Hvordan fik mennesker det til at være så smart, og hvornår skete dette? For at fjerne dette spørgsmål, er vi nødt til at vide mere om intelligensen af vores menneskelige forfædre, der levede for 1, 8 millioner år siden. Det var på dette tidspunkt, at en ny type stenværktøj ramte scenen og den menneskelige hjerne næsten fordoblet sig i størrelse.
Nogle forskere har antydet, at denne mere avancerede teknologi, kombineret med en større hjerne, indebærer en højere grad af intelligens og måske endda de første tegn på sprog. Men alt, hvad der er tilbage fra disse gamle mennesker, er fossiler og stenredskaber. Uden adgang til en tidsmaskine er det vanskeligt at vide, hvilke kognitive træk disse tidlige mennesker havde, eller om de var i stand til sprog.
Svær - men ikke umulig.
Takket være avanceret hjerneafbildningsteknologi lærer mit tværfaglige forskerteam lige, hvor intelligente vores tidlige forfædre til fremstilling af værktøjer var. Ved at scanne moderne menneskers hjerner i dag, da de fremstiller de samme slags værktøjer, som vores meget fjerne forfædre gjorde, nulstilles vi på, hvilken slags hjernekræft er nødvendigt for at udføre disse værktøjsfremstillingsopgaver.
Et spring fremad inden for stenværktøjsteknologi
De stenværktøjer, der har overlevet i den arkæologiske fortegnelse, kan fortælle os noget om intelligensen hos de mennesker, der har lavet dem. Selv vores tidligste menneskelige forfædre var ingen dummies; der er bevis for stenværktøjer allerede for 3, 3 millioner år siden, skønt de sandsynligvis lavede værktøjer af letfordærvelige genstande endnu tidligere.
Så tidligt som for 2, 6 millioner år siden flisede nogle småfedtede og småhårede menneskelige forfædre små flager af større sten for at bruge deres skarpe skærende kanter. Disse typer stenværktøjer hører til det, der er kendt som Oldowan-industrien, opkaldt efter Olduvai-kløften i Tanzania, hvor der er fundet rester af nogle af de tidligste mennesker og deres stenredskaber.
Den mere basale Oldowan-chopper (til venstre) og den mere avancerede arkæiske håndsak (højre) (Shelby S. Putt, høflighed fra Stone Age Institute, CC BY-ND) For omkring 1, 8 millioner år siden, også i Østafrika, opstod en ny type menneske, en med en større krop, en større hjerne og en ny værktøjssæt. Dette værktøjssæt, kaldet den acheulianske industri, bestod af formede kerneværktøjer, der blev lavet ved at fjerne flager fra sten på en mere systematisk måde, hvilket førte til en flad håndsak med skarpe kanter hele vejen rundt om værktøjet.
Hvorfor var denne nye arkæiske teknologi så vigtig for vores forfædre? På et tidspunkt, hvor miljøet og fødevareressourcerne var lidt uforudsigelige, begyndte de tidlige mennesker sandsynligvis at stole på teknologi oftere for at få adgang til fødevarer, der var vanskeligere at få, end f.eks. Lavhængende frugter. Kød, underjordiske knolde, risen og nødder kan alle have været på menuen. De personer med det bedre værktøj fik adgang til disse energitætte fødevarer, og de og deres afkom høste fordelene.
En gruppe forskere har antydet, at menneskeligt sprog måske har udviklet sig ved hjælp af piggybacking på et forudgående eksisterende hjernenetværk, der allerede blev brugt til denne form for kompleks værktøjsproduktion.
Så var de arkæiske værktøjsmagere smartere end nogen menneskelig slægtning, der levede før 1, 8 millioner år siden, og er dette potentielt punktet i menneskets evolution, da sprog opstod? Vi brugte en neuroarkeologisk tilgang til at besvare disse spørgsmål.
Afbildning af hjerneaktivitet nu for at rekonstruere hjerneaktivitet i fortiden
Mit forskerteam, der består af paleoanthropologer ved stenalderinstituttet og University of Iowa og neurovidenskabsmænd ved University of East Anglia, rekrutterede moderne mennesker - alt hvad vi har til rådighed i disse dage - hvis hjerner vi kunne forestille os, mens de lavede Oldowan og arkæisk stenværktøj. Vores frivillige genskabte de tidlige menneskers adfærd for at fremstille de samme typer værktøjer, som de lavede for længe siden; vi kan antage, at de områder af deres moderne menneskelige hjerner, der lyser op, når man fremstiller disse værktøjer, er de samme områder, der blev aktiveret i den fjerne fortid.
Vi brugte en hjerne-billeddannelsesteknologi kaldet funktionel nær-infrarød spektroskopi (fNIRS). Det er unikt blandt hjerneafbildningsteknikker, fordi det tillader den person, hvis hjerne optages, at sætte sig op og bevæge hendes arme, i modsætning til andre teknikker, der overhovedet ikke tillader nogen bevægelse.
Deltagere i undersøgelsen lavede stenværktøjer, mens deres hjerneaktivitet blev målt med fNIRS. (Shelby S. Putt, CC BY-ND) Hvert af emnerne, der deltog i denne undersøgelse, deltog i flere træningssessioner for at lære, hvordan man fremstiller Oldowan og Acheulian-værktøjer, før de gik ind til den endelige test - at lave værktøjer, mens de var tilsluttet fNIRS-systemet.
Vi var nødt til at kontrollere for sprog i designet af vores eksperiment for at teste tanken om, at sprog og værktøjsfremstilling deler et fælles kredsløb i hjernen. Så vi delte deltagerne i to grupper: En lærte at lave stenværktøjer via video med sproginstruktioner; den anden gruppe lærte via de samme videoer, men med lyden slået fra, så uden sprog.
Hvis sprog og værktøjsfremstilling virkelig deler et co-evolutionært forhold, bør selv de deltagere, der blev placeret i den ikke-verbale gruppe, stadig bruge sprogområder i hjernen, mens de lavede et stenværktøj. Dette er det resultat, vi kan forvente, hvis sprogbehandling og produktion af stenværktøj kræver de samme neurale kredsløb i hjernen.
Under neuroimaging-sessionen fik vi deltagerne gennemført tre opgaver: en motorisk baseline-opgave, hvor de ramte to runde sten sammen uden at forsøge at fremstille flager; en Oldowan-opgave, der involverede fremstilling af enkle flager uden at forsøge at forme kernen; og en arkæisk opgave, hvor de forsøgte at forme kernen til en håndakse gennem en mere avanceret procedure for fjernelse af flager.
Udviklingen af menneskelignende kognition
Det, vi fandt, var, at kun de deltagere, der lærte at lave stenværktøjer med sprogundervisning, brugte sprogbehandlingsområder i hjernen. Dette betyder sandsynligvis, at de huskede mundtlige instruktioner, som de havde hørt under deres træning. Det forklarer, hvorfor tidligere undersøgelser, der ikke kontrollerede sprogundervisning i deres eksperimentdesign, fandt, at stenværktøjsproduktion aktiverer sprogbehandlingsområder i hjernen. Disse sprogområder oplyste ikke på grund af noget, der var essentielt for at lave stenværktøjer, men fordi deltagere arbejdede med værktøjerne, de også sandsynligvis afspilte i deres sind den sprogbaserede instruktion, de havde modtaget.
Vores undersøgelse viste, at folk kunne lave stenværktøjer uden at aktivere sprogrelaterede hjernekredsløb. Det betyder, at vi ikke på dette tidspunkt med sikkerhed kan påstå, at fremstilling af stenværktøj spillede en vigtig rolle i udviklingen af sproget. Når nøjagtigt sprog gjorde sit udseende er derfor stadig et mysterium, der skal løses.
Vi opdagede også, at Oldowan-værktøjsfremstilling hovedsageligt aktiverer hjerneområder involveret i visuel inspektion og håndbevægelse. Mere avanceret arkæisk fremstilling af værktøjer rekrutterer et kognitivt netværk af højere orden, der spænder over en stor del af hjernebarken. Dette arkæiske kognitive netværk er involveret i motorplanlægning på højere niveau og husker multisensorisk information ved hjælp af arbejdshukommelse.
Områder i hjernen, der danner det arkæiske kognitive netværk, der også er aktive, når træne pianister spiller klaver. (Shelby S. Putt, CC BY-ND) Det viser sig, at dette arkæiske kognitive netværk er det samme, der kommer online, når en uddannet pianist spiller klaver. Dette betyder ikke nødvendigvis, at de tidlige mennesker kunne spille Chopin. Men vores resultat kan betyde, at de hjernenetværk, vi er afhængige af i dag, til at udføre komplekse opgaver, der involverer flere former for information, såsom at spille et musikinstrument, sandsynligvis udviklede sig for omkring 1, 8 millioner år siden, så vores forfædre kunne lave relativt komplekse værktøjer til at udnytte energi -tætte fødevarer.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Shelby Putt, postdoktorisk stipendiat, Stone Age Institute og Center for Research in the Anthropological Foundations of Technology, Indiana University
