Неандертальцы проиграли современному человеку из-за формы мозга . Неандертальцы размер мозга
Неандертальцы вымерли из-за размера их мозгов?
Используя компьютеры и сканирование МРТ, исследователи создали самую детальную реконструкцию неандертальского мозга на сегодняшний день, предлагая новое понимание социальных и когнитивных способностей этих вымерших людей. Но в отношении того, отвечают ли эти характеристики за их окончательную кончину, остается открытым вопрос.
Новое исследование, опубликованное сегодня в Scientific Reports показывает, что важные различия в когнитивной и нейронной функции между Homo sapiens и неандертальцами привели к различиям в поведении, которое могло привести к условиям, при которых анатомически современные люди преуспели, а неандертальцы провалили около 45 000 лет назад. Чтобы прийти к такому выводу - и в одном из первых исследований такого рода ученые провели сравнительный анализ неандертальцев и ранних современных человеческих черепов для вывода функции мозга. Но поскольку никаких других археологических доказательств не было предоставлено, чтобы укрепить это дело, а также потому, что форма и размер мозга не могут быть окончательно связаны с когнитивной способностью и поведением, вопрос о том, что вызвало исчезновение неандертальца, остается очень неурегулированным.
История неандертальцев озадачила археологов и антропологов с тех пор, как первый скелет этого вида был обнаружен в 1829 году. Несмотря на годы исследований и спекуляций, мы по-прежнему не уверены в том, что пошло не так для неандертальцев, которые жили в Европе и Азии за колоссальные 200 000 лет, большая часть этого в течение Ледникового периода. В то же время ученые не совсем уверены в том, что подходит для Homo sapiens . Поэтому, когда дело доходит до объяснения их неудачи и нашего успеха, справедливо спросить: каковы были различия, которые имели значение?
Возможно, были различия в том, как два вида могли адаптироваться к быстро меняющимся климатическим условиям и условиям окружающей среды. Или, может быть, это связано с различиями в технологических, социальных и экономических системах или различиями в стратегиях добычи и охоты. Возможно, что у неандертальцев были более низкие или ограниченные навыки общения или что неандертальцы были поглощены или уничтожены ранними современными людьми. Эти теории все увлекательны и провокационны сами по себе, но конечная причина остается неясной.
Однако мысль о том, что поведенческие различия, возможно, имела к этому какое-то отношение, не является диковинной. Работая в предположении, что поведение является функцией когнитивных и неврологических способностей, группа исследователей, возглавляемая Наомичи Огихара из Университета Кейо в Японии, приступила к моделированию мозгов неандертальцев, ранних анатомически современных людей и живых людей, чтобы вывести возможные функциональные различия между двумя. До этой работы ученые проанализировали различия между неандертальцами и современными мозгами человека, но это первое исследование для восстановления мозгов с целью постулирования возможных функциональных различий.
Действительно, хотя у ученых есть много неандертальских черепов, с которыми можно работать, ни один из них не содержит реальных мозгов, что затрудняет понимание того, как на самом деле выглядела их голова. Следующим лучшим вариантом, таким образом, является просмотр их окаменевших черепов и попытка выяснить форму, размер и ориентацию неандертальского мозга.
Для этого команда Огихара создала виртуальные трехмерные «отливки» мозгов, используя данные, полученные из черепов четырех неандертальцев и четырех ранних современных людей (черепа, использованные в исследовании, датируются от 135 000 до 32 000 лет назад). Это позволило исследователям восстановить и визуализировать трехмерную структуру областей серого и белого вещества мозга, а также области спинномозговой жидкости. Затем, используя большой набор данных из проекта Human Connectome, в частности, МРТ-сканирование мозга, проведенное более чем 1 180 человек, исследователи смоделировали «средний» мозг человека, чтобы обеспечить своего рода базовый уровень для исследования и позволить сравнительный анализ.
Используя этот метод, исследователи обнаружили «значительные» различия в морфологии мозга. Несмотря на то, что у неандертальцев были большие черепа и, следовательно, больший объем мозга в целом, у H. sapiens был пропорционально больший мозжечок, часть мозга была вовлечена в более высокий уровень мышления и действия. Современные люди также отличались меньшей затылочной областью в головном мозге, которая привязана к зрению. Рассматривая эти различия, исследователи предполагали такие способности, как познавательная гибкость (то есть обучение, адаптивность и готовое мышление), внимание, обработка языка, а также краткосрочная и долгосрочная память. Homo sapiens заключили, что у Homo sapiens были лучшие когнитивные и социальные способности, чем у неандертальцев, и большая способность к долговременной памяти и обработке языка.
«Эта команда обнаружила существенные различия между мозгами неандертальцев и современными мозгами человека, особенно в областях мозга, с которыми мы сегодня ассоциируемся с человеческими способностями к языку, социальному сотрудничеству и способностям к памяти», Лана Рак, докторант Программы когнитивных наук на кафедре антропологии в Университете Индианы, рассказал Gizmodo. «Поскольку все это очень адаптивное поведение, которое сегодня распространилось на людей по сравнению с другими видами, интересно изучить, как эти области мозга отличаются между гомининами».
Ruck, который не участвовал в новом исследовании, сказал, что это особенно интересно в случае неандертальцев, потому что эти два вида фактически взаимодействовали друг с другом на ландшафте, и поскольку различия в познании являются большой гипотезой, почему Неандертальцы вымерли, но Homo sapiens этого не сделал. Как заключили исследователи в исследовании:
Таким образом, различия в нейроанатомической организации мозжечка, возможно, привели к критическому различию в когнитивных и социальных способностях между двумя видами. Следовательно, способность адаптироваться к изменяющейся среде путем создания инноваций может быть ограничена в [Неандертальцах], и это различие, возможно, повлияло на их шансы на выживание и привело к процессу замещения.
Нейробиолог Кари Л. Аллен, доцент кафедры медицины Вашингтонского университета в Сент-Луисе, сказал, что новая статья представляет собой интригующий шаг вперед в плане включения наших знаний о современной функции мозга в анализ окаменелостей. Но она сказала, что требуется больше работы по связи между размером мозга, формой и функцией, прежде чем мы сможем уверенно интерпретировать эволюционное влияние этих различий между неандертальцами и людьми.
«Авторы полагаются на предпосылку, что больше, и что форма поверхности мозга может быть использована для интерпретации размеров компонентов мозга», - сказал Аллен Гизмодо. «Следует иметь в виду, что общая форма мозга почти наверняка является компромиссом нескольких факторов, и некоторые из них, вероятно, мало влияют на познание. Например, размер и форма мозга в определенной степени ограничены размером тела и размером и формой лицевого скелета. Таким образом, связь между формой и познанием трудно оценить ».
В самом деле, представление о том, что мы можем экстраполировать познавательные способности и поведение, моделируя форму мозга на компьютере, в лучшем случае представляет собой тонкое предложение.
«Это, наверное, самый важный вопрос здесь, потому что сегодня очень спорная тема в этой области: что вы можете сказать о когнитивных способностях вида, если у вас есть только их мозги или черепа?» - спросил Рак. «Хотя авторы утверждают, что объем мозжечка коррелирует с увеличением исполнительных функций, включая внимание, торможение, понимание речи и производство, а также оперативную память, это не обязательно соответствует дефициту у людей с меньшими мозжечками в их образце, поскольку данные Human Connectome это здоровые взрослые ».
Точно так же Рак сказал, что это может быть связано с тем, что меньшие мозжечки и уменьшенные социальные и лингвистические способности у неандертальцев имели негативные последствия для выживания вида. Эти недостатки в сторону, Ruck сказал, что новое исследование является одной из самых ранних попыток предсказать поверхности мозга и анатомию вымерших человеческих предков непосредственно из трехмерных компьютерных моделей, «поэтому в этом смысле это важно».
Неандертальцы с инвалидностью, пережившие социальную поддержку
Повторный анализ черепа неандертальца в возрасте 50 000 лет показывает, что в дополнение к многолетнему ...
Читать далее
В заключение, важно отметить, что функция мозга и интеллект почти всегда являются очень маленькой частью истории. Современная культура подчеркивает - и даже фетишизм - интеллект, поэтому неудивительно, что некоторые ученые связывают это с успехом ранних современных людей. Но такой анализ, как этот, не говорит нам ничего о культуре, устной традиции и социальных сетях, которые, возможно, помогли неандертальцам компенсировать любые когнитивные «недостатки» по сравнению с H. sapiens . В то же время это исследование само по себе не может сказать нам, имели ли эти различия какое-либо отношение к исчезновению неандертальцев. Без дополнительной информации, такой как археологические или генетические доказательства, вопрос об угашении неандертальцев остается нерешенным.
[ Научные доклады ]
ru.upost.info
Неандертальцы проиграли современному человеку из-за формы мозга
Фото: DrMikeBaxter/Wikimedia Commons
Форма мозга неандертальцев сделала их менее приспособленными к окружающей среде и в итоге привела к вымиранию вида. Ученые сделали такой вывод, построив первую цифровую модель мозга неандертальца. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Около 40 000 лет назад предки человека перебрались из Африки в Европу. Примерно тогда же, по мнению ученых, исчезли и неандертальцы, ранее населявшие большую часть Европы. Как именно люди вида Homo sapiens заменили собой неандертальцев, до сих пор не до конца ясно. Чтобы приблизить решение этой загадки, международная группа антропологов, нейробиологов и инженеров создала цифровую реконструкцию мозга неандертальца.
На сегодняшний день не существует проверенных методов создания точных цифровых моделей вымерших видов животных. Один из способов, однако, позволяет на основе известных данных о родственном исследуемому животному виде предположить, как выглядел его мозг. Эту технологию ее создатели опробовали на двух близких видах шимпанзе — бонобо (Pan paniscus) и обыкновенном шимпанзе (Pan troglodytes). Компьютерное моделирование позволило изменить форму мозга шимпанзе обыкновенного таким образом, что получилась довольно точная модель мозга бонобо. Такой же алгоритм применили в своей работе и авторы нового исследования.
Ученые сначала измерили форму внутренней поверхности черепов неандертальцев. Затем с помощью компьютерного моделирования они постарались «поместить» внутрь неандертальского черепа мозг современного человека, деформируя отдельные его части. В результате получилась модель мозга приблизительно такого же размера, однако совсем другой формы. Например, мозжечок, отвечающий, в частности, за речь, память и способность обдумывать несколько вещей одновременно, оказался в полученной модели гораздо меньше, чем у современного человека. А вот размер затылочной доли, в которой располагается зрительная кора, отвечающая за восприятие зрительной информации, у неандертальцев оказалась больше.
Исследователи предположили, что увеличенная затылочная доля возникла у неандертальцев как адаптация к более короткому по сравнению с Африкой световому дню. По мнению ученых, увеличение затылочной доли замедлило или остановило возможный рост мозжечка у неандертальцев. В итоге они оказались менее приспособлены к изменениям окружающей среды, чем Homo sapiens.
Генетик Элиссон Муотри (Alysson Muotri) из Школы медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего рассказал о ведущихся в его лаборатории экспериментов по выращиванию из клеточных культур мини-мозгов неандертальцев. Доклад об этой работе прозвучал на конференции Imagination and Human Evolution в Сан-Диего, о его содержании рассказывает сайт журнала Science. На данный момент это не попытки полного воспроизведения мозговой ткани неандертальца, клетки в эксперименте имеют лишь один неандертальский ген.
Ранее единственной возможностью узнать строение мозга неандертальцев было изучение эндокранов – отпечатков борозд и извилин головного мозга на внутренней поверхности черепа. Теперь предлагается принципиально новый метод. Он стал возможным благодаря прогрессу в трех областях: выделении древней ДНК, редактировании генома и культивировании «миниорганов». Примитивные миниатюрные аналоги настоящих органов, выращиваемые из клеточных культур, за последние годы стали значительно совершеннее. Ученые смогли получить в лабораторных условиях аналоги сердца, почки, головного мозга, желудка, легких, сетчатки, толстого и тонкого кишечника. В них есть группы дифференцированных клеток, подобные тем, что имеются в полноразмерных органах. Подробнее о таких работах мы рассказывали в очерках «Органы из пробирки» и «Миниатюрные органы».
Группа под руководством Муотри вырастила из стволовых клеток с модифицированной ДНК, которая соответствовала ДНК неандертальцев, структуры размером с горошину, которые воспроизводили ткань коры головного мозга. По сравнению с аналогичными органоидами, где содержится ДНК современных людей, “неандертальские” минимозги имеют отличия как в форме, так и в структуре нейронных сетей.
Сейчас исследования Муотри и его коллег сосредоточенны на гене NOVA1, который грает роль в раннем развитии мозга у современных людей, а также связан с аутизмом и шизофренией. Аналогичный ген неандертальца отличается от него только одной парой нуклеотидных оснований. Муотри и его сотрудники берут клетки кожи «нейротипичного человека» (то есть человека без каких-либо известных генетических дефектов, связанных с неврологическими расстройствами), затем эти клетки превращают в плюрипотентные стволовые клетки. Используя метод редактирования генома CRISPR, они вносят изменения в ген NOVA1, соответствующие геному неандертальца. За несколько месяцев из клеток вырастают кортикальные мозговые органоиды (авторы работы прозвали их неандероидами). Сравнивая их с выращенными в аналогичных условиях органоидами с обычным геномом, исследователи заметили, что нейронные клетки с неандертальским геном NOVA1 быстрее мигрируют в пределах органоида. Отличается и внешняя форма органоидов: обычные почти сферические, “неандертальские” же похожи на попкорн.
Некоторые из обнаруженных различий совпадают с признаками, которые ранее Муотри наблюдал в мозге детей с аутизмом. «Я не хочу, чтобы семьи пришли к выводу, будто бы я сравниваю аутичных детей с неандертальцами, но это важное наблюдение, – говорит Муотри. – У современных людей эти типы изменений связаны с отклонениями в развитии мозга, которые оказываются ключевыми для социализации. Если мы считаем, что это одно из наших преимуществ перед неандертальцами, это важно».
polit.ru
Неандертальцы проиграли современному человеку из-за формы мозга
Неандертальцы проиграли современному человеку из-за формы мозга Форма мозга неандертальцев сделала их менее приспособленными к окружающей среде и в итоге привела к вымиранию вида. Ученые сделали такой вывод, построив первую цифровую модель мозга неандертальца. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Около 40 000 лет назад предки человека перебрались из Африки в Европу. Примерно тогда же, по мнению ученых, исчезли и неандертальцы, ранее населявшие большую часть Европы. Как именно люди вида Homo sapiens заменили собой неандертальцев, до сих пор не до конца ясно. Чтобы приблизить решение этой загадки, международная группа антропологов, нейробиологов и инженеров создала цифровую реконструкцию мозга неандертальца. На сегодняшний день не существует проверенных методов создания точных цифровых моделей вымерших видов животных. Один из способов, однако, позволяет на основе известных данных о родственном исследуемому животному виде предположить, как выглядел его мозг. Эту технологию ее создатели опробовали на двух близких видах шимпанзе — бонобо (Pan paniscus) и обыкновенном шимпанзе (Pan troglodytes). Компьютерное моделирование позволило изменить форму мозга шимпанзе обыкновенного таким образом, что получилась довольно точная модель мозга бонобо. Такой же алгоритм применили в своей работе и авторы нового исследования. Ученые сначала измерили форму внутренней поверхности черепов неандертальцев. Затем с помощью компьютерного моделирования они постарались «поместить» внутрь неандертальского черепа мозг современного человека, деформируя отдельные его части. В результате получилась модель мозга приблизительно такого же размера, однако совсем другой формы. Например, мозжечок, отвечающий, в частности, за речь, память и способность обдумывать несколько вещей одновременно, оказался в полученной модели гораздо меньше, чем у современного человека. А вот размер затылочной доли, в которой располагается зрительная кора, отвечающая за восприятие зрительной информации, у неандертальцев оказалась больше. Исследователи предположили, что увеличенная затылочная доля возникла у неандертальцев как адаптация к более короткому по сравнению с Африкой световому дню. По мнению ученых, увеличение затылочной доли замедлило или остановило возможный рост мозжечка у неандертальцев. В итоге они оказались менее приспособлены к изменениям окружающей среды, чем Homo sapiens. МОЗГ, У неандерталец, Человек, Модель, Неандерталец
Форма мозга неандертальцев сделала их менее приспособленными к окружающей среде и в итоге привела к вымиранию вида. Ученые сделали такой вывод, построив первую цифровую модель мозга неандертальца.
Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Около 40 000 лет назад предки человека перебрались из Африки в Европу. Примерно тогда же, по мнению ученых, исчезли и неандертальцы, ранее населявшие большую часть Европы. Как именно люди вида Homo sapiens заменили собой неандертальцев, до сих пор не до конца ясно. Чтобы приблизить решение этой загадки, международная группа антропологов, нейробиологов и инженеров создала цифровую реконструкцию мозга неандертальца.
На сегодняшний день не существует проверенных методов создания точных цифровых моделей вымерших видов животных. Один из способов, однако, позволяет на основе известных данных о родственном исследуемому животному виде предположить, как выглядел его мозг. Эту технологию ее создатели опробовали на двух близких видах шимпанзе — бонобо (Pan paniscus) и обыкновенном шимпанзе (Pan troglodytes). Компьютерное моделирование позволило изменить форму мозга шимпанзе обыкновенного таким образом, что получилась довольно точная модель мозга бонобо. Такой же алгоритм применили в своей работе и авторы нового исследования.
Ученые сначала измерили форму внутренней поверхности черепов неандертальцев. Затем с помощью компьютерного моделирования они постарались «поместить» внутрь неандертальского черепа мозг современного человека, деформируя отдельные его части. В результате получилась модель мозга приблизительно такого же размера, однако совсем другой формы. Например, мозжечок, отвечающий, в частности, за речь, память и способность обдумывать несколько вещей одновременно, оказался в полученной модели гораздо меньше, чем у современного человека. А вот размер затылочной доли, в которой располагается зрительная кора, отвечающая за восприятие зрительной информации, у неандертальцев оказалась больше.
Исследователи предположили, что увеличенная затылочная доля возникла у неандертальцев как адаптация к более короткому по сравнению с Африкой световому дню.
Форма мозга неандертальцев сделала их менее приспособленными к окружающей среде и в итоге привела к вымиранию вида. Ученые сделали такой вывод, построив первую цифровую модель мозга неандертальца. 
