
Neben biologischen Faktoren spielen auch kulturelle Einflüsse eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des menschlichen Gehirns. Der Mensch ist einzigartig in seiner Fähigkeit, seine Funktionsweisen durch Erfindung neuer Kulturtechniken auszudehnen. Schreiben, Rechnen und Wissenschaft sind relativ junge Erfindungen, die unser Gehirn noch nicht genügend Zeit hatte, sich darauf einzustellen. Diese Kulturtechniken ermöglichen es uns jedoch, alte Regionen für neue Aufgaben zu nutzen.
"Kulturrecycling"
Ein Beispiel für "Kulturrecycling" ist das Lesenlernen, bei dem wir die sogenannte "Visual Word Form Area" des Gehirns mobilisieren, um Buchstabenfolgen zu erkennen und mit Sprachregionen zu verknüpfen. Ähnlich bilden wir beim Erlernen der arabischen Zahlen einen Schaltkreis, der es erlaubt, die Gestalten schnell in Mengen umzuwandeln. Selbst eine derart elementare Erfindung wie das Abzählen an den Fingern verändert unsere kognitiven Fähigkeiten dramatisch.
Die Bedeutung der Konnektivität
Jean-Pierre Changeux und ich halten für wahrscheinlich, dass die höhere Konnektivität des menschlichen Gehirns eine besonders flexible Kommunikation zwischen weit auseinander liegenden Hirnregionen ermöglicht. Wir Menschen mögen nahezu die gleichen spezialisierten Zerebralprozessoren haben wie unsere Primatenvorfahren; doch einzigartig am menschlichen Gehirn dürfte sein, dass es auf die Informationen innerhalb jedes Prozessors zugreifen und sie über Leitungsbahnen fast allen anderen zur Verfügung stellen kann.
Deshalb glaube ich, dass wir Menschen einen viel höher entwickelten bewussten Arbeitsbereich haben: eine Reihe von Hirnregionen, die fließend Signale austauschen können, was uns erlaubt, intern Informationen zu verarbeiten und so einzigartige mentale Synthesen zu vollbringen. Wenn die interne Konnektivität eines Systems eine bestimmte Schwelle überschreitet, setzen sich darin selbsttragende Aktivierungszustände durch. Aus meiner Sicht hat beim Menschen das System des Arbeitsbereichs diese Schwelle überschritten und eine erhebliche Autonomie erlangt.
Die Rolle des präfrontalen Kortex
Forschende sind sich weitgehend einig, dass sich der Mensch von nichtmenschlichen Primaten durch Verhaltensweisen unterscheidet, die vom präfrontalen Kortex gesteuert werden. Dazu zählen Entscheidungsfindung, logisches Denken, Planung und Aufmerksamkeit. Eine neue Studie hat jedoch gezeigt, dass nicht nur der Aufbau des präfrontalen Kortex einzigartig für den Menschen ist, sondern auch die Verbindungen zwischen jenen Gehirnregionen, die mit der Emotionsregulation, der sozialen Wahrnehmung und der Sprachverarbeitung in Verbindung stehen.
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