HJERNE, SPROG, BEVIDSTHED, LIVSCYKLUS

FIGURER

Temaer

Figur 1:Hjernebarken (neocortex) inddeles i fire lapper: Frontal-, temporal-, parietal- og occipetallappen. Nogle af funktionsområderne er vist. Sprog- og talecenteret findes kun i venstre hjernehalvdel.

Figur 2: Hos alle hvirveldyr anlægges centralnervesystemet (hjerne og rygmarv) som et rør, neuralrøret. Hos den udvoksede hjerne udgør baghjernen (den forlængede marv + hjernebroen) og mellemhjernen tilsammen hjernestammen, mens resten er for- eller storhjernen. Storhjernen er dækket af en tynd, stærkt foldet skal, hjernebarken (cortex); det meste af cortex udgøres af neocortex, der kun findes hos pattedyr. Det er først og fremmest neocortex (der udgør op mod halvdelen af centralnervesystemets samlede vægt hos mennesket), der er vokset i løbet af menneskets udvikling. Alle højere mentale funktioner er knyttet til neocortex. Foldningen af neocortex er langt mere udtalt hos mennesket end hos andre primater (nederst, hvor hjernen fra en gibbon, en gorilla og et menneske ses ovenfra).

Figur 3: Mikrofoto af to neuroner fra centralnervesystemet; de to neuroner er indbyrdes forbundet via talrige forbindelser (synapser).

Figur 4: A: Et neuron vist skematisk. Neuronet består af en cellekrop med en kerne, et antal dendritter, der modtager impulser og et enkelt axon, der fører impulsen videre. Forbindelsen mellem to neuroner (eller et neuron og f.eks. en muskelcelle) kaldes en synapse; transmissionen over synapsen sker via kemiske stoffer (neurotransmittere). Nerveimpulsen (aktionspotentialet) bevæger sig fra dendritterne ind mod cellekroppen, mens axonet leder impulsen væk fra cellekroppen. Aktionspotentialet opstår som følge af transport ind og ud af cellen af små, elektrisk ladede atomer (ioner, især Na⁺ og K⁺), der fører til en ændring af spændingsforskellen over cellemembranen. Størstedelen af hjernens energiforbrug hos det voksne individ går til denne aktive iontransport samt til syntese af neurotransmittere. B: De fleste axoner  er omgivet af en fedtholdig skede (myelin), der stærkt forøger udbredelseshastigheden af aktionspotentialet. Størstedelen af myelinet anlægges efter fødslen og er en meget energikrævende proces; først når alt myelin er anlagt, er hjernen fuldt modnet (omkring puberteten). Denne myeliniseringsproces er helt afgørende for udviklingen af de mentale funktioner i løbet af barndommen, og arvelige defekter heri medfører altid dyb mental retardering. I C ses tre typer af neuroner fra centralnervesystemet.

Figur 5: Hvis menneskets neocortex bredtes ud, ville den fylde ca. 4 A4 sider, chimpansens ville fylde 1 side, en abes et postkort og en rottes et frimærke. Neocortex er en smal vævsbræmme på overfladen af storhjernen (pilen).

Figur 6: Tidslinie over menneskets udvikling; udvalgte nøglebegivenheder er anført. Tallene angiver millioner år før nu.

Figur 7: Menneskets udvikling kan anskues som gennemløbende tre niveauer, der er adskilte af markante spring.

Figur 8: Stigningen i hjernerumfanget over tid. Der er især to perioder, hvor der er sket en kraftig øgning af hjernestørrelsen. Den første fase finder sted med udviklingen af Homo og falder sammen med optagelsen af animalsk føde på menuen. Homo ergaster/erectus levede en million år, hvor hjernestørrelse og legemsstørrelse var forholdsvis stabil. I løbet af denne periode uddøde Australopithecus robustus, der var specialiseret til at spise seje og fibrøse plantedele. Måske hæmmede denne diæt hjernens udvikling hos Australopithecus robustus. For en halv million år siden begyndte legems- og hjernestørrelse igen at øges (hos Homo heidelbergensis), og herfra opstod neandertalerne og Homo sapiens. Denne anden fase af  markant udvikling af hjernen faldt sammen med de meget voldsomme udsving i klimaet (istider og mellemistider de sidste 700.000 år) samt med beherskelse af ilden. A: Australopithecus. HE: Homo erectus. HS: Homo sapiens.

Figur 9: Sammenhængen mellem hjernevægt og legemsvægt hos mennesket og chimpansen. Af hensyn til hovedets størrelse er mennesket nødt til at føde barnet efter 9 måneders graviditet, hvor barnet stadig er meget umodent. Som konsekvens fortsætter hjernen med at vokse med fosterets væksthastighed i det første leveår. Vækstmønstret hos australopithecinerne var som hos nulevende chimpanser.

Figur 10: Udviklingen i absolut hjernestørrelse (A) og encefalationskoefficient (B). I B er encefalationskoefficienten hos tidlig Homo (H. hab) arbitrært sat til 1,0. Pan = chimpanse; A. afar./afr./rob. = australopitheciner; H. erec. = Homo erectus; h.h. = Homo heidelbergensis; H.n. = neandertalere; h.s. = Homo sapiens.

Figur 11: Hjernens relative energiforbrug som funktion af alderen.

Figur 12: Neocortex hos en bladæder (her en sydamerikansk brøleabe) er langt mindre foldet end hos en frugtæder ( edderkoppeabe fra Sydamerika).

Figur 13: Betydningen af farvesyn for opdagelsen af moden frugt. Hvis en chimpanse (eller en anden højere primat) med en skade i hjernebarken i højre hjernehalvdel stirrer på krydset i midten af billedet, ville den se højre halvdel af billedet i farver, men venstre halvdel ville fremstå i gråtoner.

Figur 14: En !Kung lejr i det sydlige Afrika. Folk samles omkring bålet, hvor der holdes åndfulde konversationer, fortælles historier, løses uoverensstemmelser og synges sange.

Figur 15: En model for udviklingsmæssige ændringer i føde, hjerne og tarm hos Homo.

Figur 16: Den procentvise fordeling af forskellige organers energiforbrug afhængig af legemsvægten (individets alder). Det fremgår, at hjernen lægger beslag på over halvdelen af det samlede energiforbrug hos små børn. Det ses også, at musklerne, der udgør over 40% af den samlede legemsvægt, kun står for en beskeden andel af energiforbruget.

Figur 17: Den observerede og forventede vægt af organerne hos et menneske, der vejer 65 kg. De forventede værdier angiver organvægten i forhold til kropsvægten for en gennemsnitlig primat. I forhold hertil er menneskets hjerne 800 g større og tarmen 800 g mindre end forventet for en primat, der vejer 65 kg. Der har således været et næsten gram for gram forhold mellem øget hjernestørrelse og reduceret vægt af mavetarmkanalen hos mennesket i forhold til menneskeaberne. Både kødædere og frugtædere har forholdsvis simple tarmsystemer.

Figur 18: Rensning af pelsen er en vigtig aktivitet hos alle højerestående primater. Adfærden er med til at styrke båndene mellem gruppens medlemmer og har endvidere betydning for det enkelte individs placering i gruppens hierarki.

Figur 19: Barnets tilegnelse af sproget. a: Taler i enkelte ord. b: Taler i to-ords sætninger. c: Taler i sætninger, der består af fem eller flere ord.

Figur 20: Kun voksne mennesker er i stand til fysisk at frembringe de lyde, der er fundamentale dele af det talte sprog. Prisen for dette er, at mennesket ikke kan trække vejret og synke samtidig – med risiko for kvælningsdød. I A og B vises svælgets og strubehovedets udformning hos en chimpanse og et voksent menneske. På fossile kranier kan man få et indtryk af strubehovedets placering ved at undersøge vinklingen op undersiden (landemærkerne er optegnet i C). I D ses vinklingen, som den er målt på kranier fra chimpanser og forskellige homininer: Jo større vinkling, jo lavere er strubehovedet placeret.

Figur 21: Sprogområderne findes kun i venstre hemisfære (A). Formen og betydningen af en lyd analyseres først i Wernickes område i tindingelappen, hvorefter der sendes impulser via et tykt nervebundt til Brocas område i pandelappen; her omformes impulserne til tale. I B er vist et mikroskopisk billede af neuronerne i Brocas område hos et måned og et to år gammelt barn. Antallet af forbindelser (synapser) mellem neuronerne er øget voldsom hos det toårige barn sammenlignet med det næsten nyfødte barn.

Figur 22: Akkumuleret viden. Til venstre det nye bibliotek i Alexandria, Ægypten. Til højre biblioteket i Görlitz, Tyskland.

Figur 23: Milepæle i livscyklus for mennesket sammenlignet med de store menneskeaber.

Figur 24: Livscyklus hos det moderne menneske (Hs) sammenlignet med de formodede forhold hos nogle af vore forfædre (He: Homo ergaster/erectus; H: tidlig Homo; A: Australopithecus) og hos chimpansen (C).

Figur 25: Menneskets livsfaser.

Figur 26: Længden af menneskets livsfaser sammenlignet med andre primater. Menopause: Klimakterium.

Figur 27: Det gennemsnitlige daglige energiforbrug og –produktion for jæger-samlere (gennemsnit af tre samfund) sammenlignet med chimpanser af samme alder og køn. For chimpansens vedkommende følges produktion og forbrug ad hele livet igennem, og der er kun ringe variation med alderen. Helt anderledes forholder det sig hos mennesket, idet børn og unge deltager langt mindre i produktionen, end hvad som er gældende for chimpanser; menneskets afkom er derfor afhængige af, at andre tilvejebringer de nødvendige ressourcer. Kurverne viser, at det først og fremmest er de voksne mænd, der tilvejebringer disse ressourcer for børnene og de dækker også underskuddet for kvinderne, så længe disse er i den børnefødende alder. Kvinden begynder først ”tilbagebetalingen” efter klimakteriet. Investeringen i den forlængede barn- og ungdom samt i den energimæssigt meget dyre hjerne kommer således tilbage i form af meget stor produktivitet i voksenalderen. Afkastet øges ved at levetiden forlænges, så den høje produktivitet kan opretholdes over en længere årrække. Lav dødelighed opretholdes bl.a. ved at mændene deler produktionsoverskuddet med gruppen.

Figur 28: Fødediagram for mennesker og menneskeaber. Sammenlignet med menneskeaberne forlader mennesket sig især på næringsrige fødeemner, der til gengæld er mere krævende at tilvejebringe. Rødder m.m. omfatter også frugter omgivet af en hård skal samt planteføde, der skal tilberedes (koges) inden fortæring på grund af indhold af giftstoffer.

Figur 29: Overlevelseskurve for moderne jæger-samler samfund sammenlignet med overlevelseskurven for chimpanser. Kurven for jæger-samlere er et gennemsnit fra fire forskellige samfund, men alle er meget ensartede. Det ses, at ingen chimpanser lever længere end 50-55 år, mens 15-20% af jæger-samlerne stadig er i live ved 70-årsalderen.

Figur 30: Forholdet mellem størrelsen af hovedet og resten af kroppen hos et menneskefoster.

Figur 31: I: Bækkenet fra en chimpanse (øverst), en australopithecin (midt) og et menneske (nederst) set fra oven og forfra . II: Pladsforholdene i bækkenet hos gibbon (Gi), orangutang (O), gorilla (G), chimpanse (C) og menneske (H). III: Fødselsvejen vist fra bækkenindgang til bækkenudgang. De gode pladsforhold for hovedet er tydelige hos chimpansen, mens pladsen er meget trang for menneskets vedkommende.

Figur 32: Fødselskanalen. Øverst: Hos mennesket fødes barnet med ansigtet vendende bagud, hvilket gør det vanskeligt for moderen at hjælpe barnet ud uden hjælp. Nederst: Hos menneskeaben (og andre primater) fødes ungen med ansigtet vendende fremad, hvilket gør det muligt for moderen at hjælpe barnet det sidste stykke ud af fødselskanalen og føre det op mod brystet.

Til toppen