Vad gör den mänskliga hjärnan unik?

Forskare har länge försökt förstå människans hjärna genom att jämföra den med våra närmaste släktingar i djurriket – apor och människoapor. Men det har inte varit helt enkelt att säga exakt vad som gör vår hjärna speciell. I en ny studie har vi tagit ett nytt grepp: i stället för att fokusera på storlek eller form undersökte vi hur hjärnans interna nätverk ser ut.

Paleontologen Richard Owen (1804–1892) hävdade felaktigt att den mänskliga hjärnan var unik eftersom den innehöll ett område som han då kallade Hippocampus minor, och som han menade saknades hos alla andra djur. Det visade sig senare vara fel – men hans påstående speglar en idé som hängt kvar än idag: att människohjärnan på något sätt är fundamentalt olik andra djurs.

Vi har sedan dess lärt oss mycket om hjärnans struktur och funktion, även om en hel återstår. De flesta jämförande studier har fokuserat på storlek – på hjärnans totala massa, dess storlek i relation till kroppen eller hur stora vissa delar är jämfört med resten. Men storlek säger inte så mycket om hur hjärnan faktiskt fungerar. Elefanter, till exempel, har tre gånger fler nervceller än människor – men majoriteten finns i lillhjärnan, inte i neocortex (den yttersta delen av hjärnbarken) dit många av våra mest avancerade tankefunktioner är knutna.

Tidigare var det mycket tidskrävande att undersöka hur hjärnan är organiserad, eftersom man var tvungen att göra det rent fysiskt. Men med modern hjärnavbildningsteknik kan forskare nu undersöka djurs hjärnor på ett snabbt och detaljerat sätt – utan att skada dem.

I vår studie använde vi just magnetresonans, MR, för att undersöka vit hjärnsubstans – det vill säga de nervbanor som kopplar ihop olika delar av hjärnbarken. Dessa banor fungerar som kommunikationsvägar mellan hjärnceller och kräver mycket energi för sin funktion. Därför är däggdjurshjärnor inte lika tätt sammankopplade överallt, utan organiserade i effektiva nätverk där vissa ”motorvägar” har större betydelse än andra mindre ”vägar”.

Varje hjärnregions kopplingar och nätverk avslöjar mycket om dess funktion. Faktum är att varje region har ett så unikt mönster av förbindelser att man kan tala om ett unikt ”fingeravtryck” av nätverk.

Vi jämförde sådana ”finger­avtryck” hos människor, schimpanser och makaker. Schimpansen är, tillsammans med bonobon, vår nu närmast levande släkting. Makaken är den mest välstuderade icke-mänskliga primaten. Genom att jämföra den mänskliga hjärnan med båda kunde vi identifiera både vad som är unikt mänskligt – och vad vi delar med våra evolutionära kusiner.

Mycket av den tidigare forskningen rörande vad som är unikt med människans hjärna har fokuserat på frontalloben – den del som bland annat är avgörande för avancerat tänkande och beslutsfattande. Och visst fann vi vissa unika nätverk i frontalloben, särskilt i jämförelse med makaken. Men de största skillnaderna fanns inte där vi trodde att de skulle finnas. Istället pekade våra resultat mot tinningloben – ett område som i primathjärnor främst hanterar information från våra syn- och hörselsinnen; den kanske mest slående upptäckten gällde ett område i den mellersta delen av tinningloben. Där kunde vi se att en viss nervbana, fasciculus arcuatus, spelade en avgörande roll. Denna förbindelse mellan pannloben och tinningloben har länge förknippats med språklig förmåga. Nästan alla primater har denna struktur, men hos människan är den betydligt större och mer komplex.

Men vår studie visar att det är för snävt att betrakta denna struktur som relevant enbart för språk. De områden den kopplar samman är också involverade i andra avancerade funktioner – som att integrera sinnesintryck och vid bearbetning av sociala signaler. Vår studie var den första som visade att fasciculus arcuatus även spelar en roll i dessa processer. Det ger stöd åt teorin att vår kognitiva utveckling inte beror på ett enda ”evolutionärt språng”, utan snarare på flera samverkande förändringar i hjärnans kopplingar och nätverksmönster.

Vi såg också skillnader längre bak i tinningloben, i ett område kallat temporoparietala övergångsområdet – som är kopplat till förståelse för andras tankar, intentioner och känslor. Denna förmåga till social förståelse är en viktig del av vår mänskliga interaktion.

I människohjärnan hade detta område fler förbindelser till delar av hjärnan som hanterar komplex visuell information, som till exempel ansikts­uttryck och kroppsspråk. Det tyder på att vår hjärna är särskilt väl anpassad för att förstå sociala signaler – våra hjärnor är programmerade för att vara sociala.

Resultaten från vår forskning utmanar alltså idén om att mänsklig intelligens skulle ha uppstått genom en enda evolutionär förändring. Det verkar snarare som om vår hjärna har utvecklats stegvis – först med förändringar i frontalloben hos människoapor, därefter med förändringar i tinningloben i vår egen utvecklingslinje.

Richard Owen hade alltså delvis rätt: våra hjärnor skiljer sig från andra arters – men inte på ett helt unikt sätt. Vi har en primathjärna som genom evolutionens finjusteringar blivit särskilt bra på att hantera språk, sociala signaler och samspel.

asciculus arcuatus är en nervbana mellan pannloben och tinningloben som ofta förknippats med språklig förmåga. Hos människan är den betydligt mer komplex än hos andra primater. Den nya studien visar att strukturen också är involverad vid bearbetning av sociala signaler.

***

Rogier Mars är professor i neurovetenskap vid University of Oxford. Katherine Bryant är postdoktor i neurovetenskap vid Aix-Marseille Université. Texten har tidigare publicerats på theconversation.com. Översättning: Karin Skagerberg.

Läs även: Hur påverkas fåglar av stress?

Läs även: Den mänskliga sexualitetens historia