Wir können die Gehirnaktivität ausgestorbener menschlicher Spezies nicht beobachten. Aber wir können moderne Gehirne beobachten, die Dinge tun, die unsere fernen Vorfahren getan haben, um Hinweise darauf zu erhalten, wie ihr Gehirn funktioniert hat.
Die Steinflocken fliegen, aber welche Hirnregionen schießen? Bild über Shelby S. Putt.
Von Shelby Putt, Universität von Indiana
Wie sind Menschen so schlau geworden und wann ist das passiert? Um diese Frage zu entwirren, müssen wir mehr über die Intelligenz unserer menschlichen Vorfahren wissen, die vor 1,8 Millionen Jahren gelebt haben. Zu diesem Zeitpunkt traf eine neue Art von Steinwerkzeug ein und das menschliche Gehirn verdoppelte sich fast.
Einige Forscher haben vorgeschlagen, dass diese fortschrittlichere Technologie in Verbindung mit einem größeren Gehirn ein höheres Maß an Intelligenz und möglicherweise sogar die ersten Zeichen von Sprache impliziert. Aber alles, was von diesen alten Menschen übrig bleibt, sind Fossilien und Steinwerkzeuge. Ohne Zugang zu einer Zeitmaschine ist es schwierig zu wissen, welche kognitiven Merkmale diese frühen Menschen besaßen oder ob sie sprachfähig waren. Schwer - aber nicht unmöglich.
Jetzt lernt mein interdisziplinäres Forschungsteam dank modernster Bildgebungstechnologie für das Gehirn, wie intelligent unsere frühen Vorfahren im Werkzeugbau waren. Indem wir die Gehirne der heutigen modernen Menschen scannen, da sie die gleichen Werkzeuge herstellen, die unsere sehr fernen Vorfahren hergestellt haben, konzentrieren wir uns darauf, welche Art von Gehirnleistung erforderlich ist, um diese Werkzeugherstellungsaufgaben zu erledigen.
Ein Sprung vorwärts in der Steinwerkzeugtechnologie
Die Steinwerkzeuge, die in den archäologischen Aufzeichnungen erhalten sind, können uns etwas über die Intelligenz der Menschen erzählen, die sie hergestellt haben. Sogar unsere frühesten menschlichen Vorfahren waren keine Dummköpfe; Es gibt Hinweise auf Steinwerkzeuge bereits vor 3,3 Millionen Jahren, obwohl sie wahrscheinlich schon früher Werkzeuge aus verderblichen Gegenständen hergestellt haben.
Bereits vor 2,6 Millionen Jahren haben einige kleinwüchsige und kleinhirnige menschliche Vorfahren kleine Flocken von größeren Steinen abgeschlagen, um ihre scharfen Schneidkanten zu nutzen. Diese Arten von Steinwerkzeugen gehören zur sogenannten Oldowan-Industrie, die nach der Olduvai-Schlucht in Tansania benannt ist und in der Überreste einiger der frühesten Menschen und ihrer Steinwerkzeuge gefunden wurden.
Je einfacher der Oldowan-Chopper (links) und je fortgeschrittener der Acheulian-Handaxt (rechts). Bild über Shelby S. Putt, mit freundlicher Genehmigung des Stone Age Institute.
Vor rund 1,8 Millionen Jahren entstand auch in Ostafrika ein neuer Menschentyp, einer mit einem größeren Körper, einem größeren Gehirn und einem neuen Werkzeugkasten. Dieses als Acheulianische Industrie bezeichnete Werkzeugset bestand aus geformten Kernwerkzeugen, die durch systematischeres Entfernen von Flocken von Steinen hergestellt wurden und zu einem flachen Handaxt mit scharfen Kanten rund um das Werkzeug führten.
Warum war diese neuartige acheulische Technologie für unsere Vorfahren so wichtig? Zu einer Zeit, als die Umwelt und die Nahrungsressourcen etwas unvorhersehbar waren, setzten die frühen Menschen wahrscheinlich häufiger auf Technologie, um Zugang zu Nahrungsmitteln zu erhalten, die schwieriger zu bekommen waren als beispielsweise niedrig hängende Früchte. Möglicherweise standen Fleisch, unterirdische Knollen, Maden und Nüsse auf der Speisekarte. Die Personen mit den besseren Werkzeugen erhielten Zugang zu diesen energiereichen Nahrungsmitteln, und sie und ihre Nachkommen profitierten von den Vorteilen.
Eine Gruppe von Forschern hat vermutet, dass sich die menschliche Sprache durch Huckepack auf ein bereits vorhandenes Hirnnetzwerk entwickelt hat, das bereits für diese Art der komplexen Werkzeugherstellung verwendet wurde.
Waren die acheulischen Werkzeugmacher also schlauer als alle menschlichen Verwandten, die vor 1,8 Millionen Jahren lebten, und ist dies möglicherweise der Punkt in der menschlichen Evolution, als die Sprache auftauchte? Wir haben einen neuroarchäologischen Ansatz gewählt, um diese Fragen zu beantworten.
Die Teilnehmer der Studie stellten Steinwerkzeuge her, während ihre Gehirnaktivität mit fNIRS gemessen wurde. Bild über Shelby S. Putt.
Bildgebung der Gehirnaktivität jetzt zur Rekonstruktion der Gehirnaktivität in der Vergangenheit
Mein Forschungsteam, bestehend aus Paläoanthropologen am Stone Age Institute und der University of Iowa sowie Neurowissenschaftlern an der University of East Anglia, hat moderne Menschen rekrutiert - alles, was uns derzeit zur Verfügung steht -, deren Gehirn wir uns vorstellen konnten, als sie Oldowan herstellten und acheulische Steinwerkzeuge. Unsere Freiwilligen haben das Verhalten der frühen Menschen nachgebildet, um die gleichen Werkzeuge herzustellen, die sie vor langer Zeit hergestellt haben. Wir können davon ausgehen, dass die Bereiche ihres modernen menschlichen Gehirns, die bei der Herstellung dieser Werkzeuge aufleuchten, die gleichen Bereiche sind, die in der fernen Vergangenheit aktiviert wurden.
Wir verwendeten eine Gehirnbildgebungstechnologie namens funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS). Es ist einzigartig unter den bildgebenden Verfahren des Gehirns, da es der Person, deren Gehirn abgebildet wird, ermöglicht, sich aufzurichten und ihre Arme zu bewegen, im Gegensatz zu anderen Verfahren, die überhaupt keine Bewegung zulassen.
Jeder der Teilnehmer an dieser Studie nahm an mehreren Schulungen teil, um zu lernen, wie Oldowan - und Acheulian - Werkzeuge hergestellt werden, bevor er die endgültigen Test - Werkzeuge durchführt, während er mit dem fNIRS - System verbunden ist.
Den Teilnehmern gezeigtes Trainingsvideo. Die verbale Gruppe hörte die gesprochenen Anweisungen des Lehrers, während die nonverbale Gruppe eine stummgeschaltete Version ansah.
Wir mussten bei der Konzeption unseres Experiments die Sprache kontrollieren, um die Idee zu testen, dass Sprache und Werkzeugbau einen gemeinsamen Kreislauf im Gehirn haben. Deshalb haben wir die Teilnehmer in zwei Gruppen eingeteilt: Man lernte das Herstellen von Steinwerkzeugen per Video mit Sprachanweisungen; Die andere Gruppe lernte über die gleichen Videos, jedoch mit stummgeschaltetem Audio, also ohne Sprache.
Wenn der Sprach- und Werkzeugbau wirklich eine gemeinsame evolutionäre Beziehung hat, sollten auch die Teilnehmer, die in die nonverbale Gruppe aufgenommen wurden, Sprachbereiche des Gehirns verwenden, während sie ein Steinwerkzeug herstellen. Dies ist das Ergebnis, das wir erwarten sollten, wenn die Sprachverarbeitung und die Herstellung von Steinwerkzeugen die gleichen neuronalen Schaltkreise im Gehirn erfordern.
Während der Neuroimaging-Sitzung hatten wir die Teilnehmer drei Aufgaben zu erledigen: eine motorische Grundaufgabe, bei der sie zwei runde Steine zusammenschlugen, ohne zu versuchen, Flocken zu machen; eine Oldowan-Aufgabe, bei der einfache Flocken hergestellt wurden, ohne den Kern zu formen; und eine acheulische Aufgabe, bei der sie versuchten, den Kern durch ein fortgeschritteneres Verfahren zum Entfernen von Flocken in eine Handaxt zu formen.
Gehirnareale, die das acheulische kognitive Netzwerk bilden und auch aktiv sind, wenn ausgebildete Pianisten Klavier spielen. Bild über Shelby S. Putt,
Die Evolution menschlicher Erkenntnis
Was wir fanden, war, dass nur die Teilnehmer, die gelernt hatten, Steinwerkzeuge mit Sprachunterricht herzustellen, sprachverarbeitende Bereiche des Gehirns verwendeten. Dies bedeutet wahrscheinlich, dass sie verbale Anweisungen zurückgerufen haben, die sie während ihrer Trainingseinheiten gehört hatten. Dies erklärt, warum frühere Studien, die den Sprachunterricht in ihrer Versuchsplanung nicht kontrollierten, fanden, dass die Herstellung von Steinwerkzeugen die sprachverarbeitenden Bereiche des Gehirns aktiviert. Diese Sprachräume leuchteten nicht wegen irgendetwas auf, das für die Herstellung von Steinwerkzeugen von Bedeutung war, sondern weil die Teilnehmer, während sie an den Werkzeugen arbeiteten, wahrscheinlich auch den sprachbasierten Unterricht wiedergaben, den sie erhalten hatten.
Unsere Studie hat gezeigt, dass Menschen Steinwerkzeuge herstellen können, ohne sprachbezogene Gehirnstromkreise zu aktivieren. Das bedeutet, dass wir an dieser Stelle nicht mit Sicherheit behaupten können, dass die Herstellung von Steinwerkzeugen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Sprache gespielt hat. Wann genau die Sprache auftaucht, ist daher noch ein Rätsel.
Wir entdeckten auch, dass der Werkzeugbau von Oldowan hauptsächlich Gehirnbereiche aktiviert, die an visuellen Inspektionen und Handbewegungen beteiligt sind. Fortgeschrittenere acheulische Werkzeuge rekrutieren ein kognitives Netzwerk höherer Ordnung, das sich über einen großen Teil der Großhirnrinde erstreckt. Dieses acheulische kognitive Netzwerk ist an der übergeordneten motorischen Planung beteiligt und berücksichtigt multisensorische Informationen unter Verwendung des Arbeitsgedächtnisses.
Es stellt sich heraus, dass dieses acheulische kognitive Netzwerk dasselbe ist, das online geht, wenn ein ausgebildeter Pianist Klavier spielt. Dies bedeutet nicht unbedingt, dass frühe Menschen Chopin spielen könnten. Unser Ergebnis könnte jedoch bedeuten, dass sich die Hirnnetzwerke, auf die wir uns heute verlassen, um komplexe Aufgaben zu erledigen, bei denen verschiedene Arten von Informationen eine Rolle spielen, wie beispielsweise das Spielen eines Musikinstruments, wahrscheinlich vor 1,8 Millionen Jahren entwickelt haben, sodass unsere Vorfahren relativ komplexe Werkzeuge zur Nutzung von Energie herstellen konnten -dichte Lebensmittel.
Shelby Putt, Postdoktorand, The Stone Age Institute und das Zentrum für die Erforschung der anthropologischen Grundlagen der Technologie, Universität von Indiana
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.