Evolucijski razvoj možganov, kako so se razvili človeški možgani

Charles Darwin je leta 1859 prvič predstavil svojo teorijo evolucije, v kateri razlaga, da se različne nove rastlinske in živalske vrste razvijejo iz že obstoječih vrst (Bowler, 2009, v: Pinel in Barnes, 2018). Opozarjal je na velike podobnosti, kot so na primer podobnosti  med netopirji in ljudmi - krila netopirjev so namreč zgrajena iz podobnih kosti kot človeške roke. Evolucija organizmov ali različnih delov njihovega telesa naj bi tako potekala preko majhnih genetskih sprememb, ki se dogajajo skozi čas kot odziv na različne pritiske v okolju (Northcutt, 2002).

Preko preučevanja fosilov in primerjanj človeške vrste z obstoječimi živalskimi vrstami so raziskovalci lahko precej natančno določili, kako je potekal razvoj človeških možganov (Pinel in Barnes, 2018). Človeški možgani so sestavljeni iz treh različnih delov, ki so se razvili v različnih časovnih obdobjih. Najstarejši del možganov predstavljajo plazilski možgani, sledijo sesalski in nato še možgani primatov oziroma možganska skorja (Didakta, 2008). Kljub razlikam v strukturi in funkciji so vsi trije deli možganov medsebojno povezani in delujejo kot celota (MacLean, 1970).

Kako je potekal razvoj človeških možganov - slikovni prikaz

PLAZILSKI MOŽGANI

Pred približno 300 milijoni let so se iz dvoživk razvili plazilci, kot so kuščarji, kače in želve (Pinel in Barnes, 2018).

Plazilski možgani pri človeku predstavljajo najstarejši del možganov in zajemajo možganske strukture, ki ležijo najgloblje v možganih. Plazilski možgani so pomembni predvsem za opravljanje funkcij, kot so iskanje zavetja, iskanje hrane in parjenje. Te funkcije so pogojene z instinkti in različnim živalskim vrstam omogočajo preživetje (MacLean, 1970). Plazilski možgani nadzorujejo življenjsko pomembne funkcije, kot so lakota, prebava, dihanje, krvni obtok, temperatura telesa, gibanje, drža, ravnotežje in instinkt »boj ali beg« (Didakta, 2008).

Pri plazilcih je prevladujoči del možganov podaljšana hrbtenjača, ki skrbi za delovanje srčno-žilnega sistema in dihanja ter zagotavlja preživetje (Bregant, 2012). Obenem njihovi možgani zajemajo tudi možgansko deblo, retikularno formacijo, male možgane in bazalne ganglije (MacLean, 1970). Možgansko deblo je odgovorno za koordinacijo različnih preprostih motoričnih vzorcev, kot so žvečenje, goltanje in dihanje (Kaas in  Preuss, 2012). V njem se nahaja pomembna mrežasta struktura, imenovana retikularna formacija. Slednja je vključena v več funkcij, povezanih s spanjem, pozornostjo, gibanjem ter ohranjanjem mišičnega tonusa in dihalnih refleksov. V retikularni formaciji so shranjeni motorični programi, ki regulirajo različne vrste gibanja, kot so hoja, plavanje in skakanje, hkrati pa retikularna formacija regulira tudi stanja budnosti oziroma zaspanosti (Pinel in Barnes, 2018).

Bazalni gangliji imajo funkcijo nadziranja motoričnih gibov, obenem pa sodelujejo tudi pri kognitivnih in čustvenih funkcijah (Kaas in  Preuss, 2012), kjer igrajo pomembno vlogo pri usmerjanju pozornosti na čustva, sprožanju nekaterih odzivov in inhibiciji drugih, učenju in spominu (Graybiel in Mink, 2009). Mali možgani oziroma cerebellum se povezujejo z motoričnimi funkcijami, kot sta koordinacija gibov ali ravnotežje. Pomembno vlogo igrajo tudi pri prostorskem zaznavanju, delovnem spominu, jeziku in procesiranju čustev (Neubauer, Hublin in Gunz, 2018).

Plazilski možgani v razvoju možganov - infografika in slikovni prikaz

SESALSKI MOŽGANI

Iz plazilcev so se pred 180 milijoni let razvili sesalci. Svoje ime so dobili po mlečnih žlezah, ki so se razvile na njihovih telesih. Sprva so sesalci še lezli jajčeca, skozi čas pa so samice svoje potomce začele nositi znotraj svojih teles, saj je to predstavljalo veliko prednost za preživetje potomcev. Preživljanje prvega obdobja življenja znotraj matere je potomcem nudilo varno okolje in okoljsko stabilnost, ki omogoča nemoten razvoj kompleksnih mehanizmov v telesu (Pinel in Barnes, 2018).

Sesalski možgani zajemajo limbični sistem (MacLean, 1970), ki se nahaja v osrednjem delu možganov in vključuje specifične strukture, kot so amigdala, hipokampus in hipotalamus (Bregant, 2012). Glavna naloga limbičnega sistema je regulacija motivacijskih vedenj, kot so hranjenje, boj, beg in spolna vedenja (Pinel in Barnes, 2018). Limbični sistem nadzoruje gibanje, telesno temperaturo in delovanje notranjih organov, skrbi za motivacijo in čustva, obenem pa omogoča bolj specifične odzive na okolje in kontrolo telesa (Bregant, 2012). Sesalske možgane nekateri avtorji imenujejo tudi »čustveni možgani«, saj ti predeli sprožajo močna čustva. Sesalski možgani aktivirajo bes, strah, ločitveno stisko, ljubezen, pomoč, sočutje, igrivost, potrebo po raziskovanju in spolno slo (Didakta, 2008).

Razvoj limbičnega sistema je za sesalce, ki so takrat bivali na Zemlji, predstavljal veliko prednost za preživetje, saj je prinašal pomembne spremembe. Po eni strani limbični sistem s svojim centrom za spomin omogoča pomnjenje informacij in učenje iz izkušenj (Pirtošek, 2013), po drugi strani pa pojav čustev omogoča vodenje vedenja v smeri, ki bo z največjo verjetnostjo ohranila obstoj vrste (MacLean, 1985). Stamm (1955; v: MacLean, 1985) je s svojimi eksperimenti na živalih pokazal, da se okvare limbičnega sistema odražajo v primanjkljajih v materinskem vedenju. Samice z okvarjenim limbičnim sistemom so potomcem izražale manj naklonjenosti, jih manj dojile in iskale. Posledično je bila možnost preživetja potomcev precej nižja kot v primeru, ko so matere zaradi funkcij, ki jih omogoča limbični sistem, za potomce skrbele v večji meri in se hkrati bolj trudile, da jih zavarujejo (MacLean, 1985). Posameznik lahko za potomce tako bolje skrbi, če je »vklopljena« funkcija čustev (Pirtošek, 2013).

Strukture limbičnega sistema

Hipokampus predstavlja center spomina. Največkrat se kot glavno funkcijo hipokampusa navaja zmožnost prostorskega spomina in orientacije (Good, 2002), vendar pa ima hipokampus pomembno vlogo tudi pri ohranjanju spominov. Hipokampus omogoča prenos informacij iz kratkoročnega v dolgoročni spomin. Hkrati nekatere informacije tudi začasno shranjuje, dokler niso prenesene v bolj stabilne sisteme shranjevanja, ki se nahajajo v možganski skorji (Pinel in Barnes, 2018).

Funkcija amigdale se pogosto povezuje z doživljanjem čustev strahu, hkrati pa ta struktura omogoča tudi vrednotenje izkušenj glede na čustva, ki jih je posameznik doživljal ob določeni izkušnji. Amigdala sodeluje v procesu pomnjenja izkušenj, v katerih je posameznik doživljal zelo intenzivna čustva. Nekateri avtorji zato navajajo, da v amigdali tiči razlog, zakaj si dogodke, ki v nas vzbudijo močna čustva, zapomnimo bolje v primerjavi z dogodki, kjer močna čustva niso prisotna. Prav tako amigdala omogoča posamezniku, da se nauči, kakšna čustva običajno vzbujajo določene situacije. Najprej oceni čustveno pomembnost določenega dražljaja, nato pa aktivira specifične poti v možganih, ki sprožijo odziv. V primeru, da amigdala določen dražljaj zazna kot ogrožujoč, aktivira pot v možganih, ki bo organizmu sporočala, da se mora umakniti. Poškodbe amigdale se najpogosteje odražajo v nezmožnosti prepoznavanja strahu in ogrožajočih situacij (Pinel in Barnes, 2018).

Hipotalamus preko vključevanja v različne telesne procese skrbi za ohranjanje ravnovesja v telesu. Funkcije hipotalamusa med drugim vključujejo ohranjanje optimalne telesne temperature, regulacijo hranjenja in pitja, sproščanje ustreznih spolnih hormonov in posledično uravnavanje procesa reprodukcije, vzdržuje pa tudi organizmov cikel budnosti in spanja (Pop, Crivii in Opincariu, 2018).

Sesalski možgani, hipotalamus, amigdala in hipokampus

MOŽGANI PRIMATOV

Razvoj primatov

Pred približno 65 milijoni let so se iz sesalcev, ki so imeli majhne možgani in bili aktivni predvsem ponoči, razvili primati, med katere spadajo tudi ljudje. Najzgodnejši primati so imeli majhna telesa in so se v največji meri prehranjevali z majhnimi vretenčarji in sadjem. Kot prilagoditev na življenje v tropskih deževnih gozdovih so razvili boljši vid in vizualno vodeno seganje po predmetih. Omenjene prilagoditve so se odražale v večjih očeh, ki so se nahajale na sprednjem delu glave, večjih prstih na rokah in nogah ter nastanku nohtov (Kaas in Preuss, 2012).

Prišlo je tudi do spremembe v času aktivnosti, in sicer so bili primati aktivni pretežno podnevi, zaradi česar se je okrepil vidni sistem. Razvila se je zmožnost barvnega vida, kar je bilo pomembno predvsem za razločevanje med različnimi tipi sadja. Dobra sposobnost razločevanja je omogočala izbiranje zgolj užitnih vrst. S povečano dnevno aktivnostjo so se primati začeli združevati in način življenja je postal bolj družaben, kar jim je omogočalo dodatno varovanje pred plenilci. Omenjene spremembe se odražajo v večjih možganih, predvsem v večjem temporalnem režnju, kjer se nahajajo centri za vidne funkcije. Temporalni reženj je zaradi prilagoditev na dnevno življenje postal zelo visoko diferenciran kar pomeni, da ima veliko različnih področij in slojev, kjer so funkcije med seboj zelo specifično porazdeljene. Hkrati sta se povečali tudi področji parietalnega in frontalnega režnja, ki sta odgovorni za motorične aktivnosti in socialne interakcije (Kaas in Preuss, 2012).

Pred 5 oziroma 6 milijoni let sta se iz ene vrste opic razvili dve različni vrsti primatov. Prvi so bili šimpanzi, razvoj druge vrste pa je vodil v rod hominis, ki je zajemal človeku podobne opice, ki so hodile po dveh nogah in iz katerih se je kasneje razvil tudi človek. Vrsta človeka, ki je najbolj podobna sedanjemu človeku, se je razvila pred približno 2 milijonoma let in se imenuje Homo habilis. Ljudje imajo izmed vseh znanih primatov največje možgane, velikost možganov pa se je od prve človeške vrste skozi evolucijo še povečevala (Kaas in Preuss, 2012).

Možganska skorja

Pri primatih se je nad plazilskimi možgani in limbičnim sistemom razvila možganska skorja oziroma neokorteks, ki jo nekateri avtorji imenujejo tudi »racionalni možgani« (Kaas in Preuss, 2012). Racionalni možgani zajemajo zgornji del možganov oziroma možgansko skorjo in predstavljajo približno 85 % celotne mase možganov (Didakta, 2008). Razvoj možganske skorje predstavlja ključen dogodek v evoluciji človeka, saj je ravno ta del možganov tisti, ki je najbolj človeški, saj v tem delu »prebiva« tisto, čemur pravimo »razum« (DeFelipe, 2011). Kljub temu, da naj bi bili deli neokorteksa prisotni že pri sesalcih, je ta predel možganov pri ljudeh mnogo bolj razdelan, saj so različne funkcije možganov locirane v specifičnih delih možganov. Obenem so možgani primatov, upoštevajoč telesno velikost, tudi precej večji kot pri drugih živalskih vrstah. Zaradi kompleksnega socialnega življenja namreč potrebujejo večje možgane, saj jim to omogoča soočanje z vsemi zahtevami socialnega okolja (Dunbar in Shultz, 2007). Več o hipotezi o »socialnih možganih« ter možganskih strukturah, ki so pomembne za socialne interakcije, lahko preberete v našem članku o socialnem razvoju.

Ključna naloga možganske skorje je inhibicija starejših možganskih struktur. Razvoj novega sloja nad plazilskimi in sesalskimi možgani omogoča nadzorovanje čustev in impulzov iz globljih predelov možganov (Pirtošek, 2013). Možganska skorja ljudem omogoča tudi opravljanje zapletenih operacij, kot so pisanje, računanje, sklepanje, načrtovanje, branje in razumevanje govora (DeFelipe, 2011), za kar je potrebno usklajeno delovanje možganov (Bregant, 2012). Druge funkcije in sposobnosti racionalnih možganov zajemajo tudi ustvarjalnost in domišljijo, reševanje težav, razmišljanje in refleksijo, zavest o sebi, prijaznost, sočutje in pozornost (Didakta, 2008).

Možgansko skorjo je možno razdeliti na štiri glavne dele, ki se imenujejo možganski režnji, pri čemer je posamezni reženj odgovoren za več različnih funkcij. Sprednji del možganov se imenuje frontalni oziroma čelni reženj, za njim stoji parietalni reženj, povsem zadaj pa je okcipitalni reženj. Na vsaki strani možganov se nahaja še temporalni reženj (Pinel in Barnes, 2018).

Parietalni reženj

Parietalni reženj zajema dve večji funkcijski enoti, pri čemer ena analizira občutke na telesu, druga pa zaznava položaj lastnega telesa in objektov v okolju, kar omogoča usmerjanje pozornosti (Pinel in Barnes, 2017). Parietalni deli možganov so povezani s procesi orientacije, pozornosti, zaznavanja, samozavedanja, dolgoročnega spomina, procesiranja številk in uporabe različnih orodij (Northcutt, 2002). Primarna somatosenzorična skorja parietalnega režnja prejema informacije o položaju telesa in telesnih udov, preostali del parietalnega režnja pa je sestavljen iz t. i. asociacijskih področij, ki procesirajo in integrirajo senzorične informacije, ki so v parietalni reženj prispele iz drugih delov možganov (Bisley, 2017). Ena glavnih nalog parietalnega režnja je omogočanje seganja po predmetih oziroma gibanja, ki je vodeno z vidom, hkrati pa parietalni reženj skrbi tudi za stalno posodabljanje informacij o položaju telesa, kar omogoča nemoteno gibanje telesa. Določeni deli parietalnega režnja omogočajo tudi izvajanje matematičnih operacij, branja, miselnih rotacij objektov, manipulacije vidnih slik in ustvarjanje zaporedij, saj naj bi se vse omenjene sposobnosti v določeni meri povezovale tudi s prostorskim zaznavanjem objektov (Kolb in Whishaw, 2015).

Temporalni reženj

Temporalni reženj ima tri glavna funkcijska področja. Prvo je vpleteno v procese poslušanja in procesiranja slušnih informacij, drugo v zaznavanje vidnih vzorcev, tretje področje pa je pomembno za določene vrste spomina (Pinel in Barnes, 2018). Temporalni reženj omogoča prepoznavo objektov in razporejanje le-teh v kategorije, zato bodo imeli posamezniki, ki imajo okvarjen temporalni reženj, težave s prepoznavo predmetov. Pomemben del kategorizacije dražljajev je tudi socialno zaznavanje, ki ljudem omogoča predvidevanje namer drugih posameznikov. Slušne naloge temporalnega režnja zajemajo zaznavanje objektov, ki ustvarjajo zvoke, lociranje izvora zvoka in izvajanje gibov glede na slušne dražljaje (Kolb in Whishaw, 2015). Primarni slušni korteks v temporalnem režnju predstavlja področje, ki sprejme večino slušnih informacij in jih nato posreduje naprej strukturam, ki informacije procesirajo (Pinel in Barnes, 2018).

Evolucijski razvoj človeških možganov - režnji

Okcipitalni reženj

V okcipitalnem režnju se nahajajo vidni centri, zato je celoten okcipitalni reženj namenjen predvsem analiziranju vidnih informacij, ki vodijo posameznikovo vedenje. Okcipitalni reženj vsebuje primarni vidni korteks, ki sprejema vidne informacije in jih nato posreduje strukturam, ki te dražljaje procesirajo. Pogosto vizualne informacije iz primarnega vidnega korteksa potujejo po možganih navzgor, proti parietalnemu režnju, kjer asociacijska področja te informacije procesirajo in integrirajo z drugimi pridobljenimi informacijami. Pot od okcipitalnega to parietalnega režnja se imenuje tudi dorzalna pot, ki pomaga določati, kje se določeni predmeti nahajajo, saj je parietalni reženj odgovoren za določanje položaja telesa ali objektov v okolju. Obstaja pa tudi ventralna pot, ki poteka od okcipitalnega do temporalnega režnja in pomaga določiti, kaj določen predmet predstavlja (Pinel in Barnes, 2018).

Okcipitalni reženj - infografika in slikovni prikaz

Frontalni reženj

V frontalnem režnju je mogoče identificirati dve glavni funkcijski enoti, in sicer ima prva motorično funkcijo, druga pa je vpletena v kompleksne kognitivne procese (Pinel in Barnes, 2018). Premotorična skorja, ki se nahaja v frontalnem režnju, izbira motorična vedenja, ki jih bo organizem v nadaljevanju izvedel. Ima torej nalogo izbiranja najustreznejših motoričnih gibov za določeno situacijo. V frontalnem režnju se nahaja tudi prefrontalna skorja, ki pri ljudeh zajema večje področje kot pri drugih živalskih vrstah, kar nam omogoča reševanje bolj kompleksnih težav, uporabo izvršilnih funkcij in višjo stopnjo inteligentnosti. Možno jo je razdeliti na tri manjša območja, in sicer na dorsolateralno, orbitofrontalno in ventromedialno prefrontalno skorjo (Kolb in Whishaw, 2015).

Dorsolateralno območje je odgovorno za izbiro ustreznega vedenja na podlagi predhodnih izkušenj, za oblikovanje strategij in asociacijsko mišljenje, v tem območju pa se nahaja tudi center delovnega spomina. Drugo območje prefrontalnega režnja je orbitofrontalna skorja, ki sprejema odločitve v povezavi s čustvi in nagradami ter je pomembna predvsem za samoregulacijo vedenj. Poškodba tega dela možganov lahko vodi v težave s socialnim vedenjem. Tretje območje je ventromedialna prefrontalna skorja, ki je odgovorna za izbiro ustreznega dejanja glede na kontekst. Omogoča tudi nadzorovanje impulzov in čustvenih reakcij ter usmerjanje pozornosti in predvidevanje posledic dejanj (Kolb in Whishaw, 2015).

Frontalni možganski reženj - infografika in slikovni prikaz

ZAKLJUČEK

Raziskovanje možganov omogoča boljše razumevanje človeškega vedenja kot tudi različnih težav in primanjkljajev, ki se pojavijo kot posledica okvar različnih možganskih področij. Teorija o tridelnih možganih zavzema evolucijsko perspektivo razvoja možganov in razlaga smiselnost ter zaporedje razvoja specifičnih možganskih struktur. Specifične možganske strukture imajo različne funkcije, ki ljudem omogočajo integrirano delovanje in ravnanje v različnih okoliščinah. Vsi vidiki vedenja se povezujejo z določenimi deli možganov, zato poznavanje osnovnih funkcij različnih možganskih področij predstavlja dobro podlago za razumevanje ozadij različnih konstruktov in človeških vedenj.

 

Povzeto po:

Bisley, J. W. (2017). The Parietal Lobe. Dostopno na spletni strani: https://www.researchgate.net/profile/James_Bisley/publication/325091183_The_Parietal_Lobe/links/5af5b8b0a6fdcc0c030c3a5d/The-Parietal-Lobe.pdf

Bregant, T. (2012). Razvoj, rast in zorenje možganov. Psihološka obzorja2(21), 51–60

Didakta (2008). Možgani otroka. Dostopno na spletni strani: http://www.didakta.si/doc/znanost_o_vzgoji_14_19.pdf

DeFelipe, J. (2011). The evolution of the brain, the human nature of cortical circuits, and intellectual creativity. Frontiers in neuroanatomy5, 29

Dunbar, R. I. in Shultz, S. (2007). Understanding primate brain evolution. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences362(1480), 649–658

Graybiel, A. M. in Mink, J. W. (2009). The basal ganglia and cognition. V M. S. Gazzaniga, E. Bizzi, L. M. Chalupa, S. T. Grafton, T. F. Heatherton, C. Koch, … B. A. Wandell (ur.), The cognitive neurosciences (str. 565–585). Massachusetts Institute of Technology

Good, M. (2002). Spatial memory and hippocampal function: where are we now?. Psicológica23(1), 109–138

Kaas, J. H. in Preuss, T. M. (2012). Human brain evolution. V L. Squire, D. Berg, F. E. Bloom, S. Du Lac, A. Ghosh in N. C. Spitzer (ur.), Fundamental neuroscience (str. 1019–1037). Academic Press

Kolb, B. in Whishaw, I. Q. (2015). Fundamentals of human neuropsychology 7th Ed. New York: Worth Publishers

MacLean, P. D. (1970). The limbic brain in relation to the psychoses. Physiological correlates of emotion, 129–146

MacLean, P. D. (1985). Brain evolution relating to family, play, and the separation call. Archives of general psychiatry42(4), 405–417

Neubauer, S., Hublin, J. J. in Gunz, P. (2018). The evolution of modern human brain shape. Science advances4(1), eaao5961

Northcutt, R. G. (2002). Understanding vertebrate brain evolution. Integrative and comparative biology42(4), 743–756

Pinel, J. in Barnes, S. (2018). Biopsychology. Harlow: Pearson Education Limited

Pirtošek, Z. (2013). Evolucija možganov. Dostopno na spletni strani: https://vimeo.com/61880854

Pop, M. G., Crivii, C. in Opincariu, I. (2018). Anatomy and Function of the Hypothalamus. V S. J. Baloyannis in J. O. Gordeladze (ur.), Hypothalamus in Health and Diseases (str. 3–15). London: IntechOpen

Vpišite se na naše novice

Soglasje za hrambo podatkov

Soglašam, da Center Motus za namene obveščanja uporabi moj:

Z vpisom na naša obvestila soglašate z našo politiko varovanja osebnih podatkov, ki je dostopna na tem naslovu.

Avtor

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja