De evolutie van onze cognitieve vermogens

Gedurende de ontwikkelingsgeschiedenis ofwel ontogenese van de mens ontwikkelen de hersenen en de cognitieve vermogens zich parallel. Dit brengt een fenotype voort dat duidelijk verschilt met dat van andere primaten. Ook als we ons beperken tot onze meest verwante primaat, de chimpansee, dan blijven er grote verschillen bestaan. Dit

De menselijke hersenen. Van internet.

ondanks het feit dat ons genoom slechts zo’n 1,2 % verschilt met dat van de chimpansee. Dit verschil brengt onze evolutiegeschiedenis terug naar 4 – 6 miljoen jaar. Deze periode wordt als relatief kort beschouwd voor de ontwikkeling van de cognitieve vermogens van de mens omdat de verschillen met de cognitieve en culturele vermogens van de chimpansee aanzienlijk zijn. Maar er bestaan genetische mechanismen die kleine verschuivingen in de timing van de ontwikkelingsfasen teweeg kunnen brengen.

Gedurende de eerste levensjaren blijven de menselijke cognitieve vermogens zich ontwikkelen en absorbeert hij informatie en ervaringen vanuit de omgeving. Daarmee overtreft hij in hoge mate de capaciteiten van onze meest verwante primaten. Nu hebben onderzoekers gevonden dat de expressie van bepaalde genen die belangrijk zijn gedurende de ontwikkeling van de hersenen bij de mens een hoogtepunt bereiken rond het vijfde levensjaar. Het gaat daarbij om genen die verantwoordelijk zijn voor de vorming van synapsen. Synapsen zijn de contactpunten tussen neuronen. Er kunnen zich duizenden synapsen vormen vanuit één zenuwcel. Ze vergeleken deze groei van synapsen in de prefrontale cortex (PFC), evolutionair gezien een relatief jong hersendeel, met die van het cerebellum, een relatief oud of antiek hersendeel. Het cerebellum is voornamelijk verantwoordelijk voor beweging en coördinatie, terwijl de PFC verantwoordelijk is voor de cognitieve functies en emoties. Het blijkt dat de expressie van de genen voor synapsen in de PFC een hoogtepunt bereikt rond het eerste levensjaar in de chimpansees terwijl dat punt bij de mens rond het vijfde levensjaar ligt. Deze verschuiving werd niet waargenomen in het cerebellum, het antieke hersendeel. Deze gegevens tonen aan dat de rijping van de PFC in de mens langer duurt.

Synaps tussen twee neuronen. Van internet

Er werden ook Makaken bestudeerd om te zien of dit verschil in rijping bij de mens een nieuw geëvolueerde eigenschap was of een verschuiving in de timing van een reeds bestaand mechanisme. Het blijkt uit bestudering van foetussen van de makaak dat de expressie-patronen in de PFC hetzelfde zijn bij de makaak en de mens, maar dat er ook hier een verschuiving bestaat in de timing van expressie.

De auteurs beweren dat hun bevindingen suggereren dat het menselijk brein bijzonder plastisch blijft en onderhevig is aan input uit de omgeving gedurende de eerste vijf levensjaren. Deze studie laat een van de belangrijk mechanismen zien dat mogelijk betrokken is bij de evolutie van de menselijke cognitie. Ze veronderstellen dat de verschuiving van timing vooral plaatsvond na de afsplitsing met de Neanderthalers.

Het was ook uit andere studies duidelijk dat synapsen zich vooral vormen rond het vijfde levensjaar in de mens, rond het eerste levensjaar in de chimpansee en rond de geboorte in makaken.

Ik blogde al eerder over de rijping van de hersenen in verband met het mechanisme van ‘pruning’ ofwel het snoeien van synapsen na deze explosieve groei rond het vijfde levensjaar. Deze laatste studie werd uitsluitend uitgevoerd op de mens. Het zou in dit verband interessant zijn te weten hoe en wanneer dit proces van ‘pruning’ zich voltooit in de chimpansee en de makaak.

Uit: Genome Research en Eurekalert

Met dank aan Harry Pinxteren.