脳内の代謝は、心の進化のためにそのサイズよりも重要であることが判明しました

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人間の頭蓋骨の頸動脈管の外部開口部の位置

オーストラリアと南アフリカの科学者たちは、人類の進化の過程で、脳への血液供給がその量よりも速く増加したという結論に達しました。これは、精神の発達中の脳組織におけるエネルギー交換の増加を示しています。研究の結果は、ジャーナルRoyal Society OpenScienceに掲載されました。

現在、人間の精神の進化は、習得したスキルを示す考古学的発見と、生き残った頭蓋骨のサイズに基づく脳の体積の推定によって判断されています。同時に、現代人の脳の代謝とエネルギーのレベルは他の哺乳類よりもはるかに高いです:安静時、人間の脳はすべてのエネルギーの20から25パーセント、他の霊長類を消費します-8から10パーセント、および他のほとんどの動物-3〜5パーセント。

この点で、アデレード大学とウィットウォーターズランド大学の研究者は、脳の進化のより正確な指標は、代謝活動の増加ほどサイズの増加ではないかもしれないと示唆しました。臓器の代謝レベルは、その血液供給によって判断することができます。脳が内頸動脈(ICA)から受け取る血液の主な量(約85%)であり、この量は内頸動脈の直径に比例します。

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アウストラロピテクス、ネアンデルタール人、現代人の眠そうな運河の開口部(同じ縮尺で撮影された写真)

科学者たちは、現代人の進化の前身である12種に属する35の化石標本で、ICAが通過する側頭骨の頸動脈管の外部開口部の直径の変化を分析しました。特に、分析には、アウストラロピテクスアフリカヌス、A。アファレンシス、A。ボイセイ、ホモハビリス、H。ナレディ、H。ルドルフェンシス、H。ジョージカス、H。エレクトス、H。ハイデルベルゲンシス、H。ネアンデルタール人、H。 floresiensisとH.sapiensの初期の代表者。穴の直径は、50マイクロメートルの精度でデジタル顕微鏡で測定されました。測定値に基づいて、研究者たちは各種の脳内の血流レベルを計算しました。

人類の進化の約300万年の間に、脳組織への血液供給は1.7倍に増加したことが判明しました。この間に脳の容積が3.5倍に増加したことを考えると、これは総脳血流量が6倍に増加したことを示しています。サイズと血流のこのような不均衡な増加は、進化の過程でニューロンの代謝が増加していることを示しています。研究の著者によると、エネルギー消費のそのような増加は、ニューロン間の接続の数の増加、シナプス活動の増加、そして結果として、認知機能に関連しています。

科学者たちはまた、ネアンデルタール人の脳の体積が等しい(またはわずかに大きい)と、脳の血流が少なくなり、脳の働きが効率的でないことを示していることにも注目しています。

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進化中の脳血流の増加(X軸-数百万年前の時間、Y軸-立方センチメートル/秒の脳血流)

ホモ属の最初の既知の代表は、約280万年前に出現したH.ハビリス(ホモハビリス)です。その脳はチンパンジーの脳と実質的に体積に差はありませんでしたが、ニューロンの移動と分化、およびシナプスの形成に関与するSRGAP2遺伝子が複製されたのは熟練した人であった可能性があります接続。これにより、単位体積あたりの脳の生産性が向上し、その結果、学習して考える能力が向上しました(H. habilisが最初に石器を作り始めた霊長類であるという事実から判断できます)。このパフォーマンスの向上は、研究結果と一致する消費電力の増加と関連しているはずです。

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