Größere Kleinhirngröße könnte geholfen haben, dass frühe Menschen gedeihen

Neandertaler hatten in ihrem Kleinhirn weniger Hirnvolumen als der frühe Homo sapiens.

Rekonstruierte Neandertaler Gehirne. (a) Bevölkerungsdurchschnitt. (b) Repräsentatives modernes menschliches Subjekt. (c) Die rekonstruierten Gehirne mit den neuroanatomischen Markierungen.

Quelle: Takanori Kochiyama et al. (2018) / Wissenschaftliche Berichte

In den letzten Monaten gab es eine Fülle von Beweisen, die zeigen, dass mehr Volumen in der linken und rechten Hemisphäre des Kleinhirns (lateinisch für “kleines Gehirn”) mit dem evolutionären Erfolg des Homo sapiens im Vergleich zu Neandertalern in Verbindung gebracht werden kann. Alter Europa vor etwa 250.000 bis 40.000 Jahren.

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Unterschiede in der Gehirnform zwischen einem heutigen Menschen (links, in blau) und einem Neandertaler aus La Chapelle-aux-Saints (rechts, in rot).

Quelle: Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie / Simon Neubauer, Jean-Jacques Hublin, Philipp Gunz (CC BY-NC)

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Wissenschaftler der Abteilung für menschliche Evolution am Leipziger Max-Planck-Institut berichteten im Januar 2018, dass die Ausbauchung der Kleinhirnhemisphären eine bedeutende Rolle gespielt hat, um den heutigen menschlichen Gehirnen eine mehr kugelförmige Gestalt zu verleihen als den Neandertalern, die mehr hatten längliche endocraniale Form. Dieser Aufsatz “Die Evolution der modernen menschlichen Gehirnform” wurde in Scientific Advances veröffentlicht.

Jetzt zeigt eine neue Arbeit, “Rekonstruktion des Neandertaler Gehirns mit Computeranatomie”, veröffentlicht am 26. April in der Zeitschrift Scientific Reports, auch, dass der frühe Homo sapiens größere Kleinhirnhemisphären als Neandertaler hatte. Das multidisziplinäre Forscherteam spekuliert, dass das Aussterben des Neandertalers und die Ausbreitung des Homo sapiens an die Größe des Kleinhirns gebunden sein könnten.

Für die jüngste Studie über das Kleinhirnvolumen verwendete ein internationales Team unter der Leitung von Forschern in Japan modernste computergestützte Neuroanatomie, um 3-D-Karten des gesamten Gehirns aus drei Kohorten zu rekonstruieren: (1) Neandertaler, (2) früher Homo Sapiens und (3) moderne menschliche Subjekte. (Diese Bilder befinden sich oben auf der Seite.) Die Autoren fassen den wichtigsten Auszug aus ihren Ergebnissen zusammen:

Zusammenfassend fanden wir, dass Neandertaler , insbesondere auf der rechten Seite, signifikant kleinere Kleinhirnhemisphären als Homo sapiens hatten. Größere Kleinhirnhemisphären wurden mit höheren kognitiven und sozialen Funktionen in Verbindung gebracht, einschließlich exekutiver Funktionen, Sprachverarbeitung und episodischer und funktioneller Gedächtniskapazität.

Ein solcher neuroanatomischer Unterschied im Kleinhirn könnte zu erheblichen Unterschieden in den kognitiven und sozialen Fähigkeiten der beiden Arten geführt haben und möglicherweise zum Ersatz des Neanderthalers durch den frühen Homo sapiens beigetragen haben .

Linke und rechte Kleinhirnhemisphäre in rot. “Kleinhirn” ist das Schwesterwort für “zerebral” und bedeutet “im Kleinhirn befindliches oder mit ihm verbundenes”.

Quelle: Biowissenschaftsdatenbank / Wikimedia Commons

Interessanterweise erwarteten die Forscher, als sie die alten Gehirne mit Hilfe der Computeranatomie rekonstruierten, dass der frühe Homo sapiens im Großhirn größere Frontallappen aufwies (lateinisch für “Gehirn”), weil diese Gehirnregion als Sitz der höheren Gehirnhälfte gilt. kognitive Funktionen ordnen. Zu ihrer Überraschung haben Kochiyama et al. fanden heraus, dass das Hirnvolumen in den Frontallappen des Neandertalers und des frühen Homo sapiens im Wesentlichen gleich war. Auf der anderen Seite zeichneten sich die Kleinhirnhemisphären, die ordentlich unter dem linken Gehirn-Rechts-Gehirn des Großhirns versteckt sind, als viel kleiner in Neanderthals.

Bis vor kurzem glaubten die meisten Experten, dass das Kleinhirn nicht an kognitiven Funktionen auf höherer Ebene beteiligt war. Die allgemeine Überzeugung war, dass die einzige Aufgabe des “nicht denkenden” Kleinhirns darin bestehe, Muskelbewegungen zu koordinieren und das Gleichgewicht zu halten. Es wurde jedoch allgemein anerkannt, dass die rechte Kleinhirnhemisphäre in Verbindung mit dem motorischen Kortex in der linken Gehirnhälfte arbeitete, um die Koordination auf der rechten Seite des Körpers auf lateralisierte Weise abzustimmen. Umgekehrt koordiniert die linke Kleinhirnhemisphäre mit dem rechten Gehirn, um Bewegungen auf der linken Körperseite fein abzustimmen.

Dieses “motorische Koordinationskonzept” des Kleinhirns begann sich im späten 20. Jahrhundert zu verschieben, als Jeremy Schmahmann von der Harvard Medical School seine bahnbrechende Hypothese “Dysmetria of Thought” (1998) veröffentlichte. Basierend auf seiner umfangreichen klinischen und ambulanten Beobachtung von Ataxiepatienten im Massachusetts General Hospital, erkannte Schmahmann, dass spezifische Regionen in jeder Hemisphäre des Kleinhirns in Verbindung mit spezifischen Regionen in jeder Gehirnhälfte zu arbeiten scheinen, um unsere Bewegungen und unsere Gedanken zu koordinieren. Dies war ein radikales und revolutionäres Konzept.

Kochiyamaet al. beschreiben das aktuelle Verständnis der zerebro-zerebellären Lateralisation im 21. Jahrhundert in ihrem jüngsten Papier von 2018:

Die Funktionen der Kleinhirnhemisphären unterscheiden sich je nach Lokalisation, da verschiedene Teile des Kleinhirns anatomisch und funktionell mit verschiedenen Regionen des Großhirns verbunden sind. Insbesondere sind die lateralen Teile der Kleinhirnhemisphäre anatomisch mit der gegenüberliegenden Seite der Assoziationscortices im Großhirn verbunden. Unser Befund der Lateralität in Bezug auf die relativ kleine Kleinhirnhemisphäre des Neandertalers weist auf eine minimale Verbindung zu den linken präfrontalen Regionen hin, die eine der Hauptrolle bei der Sprachverarbeitung spielt und möglicherweise eine Disparität der Sprachfähigkeit zwischen Neandertaler und Homo sapiens verursacht .

Dies sind aufregende Zeiten für die Kleinhirnforschung. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie unsere Kleinhirnhemisphären in Verbindung mit der linken und der rechten Gehirnhälfte arbeiten, um unsere Gedanken und Bewegungen zu koordinieren, sehen Sie sich die Keynote von Jeremy Schmahmann im März 2018 an: “Ataxie, Dysmetria des Denkens, und das zerebelläre kognitiv-affektive Syndrom. ”

Verweise

Takanori Kochiyama, Naomichi Ogihara, Hiroki C. Tanabe, Osamu Kondo, Hideki Amano, Kunihiro Hasegawa, Hiromasa Suzuki, Marcia S. Ponce de León, Christoph PE Zollikofer, Markus Bastir, Chris Stringer, Norihiro Sadato und Takeru Akazawa. “Rekonstruktion des Neandertaler-Gehirns mit Hilfe der Computeranatomie.” Wissenschaftliche Berichte (Erstveröffentlichung online: 26. April 2018) DOI: 10.1038 / s41598-018-24331-0

Simon Neubauer, Jean-Jacques Hublin, Philipp Gunz. “Die Evolution der modernen menschlichen Gehirnform.” Science Advances (Erstveröffentlichung: 24. Januar 2018) DOI: 10.1126 / sciadv.aao5961

Schmahmann, Jeremy D. “Störungen des Kleinhirns: Ataxie, Dysmetrie des Denkens und das zerebelläre kognitiv-affektive Syndrom.” Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences (2004) DOI: 10.1176 / jnp.16.3.367

Jeremy D. Schmahmann und Janet C. Sherman. “Das zerebelläre kognitiv-affektive Syndrom.” Gehirn: Ein Journal für Neurologie (1998) DOI: 10.1093 / brain / 121.4.561

Schmahmann, Jeremy D. “Dysmetria des Denkens: Klinische Folgen der zerebellären Dysfunktion auf Kognition und Affekt.” Trends in Cognitive Sciences (1998) DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2