Přeskočit na obsah

Vývoj lidského mozku

Se svými nejbližšími vývojovými předky, non‑humánními primáty, sdílíme většinu tkáňových, buněčných, molekulárních a genetických znaků.

Odlišuje nás symbolické myšlení, složitý jazyk, sebereflexe neboli jáství, dlouhodobé plánování, autobiografická paměť, mentalizace, to je schopnost odhadovat duševní stavy příslušníků vlastního druhu, i umělecká tvořivost. Tedy zejména funkce mozku.

O tom, zda jde o výsledek postupného vývoje, nebo o vývojový skok, se vede debata. Pravděpodobnější je první možnost: z rejstříků chování šimpanzů plyne, že je daleko rozmanitější, než byly nedávné představy. Jejich mláďata se učí podobně jako lidské děti. Šimpanzi empatizují i v nějaké úrovni mentalizují, tomu se říká theory of mind a jde o dovednost umožňující odhadnout niterné stavy příslušníků vlastního druhu, mají určité povědomí o jáství neboli sebeuvědomování, kooperují a šimpanz učenlivý, Pan troglodytes, vede války.

 



Podobnosti a odlišnosti

Vývojový strom říká, že se linie vedoucí k současným lidem odštěpila od linie vedoucí k šimpanzům před 4,5–7 miliony let, od linie vedoucí ke gorilám před 7–10 miliony let, od linie k orangutanům před 12–16 miliony let, od linie malých opic, jako je gibbon, před 18–20 miliony let a od opic Starého světa, jako je makak, před 25–33 miliony let. Lidský mozek je přibližně trojnásobkem váhy mozku šimpanze.

Absolutní velikost mozku primátů dobře předpovídá poznávací schopnosti. Poznávací schopnosti vysvětluje encefalizační kvocient, vzájemný poměr velikosti mozku stejně velkých živočichů. U lidí je v porovnání s jinými primáty nejvyšší. Váha, resp. objem mozku v poměru k objemu prodloužené míchy má určovat poznávací schopnosti.

Lidský mozek tvoří přibližně 84 miliard neuronů, stejný počet gliových elementů. V mozkové kůře je asi 16 miliard neuronů (14,7–32), přitom tvoří 82 procent mozkové hmotnosti, v mozečku (10 procent hmotnosti mozku) je asi 69 miliard neuronů, zbylých 700 milionů je v podkorové šedi a kmeni. Pro úplnost: 20 milionů neuronů je v páteřní míše, 400–600 milionů neuronů ve střevních pleteních.

Počet neuronů však sám o sobě poznávací schopnosti dobře nevysvětluje. Řada patologických stavů (mikrocefalie, hemisferektomie, kraniopagus, téměř úplně chybějící mozeček) ho může podstatně snížit, postižení jedinci přitom mohou mít normální nebo téměř normální inteligenci.

Nadto delfíni mají v mozkové kůře asi 37 miliard neuronů, tedy víc než lidé. Druhou možností může být odlišnost jednotlivých mozkových stavebních i funkčních systémů, od makroskopicky patrných soustav po molekulární řetězce, včetně stavby a funkce DNA.

Lidské mozky odlišuje od mozku non‑humánních primátů rozvinutější stavba některých neuronů, větší počet von Economových neuronů s vřetenovitým tělem, než mají někteří primáti, sloni a kytovci – jsou ve vrstvě Vb frontoinsulární a přední cingulární kůry, větší počet synapsí (současné odhady jsou od 150 trilionů po kvadrilion), počet myelinizovaných axonů (149–176 tisíc kilometrů axonů) a zejména topologie neuronálních sítí s podstatně rozvinutějšími axonálními drahami v zevních čelních a temenních korových oblastech a kolem Sylviovy rýhy, tady se uvažuje o vztahu k vývoji jazyka.



Zvětšování mozku nebylo souměrné

Zvětšování mozku primátů nebylo ve všech místech stejné. Ve větší míře se zvětšovala prefrontální, temenní a zevní spánková kůra. Mluví se o „hotspots“. Metabolické nároky mozku jsou však mimořádné. Výhody, které přineslo toto zvětšování, tedy musely být větší než metabolické náklady.

Předpoklady říkaly: zvětšené oblasti mozkové kůry jsou uzly konektomů sloužících poznávacím funkcím vyššího řádu, například uvažování a plánování.

Míra obecných poznávacích schopností u člověka, měřená například jako inteligenční kvocient, by měla odpovídat ploše mozkové kůry těchto rozvinutých oblastí. Vývojově zvětšené korové oblasti slouží různým specializovaným konektomům, jsou pružným podkladem schopnosti řešit různé druhy zátěže poznávacích funkcí, umožňují lepší integraci informací různých smyslových systémů, jsou tedy smyslově multimodální – například dokáží sloučit zrakové, sluchové, prostorové a hmatové informace do celku vyššího řádu.

Uvedené předpoklady dokázal rozsáhlý experiment porovnávající mozek lidí a makaků.

Uzly sítí ve zvětšených korových oblastech komunikovaly s jinými uzly v podstatně větší míře než uzly v oblastech, které touto expanzí neprošly. Jejich participační koeficient, jenž měří stupeň, ve kterém se daný uzel sítě podílí na aktivitě podsítí, byl vyšší. I míra vzájemnosti (betweenness) vyjadřující vliv daného uzlu na informační tok mezi všemi ostatními uzly sítě, byla vyšší, než tomu bylo v oblastech, které touto expanzí neprošly.

Experiment dokázal, že zvětšené korové oblasti komunikují hlavně s regiony, jejichž aktivita je vyžadována současnými požadavky na poznávací funkce. Což se prohlubuje i v ontogenezi – od raného dětství do mladé dospělosti. A jen na okraj: při výkladu výsledků byla užita databáze BrainMap slučující data z přibližně 10 000 experimentů, které užily funkční magnetickou rezonanci.



Hnací mechanismy

Jaké hnací mechanismy mohly stát za takovým zvětšováním mozku?

Objem lidského mozku je podle jedné skupiny teorií přibližně šestkrát větší, než by byla očekávaná velikost mozku u savce velkého jako člověk. Debata kolem otázky, co bylo hnacím mechanismem, vychází z poznání větší mozek = výkonnější poznávání, které pomáhá překonat ekologické i sociokulturní překážky. Vysvětlení je trojí: hypotéza ekologické, sociální a kulturní inteligence.

Hypotéza ekologické inteligence vychází z překonávání překážek daných prostředím, například z vyhledávání, uchovávání a zpracovávání potravy. Hypotéza sociální inteligence vychází z představy překážek daných sociálními vztahy, například nutnosti kooperace, schopnosti vyhnout se manipulaci, a přitom umět manipulovat druhými jedinci, kooperovat, tvořit koalice a aliance ve jménu překonání druhých jedinců a skupin. Výsledkem měly být evoluční závody v dosahování vyšší úrovně poznávacích schopností, odtud původní pojem machiaveliánská inteligence. Hypotéza kulturní inteligence klade důraz na schopnost učit se od druhých jedinců.

Nový model testující vztah těchto tří hypotéz vzal v potaz metabolické nároky mozku čelícího ekologické a sociální zátěži. Uvážil populaci samiček. Tělesnou hmotnost každé samičky rozdělil do tří částí: mozek, reprodukční systémy a ostatní tělesné systémy. Mozek potřebuje k učení a paměti zachovávající dovednosti, které umožňují energii získat. Reprodukce vyžaduje energii k tvorbě a zachování potomstva. V každém věku dosahuje samička nějaké úrovně dovedností měřitelné v jednotkách informace. Samička spotřebovává energii úměrně svým dovednostem k překonávání ekologické a/nebo sociální zátěže. Úspěch v překonání ekologické zátěže záleží jen na ní, úspěch v překonání sociální zátěže záleží jak na ní, tak na jejich sociálních partnerech.

Model vzal v úvahu tři druhy sociální zátěže: kooperaci, soutěž mezi jedinci a soutěž mezi skupinami. Došel k závěru, že vývoj velikosti mozku a těla odpovídající Homo sapiens je výsledkem kombinace 60 procent ekologické zátěže, 30 procent kooperace a 10 procent soutěže mezi skupinami. Soutěž mezi jedinci nepovažuje pro vývoj lidského mozku za významnou. Z tohoto modelu plyne, že vývoj lidského mozku byl podmíněn především ekologickým tlakem, méně tlakem sociálním, a že ho pravděpodobně podporoval kulturní vývoj.

Zdroj: MT

Sdílejte článek

Doporučené

Lymfoproliferativní onemocnění

28. 6. 2022

V hematologickém bloku na 17. kongresu Interní medicína pro praxi v Olomouci zazněly od MUDr. Jozefa Michalky z Interní hematologické a onkologické…