Ældgamle kranier kaster lys over udvikling fra chimpansehjerne til supercomputer

Et kendetegn for dig som menneske er din utroligt store hjerne.

Det er ikke smiger. Set i forhold til kroppens størrelse bærer du rundt på én af de største hjerner i dyreriget, og i løbet af de seneste syv millioner år er den blevet tre-fire gange større.

Det er takket være hjernens imponerende størrelse, at du kan forudsige konsekvensen af dine handlinger, forme naturen og være en del af et teknologisk avanceret samfund.

Så måske tror du, at hjernen kun er blevet større siden begyndelsen af menneskets evolutionære udvikling.

Men tro om igen.

»Mange ved, at menneskehjernen er blevet større i løbet af vores evolution, men det er de færreste, der er klar over, at vores hjerner i dag er mindre, end de var hos nogle af vores forfædre,« siger Jeremy DeSilva, som er lektor ved Department of Antropology ved Darthmouth College i USA.

Vores hjerner blev mindre for cirka 3.000 år siden, lyder resultatet af et nyt studie i Frontiers in Ecology and Evolution, som Jeremy DeSilva er førsteforfatter på. Det betyder, at dine forfædre, der levede under den seneste istid, faktisk havde en større hjerne end dig.

Hjernens skrumpning er nyt territorium

Lyder det som lidt af et nederlag, at din hjerne er mindre, end de fortidsmennesker der lavede primitive stregtegninger i grotter under Weichsel-istiden mellem år 115.000 f.v.t. og 9.600 f.v.t.?

Du skal ikke være alt for fortørnet. Det er også nyt for evolutionsforskere, at menneskehjernen - ifølge det nye studie - lader til at være skrumpet for så relativt nyligt.

»Det er en meget ny kendsgerning, at menneskehjernen er blevet mindre, da vi ikke tidligere har haft adgang til tilstrækkeligt mange forhistoriske menneskekranier eller avanceret nok teknologi til at følge hjernens evolutionære udvikling på så nært hold,« siger Guojie Zhang, der forsker i gener, evolution og adfærdsgenetik på Københavns Universitet og har læst det nye studie for Videnskab.dk.

»I studiet har forskerne kunnet regne sig frem til, at reduktionen er sket senere, end vi har troet, fordi de har haft adgang til meget mere data end tidligere,« fortsætter Zhang, der er professor ved Sektion for Økologi og Evolution på Biologisk Institut.

Hvorfor hjernen er skrumpet udgør lidt af et hovedbrud for antropologer og evolutionsbiologer, men i det nye studie gør forskerne deres for at kaste lys over mysteriet.

Sådan måler du en ældgammel hjerne

»Stop en halv. Hvordan kan forskerne vide, hvor stor en 3.000 år gammel hjerne har været? Burde den gamle fedtklump ikke være rådnet til ukendelighed?« tænker du måske.

Og du har så evigt ret.

Kød og fedtvæv rådner typisk fuldstændig væk i løbet af et års tid. Derfor tager forskere til takke med at måle, hvor meget plads der er inde i kraniet, når de skal anslå fortidshjerners størrelse, og det har også været proceduren i det nye studie.

Her har forskerne taget data om størrelsen på 985 fossile kranier fra fortidsmennesker og menneskeaber, som har gået omkring på Jorden i løbet af de sidste 10 millioner år, og sat dem ind i det, der hedder en changepoint-analyse.

Helt kort betyder det bare, at forskerne har sat de 985 kraniers mål og datering ind i et computerprogram, som via en algoritme har fundet tre tidspunkter, hvor hjernen har ændret sig: To, hvor den er blevet større og et, hvor den er blevet mindre.

Fra chimpansehjerne til supercomputer

Okay, fra computermodeller og tilbage til hjernens skrumpetur. For hvad er forklaringen på, at dine forfædres hjerner begyndte at blive mindre for omkring 3.000 år siden?

Før du får forskernes spritnye teori om den sag, skal du først lige høre, hvad der kan have gjort, at menneskehjernen på andre tidspunkter i vores evolution er blevet større.

Arkæologer har nemlig længe været enige om, at menneskets hjerne er vokset ad to omgange:

• For 2,5 millioner år siden (forskerne bag det nye studie fremrykker det til for 2,1 millioner år siden)
• For en halv million år siden (forskerne bag det nye studie fremrykker det til for 1,5 millioner år siden)

Første gange dine forfædres hjerner fik akut vokseværk, var nogenlunde samtidig med, at mennesket og abernes udviklingslinjer delte sig og banede vejen for Homo-slægten af neandertalere og andre fortidsmennesker.

»For cirka 2,5 millioner år siden begyndte hjernen at udvikle sig markant anderledes end hos vores nærmeste slægtninge, chimpanser og gorillaer,« siger evolutionsforsker Peter K.A. Jensen, der er lektor emeritus i biologisk antropologi på Aarhus Universitet, og fortsætter:

»Inden lignede vi i højere grad chimpanser end mennesker, selvom vi gik oprejst. Vi havde en hjerne på størrelse med en chimpanses, og der er ingen tvivl om, at vi også opførte os ligesom chimpanser og overvejende spiste vegetarisk som dem,« fortæller Peter K.A. Jensen, som også tidligere har været overlæge på Klinisk Genetisk Afdeling ved Aarhus Universitetshospital.

Hjernen voksede op i et barskt miljø

Perioden, hvor dine forfædres hjerner voksede for første gang, kaldes tidlig Pleistocæn og strakte sig fra for 2,6 millioner til for 11.500 år siden. Den ville du næppe have haft lyst til at være født i.

Det var en tid, hvor istiden gjorde klimaet bidende koldt og maden sparsom. Som om det ikke var nok, skulle dine forfædre også tage sig i agt for tonstunge mammutter og dødbringende sabeltigere, der spankulerede rundt på de sneklædte stepper.

Det var kort sagt ikke menneskets storhedstid, så det kan lyde som et under, at menneskehjernen kunne udvikle sig under så barske forhold. Men de hårde tider lærte fortidsmenneskerne at fremstille og bruge knive af sten, og det kan være årsagen til, at hjernen voksede fra 400 til 800 kubikcentimeter i perioden.

»Stenredskaberne gjorde en fantastisk forskel, for de åbnede et vindue til en ny slags føde - animalsk føde. Det var virkelig en markant ændring af kosten, som var forudsætning for, at hjernen kunne udvikle sig,« siger Peter K.A. Jensen, og fortsætter:

»Problemet med hjernen er, at den er en rigtig energisluger. Hjernen bruger cirka 25 procent af den energi, vi forbruger på en dag, og kan ikke lagre energi. Så for at kunne vedligeholde vores komplekse hjerne, skal vi have en kvalitetskost rig på kalorier og protein,« siger han.

Ligesom du føler dig træt og sløv, hvis du glemmer at spise, fordi hjernen mangler nærring, tror arkæologer altså, at hjernen voksede, fordi der kom nogle mere næringsrige retter på menuen i dine forfædres huler.

\ Læs mere

Sjove forsøg afslører, hvorfor mennesket har en stor hjerne

Udviklede sig, da der kom mere lækre retter på bordet

Hjernens størrelse tog sit andet hop for mellem halvanden million og en halv million år siden - hvorfor?

Igen gemmer svaret sig sandsynligvis i dine forfædres madvaner.

»Arkæologiske fund peger på, at mennesket begyndte at jage storvildt som mammutter og vilde heste omkring det tidspunkt. Men den vigtigste grund til hjernens vækst er nok, at vi systematisk begyndte at tilberede mad over ild. Det ændrede sammensætningen af elementer i kosten, så vi kunne hive endnu flere kalorier og mere næring ud af den,« siger Peter K.A. Jensen.

Teorien om, at evnen til at tilberede mad over bål gav menneskehjernen næring til at vokse, giver god mening. Bare tænk på forskellen mellem en trist rå kartoffel og en lækker, proteinpakket bagt kartoffel.

Men faktisk er det tidligste tegn på, at mennesker kunne tæmme ild, fra Wonderwerk-grotten i Sydafrika, kun 1 million år gammelt.

Andre fund tyder godt nok på, at fortidsmenneskerne beherskede ilden endnu tidligere, men der er ingen klare beviser for, at dine forfædre kunne lave ild helt så tidligt, som da menneskehjernen begyndte at vokse for anden gang.

»Det, vi kan være ret sikre på, er, at anvendelse af ild blev almindelig og var udbredt for omkring en halv million år siden, og dette er formentlig en væsentlig årsag til hjernens vækstspurt i samme periode,« lyder det fra Peter K.A. Jensen.

Hvorfor blev hjernen mindre?

Nu ved du, at dine forfædres hjerner nok voksede, fordi de lærte at jage dyr, skære deres kød op og give det en god gennemstegning. Men hvad fik så hjernen til at skrumpe for omkring 3.000 år siden? Blev de veganere?

Niks - her har forskerne bag det nye studie en interessant teori, som absolut ikke har noget med veganisme at gøre,

»Forskerne foreslår, at ekspansionen af vores hjerner var brugbar i begyndelsen af vores evolution for at kunne udvikle kognitive færdigheder og for at overleve i det hårde miljø. Men fordi vi mennesker er blevet så socialt avancerede, tror de, at vi har fået en mindre hjerne,« siger Guojie Zhang.

»I dag lever vi i store grupper, hvor vi deler viden og teknikker, så det kan mindske behovet for at klare alting selv. Du kan sige, at den kollektive intelligens kompenserer for hjernestørrelsen,« fortsætter han.

Vores hjerner kan altså være blevet mindre, fordi vi ikke allesammen behøver at vide og kunne det samme, mener forskerne.

Det er for eksempel ikke kritisk for din overlevelse, at du ved, hvordan man bygger et hus, for der er håndværkere, der ved alt om isolering, jordbundsprøver og vådrumssikring, så du kan have tag over hovedet.

Til gengæld har du sikkert en anden kompetence, som andre i samfundet ikke behøver at bryde deres hjerner med, og den udlicitering af viden, har måske gjort dine forfædres hjerner mindre.

\ Læs mere

Gigantisk studie af 1.400 pattedyr: Stor hjerne er ikke lig med højere intelligens

Teori om hjerneskrumpning kom fra en uventet kant

Der er et dyr, der ligesom os lever i store og avancerede netværk, hvor man deler viden og specialiserer sig i bestemte opgaver: Myrer.

Og det er faktisk myrer, der har givet forskerne teorien om, hvorfor vores hjerner blev mindre for 3.000 år siden.

Ja, du læste rigtigt.

Forskerne har skannet arbejdsmyrers cirka 0,2 millimeter store hjerner og fundet, at minihjernerne lader til at skrumpe yderligere i myreflokke med et højt niveau af vidensdeling eller mange individer med meget specialiserede evner.

De mener, det samme kan være tilfældet hos os mennesker.

En myretue minder om vores samfund

Forskernes ide om at prøve at forstå hjernens udvikling ved at se på myrers komplicerede samfund høster ros fra Guojie Zhang, som selv bruger myremodeller til at studere menneskehjernen i sin forskning.

»Det er en attraktiv teori, for selvom mennesker og myrer er meget forskellige i deres neurosystemer, har vi det til fælles, at vi lever i store og komplekse fællesskaber, hvor individer kan specialisere sig i forskellige opgaver,« siger Guojie Zhang.

Men er mennesker og myrer ikke for forskellige til, at man kan bruge myrer til at forklare menneskets udvikling?

»Der er selvfølgelig stor forskel. Hvor menneskers adfærd er påvirket af religion, love og det sociale miljø, er myrerhjerner udelukkende styret af biologi, og hvor alle menneskehjerner er ens, kan myrehjerner være meget forskellige, alt efter om du er dronning eller arbejdsmyrer. Så myrer hjælper os med at danne teorier om menneskehjernen, men der er ingen endelig konklusion,« siger Guojie Zhang.

Det nye studies førsteforfatter er enig med Guojie Zhang i, at teorien om, hvorfor menneskehjernen skrumpede, er en forsigtig hypotese. Ikke et facit med to streger under.

»Der er ligheder blandt alle levende organismer på Jorden, og nogle gange hjælper det at træde ud af sin komfortzone og adressere et problem fra en helt ny vinkel. Selvfølgelig er det muligt, at myrer ikke udgør en optimal model til at forstå hjernereduktioner i mennesker. Derfor ser vi frem til, at vores hypotese bliver testet, når mere data bliver tilgængelig,« siger Jeremy DeSilva.

\ Læs mere

Video: Myreflok styrer elegant gennem labyrint ved brug af kollektiv hjernekraft

Der kan også være en anden forklaring

Én, der er lidt mere skeptisk overfor myreteorien, er Peter K. A. Jensen. Der er en anden forklaring på, hvorfor dine forfædres hjerner blev mindre, der er mere nærliggende, mener han.

»Neandertalere havde en større hjerne end os, og det hænger nok sammen med, at de kropsmæssigt var større end os. De vejede i gennemsnit 25 procent mere end de mennesker, der levede samtidig, og der er en tæt sammenhæng mellem hjernestørrelsen og kroppen. Siden er vi blevet mere spinkle, og i den process er der sket en reduktion af kraniet og dermed sandsynligvis også hjernens størrelse,« siger han, og fortsætter:

»Den underliggende teori i studiet er, at det har været en fordel med en mindre hjerne, fordi den bruger mindre energi, men så enkelt er det ikke. Mængden af energi afhænger i høj grad af kompleksiteten af hjernens funktionelle netværk - ikke kun hjernens størrelse,« lyder det.

Faktisk kan man ifølge Peter K. A. Jensen sammenligne hjernens udvikling lidt med en mobiltelefon.

Da de første mobiltelefoner blev opfundet, var de kæmpestore kasser, der kunne ufatteligt lidt, men gradvist blev de mindre i størrelsen, men langt mere mere energikrævende. Størrelsen hænger altså ikke sammen med energiforbruget.

På samme måde, afhænger dine kognitive evner, intelligens og i sidste ende hjernens energiforbrug ikke af, hvor stor en hjerne, du slæber rundt på. Det gør til gengæld mængden af synapser - forbindelser mellem nerveceller i hjernen.

Siden de første menneske satte deres fødder på Jorden, har vi sandsynligvis fået flere forbindelser i hjernen - det peger vores enorme samfundsudvikling i hvert fald på, selvom vi ikke kan vide det med sikkerhed, lyder det.

Ikke noget endeligt svar

Så hvorfor blev dine forfædres hjerner mindre for cirka 3.000 år siden?

På den ene side kan det have handlet om, at de outsourcede viden, og på den anden om, at deres kroppe blev mindre, selvom de funktionelle netværk i deres hjerner sprudlede og emmede af aktivitet.

Svaret må komme, når arkæologer en dag får tilstrækkeligt avanceret teknik til at genskabe en forhistorisk hjerne i nøjagtige detaljer.

Indtil da må de blandt andet studere myrer for at undersøge de komplicerede dynamikker, der har skabt den imponerende og underfundige hjerne, der pryder dit kranie i dag.

Tilføjelse 11. august 2022: I et studie udgivet i Frontiers in Ecology and Evolution i 2022 har forskere gennemgået DeSilvas datasæt og har sorteret mange af de kranier, DeSilva og medforskere havde inkluderet i deres studie, fra, og inkluderet en masse andre. Med det opdaterede datasæt finder de, at størrelsen på menneskehjernen ikke har ændret sig de seneste 30.000 år. Læs mere om studiet i en anden artikel på Videnskab.dk.

\ Læs mere

Hypotese: Var ADHD en fordel for fortidsmennesker?

\ Læs mere

Vi deler næsten alt vores DNA med fortidsmennesket