Hoe zijn mensen zo slim geworden en wanneer gebeurde dit? Om deze vraag te ontwarren, moeten we meer weten over de intelligentie van onze menselijke voorouders die 1, 8 miljoen jaar geleden leefden. Het was op dit moment dat een nieuw type stenen gereedschap op het toneel verscheen en het menselijk brein bijna verdubbelde in grootte.
Sommige onderzoekers hebben gesuggereerd dat deze meer geavanceerde technologie, in combinatie met een groter brein, een hogere mate van intelligentie en misschien zelfs de eerste tekenen van taal impliceert. Maar het enige dat overblijft van deze oude mensen zijn fossielen en stenen werktuigen. Zonder toegang tot een tijdmachine is het moeilijk om te weten welke cognitieve kenmerken deze vroege mensen bezaten, of dat ze in staat waren om te taalgebruik.
Moeilijk - maar niet onmogelijk.
Nu, dankzij de geavanceerde hersenbeeldvormingstechnologie, leert mijn interdisciplinaire onderzoeksteam hoe intelligent onze vroege voorouders van gereedschap waren. Door de hersens van moderne mensen van vandaag te scannen, omdat ze dezelfde soorten gereedschappen maken als onze verre voorouders, gaan we na wat voor hersenkracht nodig is om deze gereedschapstaken te voltooien.
Een sprong vooruit in technologie voor stenen gereedschap
De stenen werktuigen die hebben overleefd in het archeologische dossier kunnen ons iets vertellen over de intelligentie van de mensen die ze hebben gemaakt. Zelfs onze eerste menselijke voorouders waren geen dummies; er is al bewijs voor stenen werktuigen al 3, 3 miljoen jaar geleden, hoewel ze waarschijnlijk nog eerder gereedschappen maakten van bederfelijke voorwerpen.
Al 2, 6 miljoen jaar geleden hebben sommige voorouders met een kleine en kleine hersenen kleine schilfers van grotere stenen afgebroken om hun scherpe snijkanten te gebruiken. Dit soort stenen werktuigen behoren tot de zogenaamde Oldowan-industrie, genoemd naar de Olduvai-kloof in Tanzania, waar overblijfselen van enkele van de vroegste mensen en hun stenen werktuigen zijn gevonden.
De meer basale Oldowan-helikopter (links) en de meer geavanceerde Acheulian handaxe (rechts) (Shelby S. Putt, met dank aan het Stone Age Institute, CC BY-ND) Ongeveer 1, 8 miljoen jaar geleden ontstond ook in Oost-Afrika een nieuw type mens, een met een groter lichaam, een groter brein en een nieuwe toolkit. Deze toolkit, de Acheulian-industrie genoemd, bestond uit gevormde kerngereedschappen die werden gemaakt door op een meer systematische manier vlokken uit stenen te verwijderen, wat leidde tot een platte handaxe met scherpe randen rondom het gereedschap.
Waarom was deze nieuwe Acheuliaanse technologie zo belangrijk voor onze voorouders? In een tijd waarin het milieu en de voedselbronnen enigszins onvoorspelbaar waren, begonnen vroege mensen waarschijnlijk vaker op technologie te vertrouwen om toegang te krijgen tot voedselproducten die moeilijker te verkrijgen waren dan bijvoorbeeld laaghangend fruit. Vlees, ondergrondse knollen, larven en noten stonden misschien allemaal op het menu. Die individuen met de betere hulpmiddelen kregen toegang tot deze energierijke voedingsmiddelen, en zij en hun nakomelingen plukten de voordelen.
Een groep onderzoekers heeft gesuggereerd dat de menselijke taal mogelijk is geëvolueerd door te meeliften op een bestaand hersennetwerk dat al werd gebruikt voor dit soort complexe gereedschapsfabricage.
Dus waren de Acheuliaanse gereedschapmakers slimmer dan enig menselijk familielid dat leefde vóór 1, 8 miljoen jaar geleden, en is dit potentieel het punt in de menselijke evolutie toen taal opkwam? We hebben een neuro-archeologische benadering gebruikt om deze vragen te beantwoorden.
Beeldvormende hersenactiviteit nu om hersenactiviteit in het verleden te reconstrueren
Mijn onderzoeksteam, dat bestaat uit paleoantropologen van het Stone Age Institute en de Universiteit van Iowa en neurowetenschappers aan de Universiteit van East Anglia, rekruteerde moderne mensen - alles wat we tegenwoordig tot onze beschikking hebben - wiens hersenen we ons konden voorstellen terwijl ze Oldowan maakten en Acheulian stenen werktuigen. Onze vrijwilligers herschepten het gedrag van vroege mensen om dezelfde soorten hulpmiddelen te maken die ze zo lang geleden maakten; we kunnen aannemen dat de gebieden van hun moderne menselijke hersenen die oplichten bij het maken van deze gereedschappen, dezelfde gebieden zijn die in het verre verleden werden geactiveerd.
We gebruikten een hersenbeeldvormingstechnologie genaamd functionele nabij-infrarood spectroscopie (fNIRS). Het is uniek onder hersenbeeldvormingstechnieken omdat het de persoon wiens hersenen wordt afgebeeld in staat stelt om rechtop te zitten en haar armen te bewegen, in tegenstelling tot andere technieken die helemaal geen beweging toestaan.
Deelnemers aan het onderzoek maakten stenen werktuigen terwijl hun hersenactiviteit werd gemeten met fNIRS. (Shelby S. Putt, CC BY-ND) Elk van de proefpersonen die deelnamen aan dit onderzoek volgde meerdere trainingssessies om te leren hoe ze Oldowan- en Acheulian-gereedschappen konden maken voordat ze aan de laatste test begonnen - gereedschappen maken terwijl ze waren aangesloten op het fNIRS-systeem.
We moesten bij het ontwerpen van ons experiment de taal beheersen om het idee te testen dat taal en gereedschap maken een gemeenschappelijk circuit in de hersenen delen. Dus verdeelden we de deelnemers in twee groepen: één leerde stenen gereedschap maken via video met taalinstructies; de andere groep leerde via dezelfde video's, maar met gedempte audio, dus zonder taal.
Als taal en gereedschap maken echt een co-evolutionaire relatie delen, dan zouden zelfs die deelnemers die in de non-verbale groep werden geplaatst, nog steeds taalgebieden van de hersenen moeten gebruiken terwijl ze een stenen gereedschap maken. Dit is het resultaat dat we mogen verwachten als taalverwerking en productie van stenen gereedschappen hetzelfde neurale circuit in de hersenen vereisen.
Tijdens de neuroimaging-sessie lieten we de deelnemers drie taken voltooien: een motorische baseline-taak waarbij ze twee ronde stenen tegen elkaar sloegen zonder te proberen vlokken te maken; een taak van Oldowan waarbij eenvoudige vlokken werden gemaakt zonder de kern te vormen; en een Acheuliaanse taak waarbij ze probeerden de kern tot een handaxe te vormen door een meer geavanceerde procedure voor het verwijderen van vlokken.
De evolutie van mensachtige cognitie
Wat we vonden, was dat alleen de deelnemers die leerden stenen gereedschap te maken met taalinstructie, taalverwerkingsgebieden van de hersenen gebruikten. Dit betekent waarschijnlijk dat ze zich verbale instructies herinnerden die ze tijdens hun trainingssessies hadden gehoord. Dat verklaart waarom eerdere studies die geen controle hadden over taalonderwijs in hun experimentontwerp ontdekten dat de productie van stenen gereedschappen taalverwerkingsgebieden van de hersenen activeert. Die taalgebieden verlichtten niet vanwege iets dat inherent is aan het maken van stenen werktuigen, maar omdat deelnemers, terwijl ze aan de werktuigen werkten, waarschijnlijk ook de taalgebaseerde instructie die ze hadden ontvangen, in hun gedachten afspeelden.
Onze studie toonde aan dat mensen stenen gereedschappen konden maken zonder taalgerelateerde hersencircuits te activeren. Dat betekent dus dat we op dit punt niet met zekerheid kunnen stellen dat de vervaardiging van stenen werktuigen een belangrijke rol speelde in de evolutie van de taal. Wanneer precies taal is verschenen, is daarom nog steeds een mysterie dat moet worden opgelost.
We ontdekten ook dat het maken van gereedschappen van Oldowan voornamelijk hersengebieden activeert die betrokken zijn bij visuele inspectie en handbewegingen. Meer geavanceerde hulpmiddelen voor het maken van Acheulianen werft een cognitienetwerk van hogere orde aan dat zich uitstrekt over een groot deel van de hersenschors. Dit Acheuliaanse cognitieve netwerk is betrokken bij motorische planning op een hoger niveau en houdt rekening met multi-sensorische informatie met behulp van werkgeheugen.
Hersengebieden die het Acheuliaanse cognitieve netwerk vormen die ook actief zijn wanneer getrainde pianisten piano spelen. (Shelby S. Putt, CC BY-ND) Het blijkt dat dit Acheuliaanse cognitieve netwerk hetzelfde is dat online komt wanneer een getrainde pianist piano speelt. Dit betekent niet noodzakelijkerwijs dat vroege mensen Chopin zouden kunnen spelen. Maar ons resultaat kan betekenen dat de hersennetwerken waarop we tegenwoordig vertrouwen voor het voltooien van complexe taken met meerdere vormen van informatie, zoals het bespelen van een muziekinstrument, waarschijnlijk ongeveer 1, 8 miljoen jaar geleden evolueerden, zodat onze voorouders relatief complexe hulpmiddelen konden maken om energie te exploiteren - voedsel bereiden.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Shelby Putt, Postdoctoral Research Fellow, The Stone Age Institute en The Centre for Research to the Anthropological Foundations of Technology, Indiana University
