Auch Menschenaffen besitzen Gehirnasymmetrie

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Das gemeinsame Asymmetriemuster des Gehirns wird an einem menschlichen Endocast (Abguss des inneren knöchernen Gehirnschädels) von der Seite (links) und von unten (rechts) gezeigt. Dieses Muster umfasst eine stärker nach hinten ragende linke Gehirnhälfte und eine stärker nach vorne ragende rechte Gehirnhälfte mit lokalisierten größeren Oberflächenbereichen (orange) auf einer Gehirnhälfte im Vergleich zu entsprechenden kleineren Bereichen (blau) auf der anderen Hemisphäre. Es beinhaltet auch unterschiedliche Projektionen der Kleinhirnhälften und der Schläfenlappenpole. Copyright: Simon Neubauer, CC BY-NC-ND 4.0

Das gemeinsame Asymmetriemuster des Gehirns wird an einem menschlichen Endocast (Abguss des inneren knöchernen Gehirnschädels) von der Seite (links) und von unten (rechts) gezeigt. Dieses Muster umfasst eine stärker nach hinten ragende linke Gehirnhälfte und eine stärker nach vorne ragende rechte Gehirnhälfte mit lokalisierten größeren Oberflächenbereichen (orange) auf einer Gehirnhälfte im Vergleich zu entsprechenden kleineren Bereichen (blau) auf der anderen Hemisphäre. Es beinhaltet auch unterschiedliche Projektionen der Kleinhirnhälften und der Schläfenlappenpole.
Copyright: Simon Neubauer, CC BY-NC-ND 4.0

Leipzig (Deutschland) – Beim Menschen erfüllen linke und rechte Gehirnhälfte unterschiedlichen Aufgaben. Diese funktionelle Lateralisierung und die damit verbundene anatomische Gehirnasymmetrie galten bislang als dem Menschen einzigartig. Über die Frage dieser funktionellen Lateralisierung und der damit verbundenen Gehirnasymmetrie war allerdings bislang auch erst wenig bekannt. Mithilfe von Abdrücken des Gehirns auf der Innenseite des Schädelknochens (Endocasts) widerlegen Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig nun die gängige Lehrmeinung, die menschliche Gehirnasymmetrie sei einzigartig.

Wie das Team um Simon Neubauer vom Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie gemeinsam mit Kollegen der Universität Wien aktuell im Fachjournal „Science Advances“ (DOI: 10.1126/sciadv.aax9935) berichten, haben sie bei ihren Untersuchungen das gleiche Asymmetriemuster bei Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans gefunden, zugleich allerdings festgestellt, dass Menschen jedoch die größte Variabilität dieses Musters aufweisen. Daraus folgern die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, „dass sich lateralisierte, einzigartig menschliche kognitive Fähigkeiten, wie Sprache, durch die evolutionäre Anpassung eines vermutlich ursprünglichen, älteren Asymmetriemusters entwickelt“ haben.

Hintergrund
Die linke und rechte Seite unseres Gehirns sind auf bestimmte kognitive Fähigkeiten spezialisiert. Beispielsweise wird beim Menschen Sprache überwiegend in der linken Hemisphäre verarbeitet, und die rechte Hand wird von der linken Hemisphäre gesteuert. Diese funktionelle Lateralisierung spiegelt sich in der anatomischen Asymmetrie des Gehirns wider. Die beiden Gehirnhälften unterscheiden sich subtil in der Gehirnanatomie, der Verteilung der Nervenzellen, ihrer Konnektivität und der Neurochemie. Asymmetrien der äußeren Gehirnform sind sogar bei Endocasts sichtbar.

Die meisten Menschen haben eine Kombination aus einem stärker vorspringenden linken Hinterhauptlappen und einem stärker vorspringenden rechten Stirnlappen. Gehirnasymmetrie wird üblicherweise als entscheidend für die Funktion des menschlichen Gehirns und Kognition interpretiert, da sie die funktionelle Lateralisierung widerspiegelt. Vergleichsstudien unter Primaten waren bislang jedoch selten und es war nicht bekannt, welche Aspekte der Gehirnasymmetrie wirklich typisch menschlich sind. Basierend auf zuvor verfügbaren Daten nahmen Wissenschaftler an, dass sich viele Aspekte der Gehirnasymmetrie erst nach der Trennung der menschlichen Abstammungslinie von der Linie unserer nächsten lebenden Verwandten, den Schimpansen, entwickelt haben.
(Quelle: MPG)

Menschen, Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans haben unterschiedlich aussehende Endocasts und Gehirne (siehe obere Reihe). Aber sie haben das gleiche Asymmetriemuster wie man aus der unteren Reihe erkennen kann. Dieses Muster umfasst eine stärker nach hinten ragende linke Gehirnhälfte und eine stärker nach vorne ragende rechte Gehirnhälfte mit lokalisierten größeren Oberflächenbereichen (orange) auf einer Gehirnhälfte im Vergleich zu entsprechenden kleineren Bereichen (blau) auf der anderen Hemisphäre. Copyright: Simon Neubauer, CC BY-NC-ND 4.0

Menschen, Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans haben unterschiedlich aussehende Endocasts und Gehirne (siehe obere Reihe). Aber sie haben das gleiche Asymmetriemuster wie man aus der unteren Reihe erkennen kann. Dieses Muster umfasst eine stärker nach hinten ragende linke Gehirnhälfte und eine stärker nach vorne ragende rechte Gehirnhälfte mit lokalisierten größeren Oberflächenbereichen (orange) auf einer Gehirnhälfte im Vergleich zu entsprechenden kleineren Bereichen (blau) auf der anderen Hemisphäre.
Copyright: Simon Neubauer, CC BY-NC-ND 4.0

„Gehirne von Menschenaffen sind nur selten für Studien verfügbar, aber wir haben Methoden entwickelt, um Daten zur Gehirnasymmetrie aus Schädeln zu extrahieren, die in größerer Zahl zur Verfügung stehen. Das hat unsere Studie überhaupt erst möglich gemacht“, erläutert Neubauer.

Die Forscher konnten feststellen, dass das Ausmaß der Asymmetrie beim Menschen und bei den meisten Menschenaffen ungefähr gleich war. Allerdings waren Schimpansengehirne im Durchschnitt weniger asymmetrisch als die Gehirne von Menschen, Gorillas und Orang-Utans. Zudem untersuchten die Wissenschaftler auch das Muster der Asymmetrie und können so nun zeigen, dass nicht nur Menschen, sondern auch Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans dasselbe durchschnittliche Asymmetriemuster aufweisen, das zuvor als typisch menschlich beschrieben wurde: der linke Hinterhauptlappen, der rechte Stirnlappen sowie der rechte Pol des Schläfenlappens und der rechte Kleinhirnlappen ragten mehr hervor als die der anderen Seite. „Noch mehr überraschte uns, dass die Menschen in dieser Asymmetrie am wenigsten konsistent waren, mit viel individueller Variation um das am häufigsten vorkommende Muster“, sagt Philipp Mitteröcker, ein Mitautor der Studie.

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Die Wissenschaftler interpretieren dies als Zeichen von zunehmender funktioneller und entwicklungsbedingter Modularisierung des menschlichen Gehirns: „Beispielsweise hängt die Asymmetrie von Hinterhauptlappen und Kleinhirn beim Menschen weniger zusammen als bei Menschenaffen. Dieser Befund ist interessant, da sich das Kleinhirn des Menschen während der Evolution dramatisch verändert hat und somit anscheinend auch dessen Asymmetrie beeinflusst wurde.“

Ein gemeinsames Asymmetriemuster, aber eine größere Variabilität beim Menschen ist für die Interpretation der Evolution des menschlichen Gehirns interessant. Endocasts unserer fossilen Vorfahren, die diese Asymmetrie aufweisen, können ohne andere (archäologische) Daten nicht mehr als Beweis für eine spezifisch menschliche funktionelle Gehirnlateralisierung interpretiert werden. Hierzu erklärt Philipp Gunz, Mitautor der Studie: „Dieses gemeinsame Asymmetriemuster des Gehirns hat sich bereits vor dem Ursprung der menschlichen Abstammungslinie entwickelt. Der Mensch scheint auf diesem anatomischen Muster aufgebaut zu haben, um eine funktionelle Hirnlateralisierung im Zusammenhang mit typisch menschlichen Verhaltensweisen zu etablieren.“

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Quelle: Max-Planck-Gesellschaft

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