Forscher von der Stanford University haben nach Veröffentlichungen im Fachblatt Nature Neuroscience herausgefunden, dass das menschliche Gehirn evolutionär nicht als ein einziges Organ entstand. Vielmehr bildeten sich Vorder- und Hinterhirn einst als zwei getrennte Nervensysteme im Raum, bevor sie vor Millionen von Jahren zusammengeführt wurden.
Getrennte Ursprünge und zwei neuronale Vorläuferzellen im Gehirn
Die Entdeckung der Wissenschaftler aus Stanford bricht mit der bisher gängigen Lehrmeinung, dass eine einzige Vorläuferzelle das gesamte menschliche Gehirn hervorbringt. Stattdessen zeigen Untersuchungen, dass das Organ aus zwei unterschiedlichen, uralten Nervensystemen zusammengesetzt ist, die unabhängig voneinander entstanden. Das Frontalhirn und das Mittelhirn gehen auf Vorläuferzellen zurück, die durch die Expression des Gens Otx2 charakterisiert sind. Das Hinterhirn hingegen entwickelt sich aus einer separaten Population von Vorläuferzellen, die das Gbx2-Gen exprimieren.
Kyle Loh, außerordentlicher Professor für Entwicklungsbiologie an der Stanford University, hat erklärt, dass sie zum ersten Mal gezeigt haben, dass die Vorderseite des Gehirns aus einer völlig anderen Vorläuferzelle hervorgeht als die Rückseite des Gehirns.
Durch diese strikte Trennung der Entwicklungswege lässt sich nun auch nachvollziehen, warum bestimmte Arten von Gehirnzellen im Labor bisher nur schwer zu züchten waren. Die neuen Erkenntnisse eröffnen zudem Wege für die Erforschung schwerer Erkrankungen wie ALS und spinaler Muskelatrophie, wie berichtet wird.
Konkurrenz um Raum: Der Abschied von der „Echsenhirn“-Theorie
Die jahrzehntelang verbreitete Vorstellung des dreiteiligen Gehirns – mit dem primitiven „Echsenhirnim unteren Bereich, emotionalen Zentren in der Mitte und der rationalen Neokortex-Schicht an der Spitze – greift nach aktuellen Analysen zu kurz.
In einer in Science Advances publizierten Studie untersuchten Wissenschaftler Vergleiche biologischer Gehirne und Experimente mit künstlichen neuronalen Netzen. Dabei zeigte sich, dass die Evolution keine reinen Schichten übereinander stapelte. Vielmehr lieferten sich unterschiedliche Verschaltungsstrategien einen ständigen Wettbewerb um den knappen Platz im Schädel. Während der Neokortex auf räumliche Landkarten setzt, arbeitet das limbische System mit verteilten Mustern, die an Barcodes erinnern.
Dieses evolutionäre Ringen um neuronale Ressourcen erklärt, warum Tierarten wie der neunbindige Gürteltier stark auf Geruchssinn und ein großes limbisches System angewiesen sind, während bei Totenkopfaffen der visuell dominierte Neokortex überwiegt. Die Untersuchung beleuchtet laut den vorliegenden Berichten auch das Potenzial für künftige KI-Systeme, die durch den Rückgriff auf solch eingebaute Architekturen mit weniger Daten und Energie auskommen könnten.
Forderung nach Neuordnung des menschlichen Stammbaums
Die Erkenntnisse über die stammesgeschichtliche Entwicklung treiben auch die Debatte in der Anthropologie an. Eine im American Journal of Biological Anthropology veröffentlichte Untersuchung der Monash University fordert eine umfassende Revision der wissenschaftlichen Taxonomie für unsere Vorfahren.
Fossilienfunde der letzten vier bis fünf Millionen Jahre zeigen, dass die Grenzen zwischen den bekannten Gruppen zunehmend verschwimmen. Während die Gattung Homo traditionell über große Gehirne und fortgeschrittenen Werkzeuggebrauch definiert wurde, belegen Neufunde, dass auch Vertreter von Australopithecus und Paranthropus zu komplexen Verhaltensweisen fähig waren und frühe Menschen vergleichsweise kleine Gehirne besaßen.
Dr. Ian Towle, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Monash Biomedicine Discovery Institute
Um der nicht-linearen Entwicklung gerecht zu werden, schlägt das Forschungsteam vor, alle Menschenarten und deren nahe Verwandte der letzten Jahrmillionen in der Gattung Homo zusammenzufassen. Dadurch ließen sich Verhaltensunterschiede abbilden, ohne dass ständige Neuklassifizierungen bei neuen Fossilienfunden notwendig werden, wie die Auswertung darlegt.
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