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 auf die Halbinsel Yucatán gestürzt war und Feuer, Iridium und Zerstörung auf den Kontinenten 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 alle in verschiedene Nischen gewachsen und haben als Reaktion darauf unterschiedliche Gehirne entwickelt. Allerdings wurde nicht unser gesamtes Gehirn anders.

Trotz der zahlreichen Unterschiede, die uns von unseren Vorfahren der Reptilien 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 zu Eidechse

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

Die kambrische Explosion, die wirklich allmählicher verlief als der Name vermuten lässt, begann vor etwa 540 Millionen Jahren. Diese „Explosion“ von Wirbeltierkreaturen im Fossilienbestand leitete die frühen Stadien der Gehirnentwicklung von Wirbeltieren ein.

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

Vorlauf 200 Millionen Jahre, und einige dieser Neunauge-ähnlichen Fische begannen, sich in Richtung Land zu bewegen. Das Leben im seichten Wasser 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 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 bekommen. Die Diaspora aus dem folgenden Wasser brachte uns auf den Weg zu Reptilien.

Die Reise an Land brachte einen weiteren Ausbruch des Gehirnwachstums mit sich. Dies war größtenteils auf die neuen physiologischen Systeme zurückzuführen, die wir zum Überleben an Land benötigten. Wir mussten Luft atmen, durch Luft kommunizieren und uns - vielleicht am wichtigsten - an Land bewegen. Wir haben größere Gehirne entwickelt, um den Übergang zu bewältigen.

Reptilien beherrschten die Erde Hunderte von Millionen von Jahren. Dieses „Zeitalter der Reptilien“, wie es genannt wird, bildete das Mesozoikum (das vor 252 bis 66 Millionen Jahren dauerte). Es endete, als dieser riesige Meteor die Dinosaurier tötete.

Vögel und Säugetiere

Sowohl Vögel als auch Säugetiere entwickelten sich vor diesem KT-Aussterben. Vögel trennten sich vor etwa 200 Millionen Jahren von den Reptilien und Säugetiere vor 220 Millionen Jahren. Nur das Gehirn von Vögeln erfuhr jedoch ein unmittelbares Wachstum, als sie sich spalteten.

Wie Reptilien und Amphibien besiedelten Vögel eine neue Nische: die Luft. Während es weitere 20 bis 40 Millionen Jahre nicht passierte, nachdem sie von den Reptilien abgewichen waren, führte diese Umweltverschiebung zur Entwicklung größerer Gehirne. Hierfür gibt es mehrere hypothetische Gründe, von denen die meisten der Ausdehnung des Reptilienkortex ähneln.

Die Vögel wurden klein und schnell, was ihnen einen Vorteil beim Fangen von Beute 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 ihr Kortex aus.

In ähnlicher Weise erwarben die ersten Säugetiere neue Merkmale, die eine neue Physiologie erforderten. Sie bauten Fell, Endothermie und so etwas wie einen Neokortex an - eine sechsschichtige 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 von den meisten anderen Tieren auf diesem Planeten unterscheidet.

Erst als Primaten auftauchten und die Dinosaurier starben, nahm der Neokortex wirklich ab. Es brauchte eine offene Umgebung, in die diese angehenden Primaten strahlen, sich anpassen und gedeihen konnten. Sobald ihnen dieses Privileg gewährt wurde, wuchs ihr Neokortex erheblich.

Auf Primaten

Primaten entstanden vor etwa 80 Millionen Jahren als eigenständige Ordnung. Die entstehenden 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 Neocortices aller Säugetiere.

Es gibt verschiedene Gründe für das Wachstum des Neokortex. Eine der hervorstechendsten ist die machiavellistische Intelligenzhypothese (später als „Hypothese des sozialen Gehirns“ umbenannt), 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 ist, 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. Beispielsweise korreliert die Gehirngröße tendenziell 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 zum Beispiel paargebunden sind, haben ein größeres Gehirn als solche, die dies nicht tun. Dies ist ein weiterer Grund, warum Vögel und Säugetiere ein größeres Gehirn haben als ihre Cousins ​​von Eidechsen: Viele von ihnen sind paargebunden.

Der Mensch ist das sozialste soziale Tier. Im Laufe unserer Entwicklung sind wir von kleinen Gruppen von jeweils etwa 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 das größte Gehirn haben würden.

Der Trend beim Gehirnwachstum ist also, dass sich unser Gehirn umso mehr entwickelte, je mehr wir in unbekannten Nischen wuchsen. Vor allem aber war die Art und Weise, wie sich unser Gehirn entwickelte, von der Umgebung abhängig, in der wir lebten. Vögel flogen und ihr Gehirn entwickelte sich entsprechend. Säugetiere wurden sozial.

Die Basalganglien

Während dieses gesamten Gehirnwachstums blieben einige Teile des Gehirns relativ gleich. Dazu gehörten 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 steuern. Die Basalganglien sind zufällig auch eine Schlüsselkomponente des menschlichen Glücks.

Wenn wir uns die frühesten Manifestationen des Lebens von Wirbeltieren ansehen, sehen wir, dass die Basalganglien zwei Hauptfunktionen hatten: Bewegung und Aktionsauswahl. Sein Hauptziel war es, einen Motorplan zu unterdrücken und einen anderen zu verstärken. Wenn der Plan geeignet wäre, würde er Bewegung einleiten. Diese Fähigkeit ist seit diesen ursprünglichen Anfängen größtenteils unberührt geblieben.

Als sich Wirbeltiere in neue Lebensräume diversifizierten, begannen die Basalganglien, immer mehr Funktionen zu kontrollieren. Es begann, mit anderen Worten, Aktionen auszuwählen, die für die Umstände jeder Art einzigartig waren. Es würde uns helfen, Partner zu finden, an Land zu gehen, zu wählen, was wir essen möchten, und schließlich in die Bäume zu klettern. Der Begriff für diesen Prozess ist Exaptation - das Kooptieren eines physiologischen Merkmals, um einem anderen Zweck zu dienen.

Irgendwo in unserer riesigen Phylogenie begannen die Basalganglien, nach Aktionen zu suchen, die Spaß machten. Dies ist sinnvoll, da lustvolle Handlungen oft diejenigen sind, die für das Überleben von Vorteil sind.

Die obige Verschiebung brachte uns die sogenannten „Belohnungspfade“ des Gehirns. Diese wirken wie Bewegung und Aktionsauswahl über Dopamin. Wenn wir etwas bekommen, das wir wollen - sagen wir Schokolade -, scheiden bestimmte Kerne Dopamin in die Basalganglien aus. Die Einnahme von Medikamenten hat den gleichen Effekt. Das Ergebnis ist diese vertraute Erfahrung des Vergnügens, 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 haben zum Beispiel die für diese Erfahrung notwendigen Kerne - genau wie Haie. Es ist also vernünftig anzunehmen, dass die meisten Wirbeltiere eine Vergnügungsschaltung haben, die unserer zumindest etwas ähnlich ist. 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 ist durch einige interessante Dinge gekennzeichnet. Wir fühlen uns vielleicht motiviert, hyperkinetisch und haben ein gewisses Maß an Freude. Diese Gefühle stammen alle von den Basalganglien. Da andere Wirbeltiere - insbesondere andere Säugetiere - ähnliche Schaltkreise haben, 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 an sich genießen - Dinge wie Sex und zuckerhaltige und salzige Lebensmittel. Die primären Belohnungen variieren zwangsläufig je nach Art. Eine Affinität zu salzigen Lebensmitteln ist beispielsweise bei Tieren mit größerem Gehirn (die viel Natrium benötigen) häufiger. Es ist nicht unangemessen zu erwarten, dass Reptilien, Amphibien und dergleichen sie nicht als angenehm empfinden.

Sekundäre Belohnungen hingegen sind Dinge, die wir genießen lernen. Diese Zugehörigkeiten entstehen, nachdem ein unkonditionierter Reiz - dh eine natürliche Belohnung - genügend oft mit einem konditionierten Reiz gepaart wurde. Dinge wie Geld und Macht, die die primären Belohnungen zuverlässig vorhersagen, liefern ein nicht zu unterscheidendes Gefühl von dem der natürlichen Belohnungen.

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

Beide Arten von Belohnungen zeigen, wie unterschiedlich das Glück zwischen uns und Eidechsen sein kann. Eidechsen mögen primäre Belohnungen wie das Sonnenbaden auf warmen Felsen und das Fangen von Fliegen, während Menschen es vorziehen würden, Partner zu finden und Eis zu essen. Sekundäre Belohnungen verstärken unsere Unterschiede weiter, indem sie es den Menschen ermöglichen, Präferenzen für unnatürliche Dinge wie Twitter und #instacats zu entwickeln, während Eidechsen nur noch rudimentär bleiben.

Letztendlich hängt der Unterschied zwischen menschlichem und Echsenglück davon ab, was im Gehirn auf den Basalganglien liegt. Während wir alle mit Schaltkreisen ausgestattet sind, die Glück ermöglichen, 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 Hauptpunkten der Gehirnentwicklung von Wirbeltieren.
  2. Dieses Papier bietet eine hervorragende Zusammenfassung der Expansion des Primatenkortex.
  3. Es gibt einige Artikel (wie hier und hier), in denen diskutiert wird, wie sich der Neokortex allometrisch ausdehnt - das heißt, schneller als der Rest des Gehirns. Diesmal hatte ich keinen Platz, um darüber zu sprechen.
  4. Dieses Papier bietet eine gute Beschreibung der Basalganglien und wie sie die Exaptation durchlaufen haben.
  5. Dieser Artikel beschreibt, wie sowohl menschliche als auch nichtmenschliche Tiere in bestimmten Regionen der Basalganglien Freude haben.
  6. Dies ist eine meiner Lieblingszeitungen aller Zeiten. Es behandelt die Geschichte der Erforschung der Basalganglien und wie ihre Schaltkreise sowohl für das Vergnügen als auch für die Bewegung verantwortlich sind.