Wie sind Menschen so schlau geworden und wann ist das passiert? Um diese Frage zu entwirren, müssen wir mehr über die Intelligenz unserer menschlichen Vorfahren wissen, die vor 1, 8 Millionen Jahren gelebt haben. Zu diesem Zeitpunkt traf ein neuer Steintyp ein und das menschliche Gehirn verdoppelte sich fast.
Einige Forscher haben vorgeschlagen, dass diese fortschrittlichere Technologie in Verbindung mit einem größeren Gehirn ein höheres Maß an Intelligenz und möglicherweise sogar die ersten Zeichen von Sprache impliziert. Von diesen alten Menschen sind jedoch nur noch Fossilien und Steinwerkzeuge übrig. Ohne Zugang zu einer Zeitmaschine ist es schwierig zu wissen, welche kognitiven Merkmale diese frühen Menschen besaßen oder ob sie sprachfähig waren.
Schwer - aber nicht unmöglich.
Jetzt lernt mein interdisziplinäres Forschungsteam dank modernster Bildgebungstechnologie für das Gehirn, wie intelligent unsere frühen Vorfahren im Werkzeugbau waren. Indem wir die Gehirne der heutigen modernen Menschen scannen, da sie dieselben Werkzeuge herstellen wie unsere weit entfernten Vorfahren, konzentrieren wir uns darauf, welche Art von Gehirnleistung erforderlich ist, um diese Werkzeugherstellungsaufgaben zu erledigen.
Ein Sprung vorwärts in der Steinwerkzeugtechnologie
Die Steinwerkzeuge, die in den archäologischen Aufzeichnungen erhalten sind, können uns etwas über die Intelligenz der Menschen erzählen, die sie hergestellt haben. Sogar unsere frühesten menschlichen Vorfahren waren keine Dummköpfe; Steinwerkzeuge gibt es bereits vor 3, 3 Millionen Jahren, obwohl sie wahrscheinlich schon früher Werkzeuge aus verderblichen Gegenständen hergestellt haben.
Bereits vor 2, 6 Millionen Jahren haben einige kleinwüchsige und kleinhirnige menschliche Vorfahren kleine Flocken von größeren Steinen abgeschlagen, um ihre scharfen Schneidkanten zu nutzen. Diese Arten von Steinwerkzeugen gehören zur sogenannten Oldowan-Industrie, die nach der Olduvai-Schlucht in Tansania benannt ist und in der Überreste einiger der frühesten Menschen und ihrer Steinwerkzeuge gefunden wurden.
Der einfachere Oldowan-Chopper (links) und der fortgeschrittenere Acheulian-Handaxt (rechts) (Shelby S. Putt, mit freundlicher Genehmigung des Stone Age Institute, CC BY-ND) Vor rund 1, 8 Millionen Jahren entstand auch in Ostafrika ein neuer Menschentyp, einer mit einem größeren Körper, einem größeren Gehirn und einem neuen Werkzeugkasten. Dieses als Acheulianische Industrie bezeichnete Werkzeugset bestand aus geformten Kernwerkzeugen, die durch systematischeres Entfernen von Flocken von Steinen hergestellt wurden und zu einem flachen Handaxt mit scharfen Kanten rund um das Werkzeug führten.
Warum war diese neuartige acheulische Technologie für unsere Vorfahren so wichtig? In einer Zeit, in der die Umwelt und die Nahrungsressourcen etwas unvorhersehbar waren, setzten die frühen Menschen wahrscheinlich häufiger auf Technologie, um Zugang zu Nahrungsmitteln zu erhalten, die schwieriger zu bekommen waren als beispielsweise niedrig hängende Früchte. Möglicherweise standen Fleisch, unterirdische Knollen, Maden und Nüsse auf der Speisekarte. Die Personen mit den besseren Werkzeugen erhielten Zugang zu diesen energiereichen Nahrungsmitteln, und sie und ihre Nachkommen profitierten von den Vorteilen.
Eine Gruppe von Forschern hat vermutet, dass sich die menschliche Sprache durch Huckepack auf ein bereits vorhandenes Gehirnnetzwerk entwickelt hat, das bereits für diese Art der komplexen Werkzeugherstellung verwendet wurde.
Waren die acheulischen Werkzeugmacher also schlauer als alle menschlichen Verwandten, die vor 1, 8 Millionen Jahren lebten, und ist dies möglicherweise der Punkt in der menschlichen Evolution, als die Sprache auftauchte? Wir haben einen neuroarchäologischen Ansatz verwendet, um diese Fragen zu beantworten.
Bildgebung der Gehirnaktivität jetzt, um die Gehirnaktivität in der Vergangenheit zu rekonstruieren
Mein Forschungsteam, bestehend aus Paläoanthropologen am Stone Age Institute und der University of Iowa sowie Neurowissenschaftlern an der University of East Anglia, hat moderne Menschen rekrutiert - alles, was wir heutzutage zur Verfügung haben -, deren Gehirn wir uns vorstellen konnten, als sie Oldowan machten und acheulische Steinwerkzeuge. Unsere Freiwilligen haben das Verhalten der frühen Menschen nachgebildet, um die gleichen Werkzeuge herzustellen, die sie vor langer Zeit hergestellt haben. Wir können davon ausgehen, dass die Bereiche ihres modernen menschlichen Gehirns, die bei der Herstellung dieser Werkzeuge aufleuchten, die gleichen Bereiche sind, die in der fernen Vergangenheit aktiviert wurden.
Wir verwendeten eine Gehirnbildgebungstechnologie namens funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS). Es ist einzigartig unter den bildgebenden Verfahren des Gehirns, da es der Person, deren Gehirn abgebildet wird, ermöglicht, sich aufzurichten und ihre Arme zu bewegen, im Gegensatz zu anderen Verfahren, die überhaupt keine Bewegung zulassen.
Die Teilnehmer der Studie stellten Steinwerkzeuge her, während ihre Gehirnaktivität mit fNIRS gemessen wurde. (Shelby S. Putt, CC BY-ND) Jeder Proband, der an dieser Studie teilgenommen hat, besuchte mehrere Schulungssitzungen, um zu lernen, wie Oldowan- und Acheulian-Werkzeuge hergestellt werden, bevor der endgültige Test durchgeführt wird - Werkzeuge, die an das fNIRS-System angeschlossen sind.
Wir mussten bei der Gestaltung unseres Experiments die Sprache kontrollieren, um die Idee zu testen, dass Sprache und Werkzeugbau einen gemeinsamen Kreislauf im Gehirn haben. So teilten wir die Teilnehmer in zwei Gruppen ein: Man lernte das Herstellen von Steinwerkzeugen per Video mit Sprachanweisungen; Die andere Gruppe lernte über die gleichen Videos, jedoch mit stummgeschaltetem Audio, also ohne Sprache.
Wenn der Sprach- und Werkzeugbau wirklich eine koevolutionäre Beziehung verbindet, sollten auch die Teilnehmer, die in die nonverbale Gruppe eingereiht wurden, weiterhin Sprachbereiche des Gehirns verwenden, während sie ein Steinwerkzeug herstellen. Dies ist das Ergebnis, das wir erwarten sollten, wenn die Sprachverarbeitung und die Herstellung von Steinwerkzeugen die gleichen neuronalen Schaltkreise im Gehirn erfordern.
Während der Neuroimaging-Sitzung hatten wir die Teilnehmer drei Aufgaben zu erledigen: eine motorische Grundaufgabe, bei der sie zwei runde Steine zusammenschlugen, ohne zu versuchen, Flocken zu machen; eine Oldowan-Aufgabe, bei der einfache Flocken hergestellt wurden, ohne den Kern zu formen; und eine acheulische Aufgabe, bei der sie versuchten, den Kern durch ein fortgeschritteneres Verfahren zum Entfernen von Flocken in eine Handaxt zu formen.
Die Evolution der menschenähnlichen Erkenntnis
Was wir fanden, war, dass nur die Teilnehmer, die gelernt hatten, Steinwerkzeuge mit Sprachunterricht herzustellen, sprachverarbeitende Bereiche des Gehirns verwendeten. Dies bedeutet wahrscheinlich, dass sie sich an mündliche Anweisungen erinnerten, die sie während ihrer Trainingseinheiten gehört hatten. Dies erklärt, warum frühere Studien, die den Sprachunterricht in ihrer Versuchsplanung nicht kontrollierten, fanden, dass die Herstellung von Steinwerkzeugen die sprachverarbeitenden Bereiche des Gehirns aktiviert. Diese Sprachgebiete leuchteten nicht wegen irgendetwas auf, das für die Herstellung von Steinwerkzeugen von Bedeutung war, sondern weil die Teilnehmer, während sie an den Werkzeugen arbeiteten, wahrscheinlich auch den sprachbasierten Unterricht, den sie erhalten hatten, in ihren Gedanken wiedergaben.
Unsere Studie hat gezeigt, dass Menschen Steinwerkzeuge herstellen können, ohne sprachbezogene Gehirnstromkreise zu aktivieren. Das heißt, wir können zum jetzigen Zeitpunkt nicht mit Sicherheit behaupten, dass die Herstellung von Steinwerkzeugen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Sprache gespielt hat. Wann genau die Sprache auftaucht, ist daher noch ein Rätsel.
Wir entdeckten auch, dass der Werkzeugbau von Oldowan hauptsächlich Gehirnbereiche aktiviert, die an visuellen Inspektionen und Handbewegungen beteiligt sind. Fortgeschrittenere acheulische Werkzeuge rekrutieren ein kognitives Netzwerk höherer Ordnung, das sich über einen großen Teil der Großhirnrinde erstreckt. Dieses acheulische kognitive Netzwerk ist an der übergeordneten motorischen Planung beteiligt und berücksichtigt multisensorische Informationen unter Verwendung des Arbeitsgedächtnisses.
Gehirnareale, die das acheulische kognitive Netzwerk bilden und auch aktiv sind, wenn ausgebildete Pianisten Klavier spielen. (Shelby S. Putt, CC BY-ND) Es stellt sich heraus, dass dieses acheulische kognitive Netzwerk dasselbe ist, das online geht, wenn ein ausgebildeter Pianist Klavier spielt. Dies bedeutet nicht unbedingt, dass frühe Menschen Chopin spielen könnten. Unser Ergebnis könnte jedoch bedeuten, dass sich die Hirnnetzwerke, auf die wir uns heute verlassen, um komplexe Aufgaben zu erledigen, bei denen verschiedene Arten von Informationen eine Rolle spielen, wie beispielsweise das Spielen eines Musikinstruments, wahrscheinlich vor 1, 8 Millionen Jahren entwickelt haben, sodass unsere Vorfahren relativ komplexe Werkzeuge zur Nutzung von Energie herstellen konnten -dichte Lebensmittel.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
Shelby Putt, Postdoc am Stone Age Institute und am Center for Research in the Anthropological Foundations of Technology der Indiana University
