All'interno della nostra estesa famiglia di primati composta da lemuri, scimmie, e scimmie, gli umani hanno i cervelli più grandi. I nostri parenti viventi più stretti, scimpanzé, pesano circa due terzi di noi, eppure i nostri cervelli sono circa 3,5 volte più grandi.

Anche i nostri sono organizzati in modo diverso, e impiega più tempo a crescere e maturare. Questo lungo periodo di sviluppo porta a un'infanzia particolarmente lunga per gli esseri umani, che richiede cure e protezione extra da parte dei genitori.

Il cervello consuma una grande quantità di energia. Per una specie che ha un cervello piccolo alla nascita e uno grande in età adulta, la crescita deve avvenire rapidamente, o per molto tempo, o attraverso una combinazione di entrambi.

I ricercatori hanno osservato per la prima volta cervelli eccezionalmente grandi nei reperti fossili umani di circa 300, 000 anni fa. Però, il più lento tasso di sviluppo del cervello, che ora è unico per gli esseri umani, iniziò più di tre milioni di anni fa nel lignaggio degli australopitechi. Si pensa che questi ominidi bipedi dall'Africa siano antenati del nostro genere, omo .

Cosa ha innescato l'espansione cerebrale evolutiva negli ominidi, e come questo si collega al comportamento umano, rimangono argomenti molto dibattuti tra i paleoantropologi.

Il bambino Dikika

Nel 2000, un team etiope ha scoperto una scoperta sorprendente nella regione di Dikika, nel paese:lo scheletro di un bambino antico con un cranio quasi completo.

Datato a circa 3,3 milioni di anni fa, questo giovane apparteneva allo stesso genere e specie dell'iconica femmina adulta australopitecina Lucy - Australopithecus afarensis .

In un nuovo articolo pubblicato su Progressi scientifici , riveliamo che la specie di Lucy mostra somiglianze e differenze sorprendenti con entrambi gli scimpanzé e umani. Ma per fare questi confronti, per prima cosa avevamo bisogno di elaborare due dettagli critici:

quanti anni aveva esattamente il bambino Dikika quando è morto? come si confrontavano le sue dimensioni del cervello con i membri adulti della sua specie, come Lucia?

Raggi X in soccorso

I cervelli non si fossilizzano, ma man mano che crescono e si espandono durante l'infanzia, i tessuti che li circondano lasciano il segno all'interno del cranio.

Utilizzando modelli virtuali tridimensionali, i ricercatori possono misurare lo spazio all'interno della cassa del cervello come proxy per le dimensioni del cervello. Ciò si ottiene attraverso la tomografia computerizzata (TC), o imaging a raggi X di sincrotrone.

Un sincrotrone è una macchina che accelera gli elettroni vicino alla velocità della luce e li dirige attorno a un grande anello. Forzando gli elettroni a viaggiare in una direzione circolare con campi magnetici, viene prodotta una luce estremamente brillante che può essere filtrata e regolata per scopi di ricerca.

Un vantaggio di questo approccio è che le impressioni permanenti delle pieghe cerebrali sull'osso possono fornire indizi sugli aspetti chiave dell'organizzazione del cervello. L'imaging di sincrotrone può anche fornire importanti informazioni sullo sviluppo dentale.

La verità è nel dente

Un fatto raramente riconosciuto sugli esseri umani e altri primati è che i nostri denti da latte (da latte) e i primi molari sono contrassegnati da una linea formata alla nascita. Simile agli anelli di crescita di un albero, le sezioni trasversali dei denti rivelano anche linee di crescita quotidiane che riflettono i ritmi interni del corpo durante l'infanzia.

Avere accesso a registrazioni precise dei denti del bambino Dikika, siamo stati in grado di determinare quanti anni aveva il bambino quando è morto. Gli esperti odontoiatrici del nostro team hanno calcolato un'età di 861 giorni, circa 2,4 anni.

Ciò significa che il bambino ha sviluppato rapidamente i suoi denti molari, in modo simile agli scimpanzé, e più veloce degli umani. Sorprendentemente, però, il suo tasso di sviluppo del cervello sembrava essersi spostato dalla corsia veloce alla corsia lenta.

Estendere la crescita del cervello

I modelli virtuali di casi cerebrali di australopitecine rivelano che i membri della specie di Lucy avevano un'organizzazione cerebrale simile a quella di uno scimpanzé, ma è cresciuto per un periodo di tempo più lungo.

Le nostre stime suggeriscono che a 2,4 anni di età, i bambini australopiteci avevano un cervello grande solo il 70% circa di quello degli adulti, mentre gli scimpanzé medi della stessa età avrebbero completato più dell'85% della loro crescita cerebrale. Così, questa specie può colmare il divario tra la lunga infanzia di cui godono gli umani oggi, e quelli più bassi dei nostri antenati scimmieschi.

Tra i primati in generale, diversi tassi di crescita e maturazione sono associati a diverse strategie di cura dei bambini. Il rallentamento dello sviluppo del cervello è un modo per diffondere i bisogni energetici della prole altamente dipendente per molti anni. E questo può essere collegato a una lunga dipendenza dai caregiver.

L'allungamento del periodo di crescita del cervello allunga anche il periodo di apprendimento altamente impressionabile di una specie. La crescita estesa del cervello nella specie di Lucy potrebbe aver fornito una base per la successiva evoluzione del cervello e del comportamento sociale nei nostri antenati.

Questi piccoli passi sarebbero stati fondamentali per la lunga infanzia che oggi è spesso considerata una chiave di volta dell'unicità umana.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.