Es gab eine Zeit, in der Säugetiere die Erde nicht beherrschten. Vor 65 Millionen Jahren waren wir nicht viel mehr als Spitzmäuse. Nachdem dieser riesige Meteor in die Halbinsel Yucatán eingedrungen war und Feuer, Iridium und Zerstörung über die Kontinente verbreitet hatte, änderte sich dies alles. Säugetiere blühten, während Reptilien die Herrschaft verloren.

Als Reaktion auf diese Verschiebung der Dominanz wuchsen Säugetiere und Reptilien auseinander. Wir sind in unterschiedlichen Nischen gewachsen und haben als Reaktion unterschiedliche Gehirne entwickelt. Allerdings ist nicht unser gesamtes Gehirn anders geworden.

Trotz der zahlreichen Unterschiede, die uns von unseren Reptilien-Vorfahren trennten, blieben die unteren Teile unseres Gehirns größtenteils gleich. Sie gaben uns physiologische Grundlagen, auf denen der Rest des Gehirns aufgebaut werden konnte. Es ist die Art und Weise, wie diese alten Systeme mit den neuen interagieren, die uns menschliches Glück gibt.

Von Neunauge bis Eidechse

Um zu verstehen, was uns von Echsen unterscheidet, müssen wir wissen, wie sich das Gehirn entwickelt hat. Dieses Verständnis beginnt mit der Kambrischen Explosion.

Die kambrische Explosion, die wirklich allmählicher als der Name vermuten lässt, begann vor etwa 540 Millionen Jahren. Diese „Explosion“ von Wirbeltier-Kreaturen im Fossilienbestand löste die frühen Stadien der Entwicklung des Gehirns von Wirbeltieren aus.

Wir können unsere zerebralen Anfänge verfolgen, indem wir die seltsamen Kreaturen untersuchen, die zu dieser Zeit existierten. Eine solche Kreatur ist die Neunauge. Vermutlich hat sich das Neunauge seit der fraglichen Zeit nicht viel weiterentwickelt. Es hat alle Grundstrukturen unseres Gehirns, aber keines der coolen Dinge wie Frontallappen. Tiere wie die Neunauge bildeten frühes Wirbeltierleben.

200 Millionen Jahre später begannen sich einige dieser neunaugeähnlichen Fische in Richtung Land zu bewegen. Das Leben in den flachen Gewässern hatte etwas Verlockendes. Diese Neugier brachte uns schließlich Amphibien. Und Amphibien haben in der Regel ein größeres Gehirn als ihre Fischcousins.

Es dauerte nicht lange, bis die Amphibien weiter ins Landesinnere marschierten. Vor etwa 360 Millionen Jahren entwickelten einige von ihnen einen dünnen Wasserfilm (Amnion genannt), der ihre Eier umgab. Dieses Amnion ermöglichte es Amphibien, ihre Babys überall auf trockenem Land zu haben. Die darauffolgende Diaspora aus dem Wasser brachte uns auf den Weg zu den Reptilien.

Die Reise an Land brachte einen weiteren Anstieg des Gehirnwachstums mit sich. Dies lag zum großen Teil an den neuen physiologischen Systemen, die wir zum Überleben an Land brauchten. Wir mussten Luft atmen, über die Luft kommunizieren und - was vielleicht am wichtigsten war - uns an Land bewegen. Wir haben größere Gehirne entwickelt, um den Übergang zu bewältigen.

Reptilien beherrschten die Erde seit Hunderten von Millionen von Jahren. Dieses "Zeitalter der Reptilien", wie es genannt wird, bildete das Zeitalter des Mesozoikums (das vor 252 bis 66 Millionen Jahren dauerte). Es endete, als dieser Riesenmeteor die Dinosaurier tötete.

Vögel und Säugetiere

Sowohl Vögel als auch Säugetiere entwickelten sich vor diesem K-T-Aussterben. Vögel haben sich vor etwa 200 Millionen Jahren von den Reptilien getrennt, Säugetiere vor 220 Millionen Jahren. Nur die Gehirne der Vögel zeigten bei der Spaltung ein unmittelbares Wachstum.

Wie Reptilien und Amphibien besiedelten Vögel eine neue Nische: die Luft. Obwohl es keine weiteren 20–40 Millionen Jahre geschah, nachdem sie von den Reptilien abgewichen waren, führte diese Umweltverschiebung zur Entwicklung größerer Gehirne. Dafür gibt es mehrere hypothetische Gründe, von denen die meisten dem Grund für die Ausdehnung der Reptilienrinde ähnlich sind.

Vögel wurden klein und schnell, was ihnen einen Vorteil beim Beutefang verschaffte. Sie entwickelten auch Motorflug und Endothermie, eine Fähigkeit, ihre innere Körpertemperatur zu regulieren. Diese neuen physiologischen Systeme erforderten mehr Gehirnmasse zur Kontrolle. Und so dehnte sich ihre Hirnrinde aus.

Ebenso erwarben die ersten Säugetiere neue Eigenschaften, die eine neue Physiologie erforderten. Sie wuchsen an Fell, Endothermie und einem sogenannten Neokortex - einer sechsschichtigen Gehirnschicht, die auf dem Hirnstamm liegt. Es unterscheidet sich vom Allokortex, der nur drei Schichten aufweist, die für Fische, Amphibien, Reptilien und Vögel spezifisch sind. Es ist der Neokortex, der uns dabei hilft, uns von den meisten anderen Tieren auf diesem Planeten zu unterscheiden.

Erst als Primaten auftauchten und die Dinosaurier starben, nahm der Neokortex wirklich Fahrt auf. Es bedurfte einer offenen Umgebung, in die diese angehenden Primaten strahlen, sich anpassen und gedeihen konnten. Sobald ihnen dieses Privileg gewährt wurde, wuchs ihr Neokortex beträchtlich.

Auf Primaten

Primaten entstanden vor rund 80 Millionen Jahren als eigenständige Ordnung. Die aufkeimenden Primaten waren größtenteils klein und „an die feinen Zweige von Büschen und Bäumen angepasst“. Dieser baumartige Lebensstil brachte einen weiteren Ausbruch der Gehirnanatomie mit sich. Sie entwickelten einen ausgeklügelten motorischen Kortex, einen außergewöhnlich großen visuellen Kortex und einen der größten Neokortizes aller Säugetiere.

Es gibt verschiedene Gründe für das Wachstum des Neokortex. Eine der hervorstechenderen ist die machiavellistische Intelligenzhypothese (später umbenannt in "soziale Gehirnhypothese"), die darauf hindeutet, dass das Wachstum des Neokortex auf unser zunehmend komplexeres soziales Leben zurückzuführen ist.

Die Argumentation lautet wie folgt: Je komplexer die soziale Situation, desto mehr Dinge müssen Sie im Auge behalten - mögliche Konkurrenten, Gefährten, Affenfreunde, die Sie angreifen könnten. Und je mehr Dinge Sie im Auge behalten müssen, desto größer muss Ihr Gehirn sein.

Beweise für diese Hypothese gibt es überall. Die Gehirngröße korreliert zum Beispiel mit der Gruppengröße. Dies ist sinnvoll, da größere Gruppen höchstwahrscheinlich von Tieren mit besseren sozialen Fähigkeiten gebildet werden. Die Hypothese gilt aber auch für Paarungsstrategien. Arten, die sich paarbinden, haben beispielsweise ein größeres Gehirn als solche, die dies nicht tun. Dies ist ein weiterer Grund, warum Vögel und Säugetiere ein größeres Gehirn haben als ihre Eidechsen-Cousins: Viele von ihnen sind paargebunden.

Der Mensch ist das sozialste aller sozialen Tiere. Im Laufe unserer Entwicklung sind wir von kleinen Gruppen mit jeweils rund 150 Menschen zu großen staatlichen Gesellschaften oder Imperien mit Hunderttausenden bis zu einigen Millionen Menschen übergegangen. Jetzt leben wir in einer Welt, die fast vollständig miteinander verbunden ist. Es macht Sinn, dass wir die größten Gehirne hätten.

Der Trend beim Gehirnwachstum ist also, dass sich unser Gehirn umso mehr entwickelte, je mehr wir gewachsen sind, um unbekannte Nischen zu besiedeln. Noch wichtiger ist jedoch, dass die Art und Weise, wie sich unser Gehirn entwickelte, von der Umgebung abhing, in der wir lebten. Vögel flogen in die Luft und ihr Gehirn entwickelte sich entsprechend. Säugetiere wurden sozial.

Die Basalganglien

Während des gesamten Gehirnwachstums blieben einige Teile des Gehirns relativ gleich. Unter diesen befanden sich der Hirnstamm - ein Gewebestiel, der unser Gehirn mit unserem Rückenmark verbindet - und die Basalganglien, eine Reihe von Kernen, die alles von Augenbewegungen bis hin zu Sucht und Belohnung kontrollieren. Die Basalganglien sind zufällig auch eine Schlüsselkomponente des menschlichen Glücks.

Wenn wir uns die frühesten Manifestationen des Wirbeltierlebens ansehen, sehen wir, dass die Basalganglien zwei Hauptfunktionen erfüllen: Bewegung und Aktionsauswahl. Sein Hauptziel war es, einen Motorplan zu unterdrücken und einen anderen zu verstärken. Wenn der Plan geeignet wäre, würde er Bewegung auslösen. Diese Fähigkeit ist seit diesen Uranfängen größtenteils unangetastet geblieben.

Mit der Diversifizierung der Wirbeltiere in neue Lebensräume begannen die Basalganglien, immer mehr Funktionen zu kontrollieren. Mit anderen Worten, es wurde nach Handlungen gesucht, die für die Umstände der einzelnen Arten spezifisch waren. Es würde uns helfen, Partner zu finden, an Land zu gehen, zu essen und schließlich in die Bäume zu klettern. Der Begriff für diesen Prozess ist Exaptation - die Kooptation eines physiologischen Merkmals, um einen anderen Zweck zu erfüllen.

Irgendwo in unserer riesigen Phylogenese begannen die Basalganglien, nach Aktionen zu suchen, die Spaß machten. Dies ist sinnvoll, da lustvolle Handlungen oft überlebenswichtig sind.

Die obige Verschiebung brachte uns die sogenannten "Belohnungswege" des Gehirns. Diese wirken wie Bewegung und Aktionsauswahl über Dopamin. Wenn wir etwas bekommen, das wir wollen, zum Beispiel Schokolade, scheiden bestimmte Kerne Dopamin in die Basalganglien aus. Die Einnahme von Medikamenten hat den gleichen Effekt. Das Ergebnis ist die vertraute Erfahrung von Vergnügen, die wir bekommen, wenn wir etwas tun oder bekommen, was wir wollen.

Es ist nicht ganz klar, wann diese Wege entstanden sind, aber wir wissen, dass sie relativ früh entstanden sind. Neunaugen zum Beispiel haben die Kerne, die für diese Erfahrung notwendig sind - ebenso wie Haie. Man kann also davon ausgehen, dass die meisten Wirbeltiere eine ähnliche Lustschaltung haben wie wir. Wenn unsere Systeme ähnlich sind, stellt sich die Frage: Wie arbeiten sie mit dem Rest des Gehirns zusammen, um uns alternative Versionen des Glücks zu geben?

Menschliches Glück

Das menschliche Glück zeichnet sich durch einige interessante Dinge aus. Wir könnten uns motiviert, hyperkinetisch und in gewissem Maße erfreut fühlen. Diese Gefühle gehen alle auf die Basalganglien zurück. Da andere Wirbeltiere - insbesondere andere Säugetiere - ähnliche Schaltkreise aufweisen, würden wir erwarten, dass ihre Erfahrung unserer ähnelt. Die Unterschiede liegen darin, was dieses Glück auslöst.

Die Unterscheidung zwischen primären und sekundären Belohnungen hilft dabei, dies zu erfassen. Primäre Belohnungen sind Dinge, die wir von Natur aus genießen - Dinge wie Sex und zuckerhaltige und salzige Lebensmittel. Die primären Belohnungen variieren zwangsläufig zwischen den Arten. Eine Affinität zu salzigen Nahrungsmitteln ist beispielsweise bei Tieren mit größerem Gehirn (das viel Natrium benötigt) häufiger. Es ist nicht unvernünftig zu erwarten, dass Reptilien, Amphibien und dergleichen sie nicht als angenehm empfinden.

Im Gegensatz dazu lernen wir, sekundäre Belohnungen zu genießen. Diese Zugehörigkeiten entstehen, nachdem ein unbedingter Stimulus - d. H. Eine natürliche Belohnung - oft genug mit einem konditionierten Stimulus gepaart wurde. Dinge wie Geld und Macht, die verlässlich primäre Belohnungen vorhersagen, liefern dann ein ununterscheidbares Gefühl von dem natürlicher Belohnungen.

Die Sache mit sekundären Belohnungen ist, dass sie bestimmte Teile des Gehirns zum Lernen benötigen, insbesondere die Frontallappen. Beispielsweise sitzt die orbitofrontale Kortikalis in den Frontallappen und hilft, diese Verbindungen herzustellen. Tiere mit weniger entwickelten Frontallappen als wir werden Schwierigkeiten haben, Entitäten wie „Sozialität“ oder Macht mit dem Vergnügen zu verbinden. Die Menschen werden das mit Leichtigkeit tun.

Beide Arten von Belohnungen zeigen, wie unterschiedlich das Glück zwischen uns und den Echsen sein kann. Eidechsen mögen es, sich auf warmen Felsen zu sonnen und Fliegen zu fangen, während Menschen es vorziehen, Partner zu finden und Eis zu essen. Sekundäre Belohnungen verstärken unsere Unterschiede, indem sie es Menschen ermöglichen, Vorlieben für unnatürliche Dinge wie Twitter und #instacats zu entwickeln, während Eidechsen nur ansatzweise übrig bleiben.

Letztendlich hängt der Unterschied zwischen dem Glück eines Menschen und einer Eidechse davon ab, was sich auf den Basalganglien im Gehirn befindet. Während wir alle mit der Schaltung ausgestattet sind, die Glück ermöglicht, haben wir unterschiedliche Gehirne, durch die die Erfahrung geleitet wird. Für den Menschen ist dieses Gehirn sozial.

Besonders wichtige Papiere

  1. Dieses Kapitel behandelt alles von der Miniaturisierung von Vögeln bis zu den wichtigsten Punkten der Evolution des Gehirns von Wirbeltieren.
  2. Dieses Papier bietet eine hervorragende Übersicht über die Expansion des Primatenkortex.
  3. Es gibt einige Veröffentlichungen (wie hier und hier), in denen diskutiert wird, wie sich der Neokortex allometrisch ausdehnt, das heißt schneller als der Rest des Gehirns. Ich hatte diesmal keinen Platz, um darüber zu sprechen.
  4. Dieser Aufsatz bietet eine gute Beschreibung der Basalganglien und ihres Verlaufs.
  5. Dieser Artikel beschreibt, wie sowohl menschliche als auch nichtmenschliche Tiere bestimmte Regionen der Basalganglien genießen.
  6. Dies ist eine meiner Lieblingszeitungen aller Zeiten. Es befasst sich mit der Geschichte der Erforschung der Basalganglien und damit, wie ihre Schaltkreise für Vergnügen und Bewegung verantwortlich sind.