Mi teszi egyedivé az emberi agyat?

A tudósok régóta próbálják megérteni az emberi agyat más főemlősökkel való összehasonlítás útján. Egy nemrégiben végzett kutatás egy lépéssel közelebb vihet minket ehhez egy új megközelítés alkalmazásával – az agyak belső kapcsolódási módjának összehasonlításával.

Richard Owen viktoriánus paleontológus tévesen állította, hogy az emberi agy az egyetlen, amely tartalmaz egy kis területet, amelyet hippocampus minornak nevezünk. Azt állította, hogy ez teszi egyedülállóvá az állatvilágban, és érvelt amellett, hogy az emberi agy ezért nyilvánvalóan nem kapcsolódik más fajokhoz. Azóta sokat tanultunk agyunk szerveződéséről és működéséről, de még mindig sok a tanulnivaló, olvasható a The Conversation cikkében. 

Emberi agy képe, kiemelve a nyelvi területet
Fotó: KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRA / KKO

A méret nem árul el semmit az agy belső szerveződéséről

A legtöbb tanulmány, amely az emberi agyat más fajokéval hasonlítja össze, a méretre összpontosít. Ez lehet az agy mérete, az agy mérete a testhez viszonyítva, vagy az agy részeinek mérete az agy többi részéhez képest. A méretmutatók azonban nem árulnak el semmit az agy belső szerveződéséről.

Például, bár egy elefánt hatalmas agya háromszor annyi neuront tartalmaz, mint az emberi agy, ezek túlnyomórészt a kisagyban találhatók, nem pedig az agykéregben, amelyet általában az emberi kognitív képességekkel hoznak összefüggésbe.

Nemrég még az agy belső szerveződésének tanulmányozása fáradságos munka volt. Az orvosi képalkotó technikák megjelenése azonban új lehetőségeket nyitott meg az állatok agyának gyors, nagy részletességű és az állat károsítása nélküli vizsgálatára.

Új tanulmány nyilvános MRI-adatok alapján

Rogier Mars, az Oxfordi Egyetem idegtudomány professzora, Katherine Bryant, az Aix-Marseille Université (AMU) posztdoktori hallgatója és munkatársai új tanulmányukhoz nyilvánosan elérhető MRI-adatokat használtak a fehérállományról, az agykéreg részeit összekötő rostokról. Az agysejtek közötti kommunikáció ezeken a rostokon keresztül zajlik. Ez energiába kerül, ezért az emlősagy viszonylag kevés helyen kapcsolódik össze, a kommunikáció néhány központi útvonalra koncentrálódik. 

Az egyes agyterületek kapcsolatai sokat elárulnak azok funkcióiról. Bármely agyterület kapcsolatainak készlete annyira specifikus, hogy az agyterületeknek egyedi kapcsolódási ujjlenyomatuk van.

A kutatók tanulmányukban ezeket a kapcsolódási ujjlenyomatokat hasonlították össze az emberi, a csimpánz és a makákó majom agyában. A csimpánz a bonobóval együtt a legközelebbi élő rokonunk. A makákó majom a tudomány által legjobban ismert nem emberi főemlős. Az emberi agy mindkét fajjal való összehasonlítása azt jelentette, hogy nemcsak azt tudták felmérni, mely agyterületeink egyediek számunkra, hanem azt is, melyek valószínűleg közös örökségünk nem emberi rokonainkkal.

Ember és csimpánz, valamint ember és makákó agyterületeinek összehasonlítása. A magasabb érték nagyobb különbséget jelent. (Motor learning: motoros tanulás, working memory: munkamemória, language: nyelv, social cognition: társas gondolkodás, emotion: érzelmek, spatial cognition: térbeli gondolkodás.)
Fotó: JNeurosci/Rogier Mars and Katherine Bryant, CC BY-NC-ND

Fő különbségek a halántéklebenyben

Az emberi agy egyediségére vonatkozó korábbi kutatások nagy része a prefrontális kéregre összpontosított, amely agyunk elülső részén található területek csoportja, és amely összetett gondolkodáshoz és döntéshozatalhoz kapcsolódik. Valóban azt találták, hogy a prefrontális kéreg egyes aspektusai olyan kapcsolódási ujjlenyomattal rendelkeznek az emberben, amelyet nem találtak meg a többi állatnál, különösen amikor az embert a makákó majommal hasonlították össze.

De a fő különbségeket nem a prefrontális kéregben találták. Ezek a halántéklebenyben voltak, az agykéreg nagy részében, amely körülbelül a fül mögött helyezkedik el.

 A főemlősök agyában ez a terület két fő érzékszervünkből származó információk mély feldolgozására szolgál: látás és hallás. Az egyik legdrámaibb különbség a halántékkéreg középső részén volt.

A legjellemzőbb különbség az arcuate fasciculus volt, egy fehérállományi pálya, amely a frontális és a temporális kérget köti össze, és hagyományosan a nyelv feldolgozásával hozzák összefüggésbe az embereknél. A legtöbb, ha nem az összes főemlősnek van arcuate fasciculusa, de ez az emberi agyban sokkal nagyobb.

Nem szabad kizárólag a nyelvre összpontosítani

Mars és munkatársai ugyanakkor azt találták, hogy kizárólag a nyelvre összpontosítani túl szűk lehet. Az arcuate fasciculuson keresztül összekapcsolt agyterületek más kognitív funkciókban is részt vesznek, például az érzékszervi információk integrálásában és a komplex társas viselkedés feldolgozásában. Tanulmányuk volt az első, amely megállapította, hogy az arcuate fasciculus ezekben a funkciókban is részt vesz.

Ez a felismerés kiemeli az emberi agyevolúció összetettségét, arra utalva, hogy fejlett kognitív képességeink nem egyetlen változásból eredtek, ahogyan a tudósok gondolták, hanem az agyi összeköttetések több, egymással összefüggő változásából.

Bár a középső temporális arcuate fasciculus kulcsszereplő a nyelvfeldolgozásban, különbségeket találtak a fajok között egy, a halántékkéreg hátsóbb részén lévő régióban is. Ez a temporoparietális összeköttetési terület létfontosságú a másokról szóló információk feldolgozásában, például mások hiteinek és szándékainak megértésében, ami az emberi társas interakció sarokköve.

Agyunk a társas élethez van huzalozva

Az embereknél ez az agyterület sokkal kiterjedtebb kapcsolatokkal rendelkezik az agy más részeivel, amelyek komplex vizuális információkat dolgoznak fel, például arckifejezéseket és viselkedési jelzéseket. Ez arra utal, hogy agyunk úgy van huzalozva, hogy bonyolultabb társas feldolgozást végezzen, mint főemlős rokonainké. Agyunk társas élethez van huzalozva.

Ezek az eredmények megkérdőjelezik azt az elképzelést, hogy egyetlen evolúciós esemény vezetett az emberi intelligencia kialakulásához. 

Ehelyett a tanulmány arra utal, hogy az agyevolúció lépésekben történt. Az eredmények arra utalnak, hogy a frontális kéreg szerveződésében megfigyelhető változások az emberszabású majmoknál következtek be, amelyet a halántékkéreg változásai követtek az emberekhez vezető leszármazási vonalban.

Richard Owennek egy dologban igaza volt. Agyunk különbözik más fajokétól – bizonyos mértékig. Főemlős agyunk van, de úgy van huzalozva, hogy még társasabb életűek legyünk, mint más főemlősök, lehetővé téve számunkra a beszélt nyelven keresztüli kommunikációt.