Gli scienziati hanno a lungo cercato di comprendere il cervello umano confrontandolo con quello di altri primati. I ricercatori stanno ancora cercando di capire cosa rende il nostro cervello diverso dai nostri parenti più stretti. Il nostro recente studio potrebbe averci avvicinato di un passo, adottando un nuovo approccio: confrontare il modo in cui i cervelli sono internamente connessi.
Il paleontologo vittoriano Richard Owen sosteneva erroneamente che il cervello umano fosse l’unico a contenere una piccola area chiamata Hippocampus minor. Egli affermava che ciò lo rendeva unico nel regno animale e, di conseguenza, il cervello umano non era chiaramente correlato ad altre specie. Le dimensioni dei cervelli sono state un importante fattore comparativo in passato. Abbiamo imparato molto da allora sull’organizzazione e la funzione del nostro cervello, ma c’è ancora molto da imparare.
La maggior parte degli studi che confrontano il cervello umano con quello di altre specie si concentra sulle dimensioni. Questo può riguardare le dimensioni del cervello, le dimensioni del cervello relative al corpo, o le dimensioni di parti del cervello rispetto al resto. Tuttavia, le misure delle dimensioni non ci dicono nulla sull’organizzazione interna del cervello. Ad esempio, sebbene il cervello enorme di un elefante contenga tre volte più neuroni del cervello umano, questi sono prevalentemente localizzati nel cervelletto, non nella neocorteccia che è comunemente associata alle capacità cognitive umane.
Fino a poco tempo fa, studiare l’organizzazione interna del cervello era un lavoro meticoloso. L’avvento delle tecniche di imaging medico, tuttavia, ha aperto nuove possibilità per osservare l’interno dei cervelli degli animali rapidamente, in grande dettaglio e senza danneggiare l’animale.
Abbiamo utilizzato dati di risonanza magnetica (MRI) disponibili pubblicamente della materia bianca, le fibre che connettono le parti della corteccia cerebrale. La comunicazione tra le cellule cerebrali avviene lungo queste fibre. Questo costa energia e il cervello dei mammiferi è quindi relativamente scarsamente connesso, concentrando le comunicazioni lungo pochi percorsi centrali.
Le connessioni di ciascuna regione del cervello ci dicono molto sulle sue funzioni. Il set di connessioni di qualsiasi regione del cervello è così specifico che le regioni del cervello hanno un’impronta di connettività unica.
Nel nostro studio, abbiamo confrontato queste impronte di connettività tra il cervello umano, quello dello scimpanzé e quello della scimmia macaco. Lo scimpanzé è, insieme al bonobo, il nostro parente vivente più stretto. La scimmia macaco è il primate non umano meglio conosciuto dalla scienza. Confrontare il cervello umano con entrambe le specie ci ha permesso non solo di valutare quali parti del nostro cervello sono uniche per noi, ma anche quali parti sono probabilmente un’eredità condivisa con i nostri parenti non umani.
Gran parte della ricerca precedente sull’unicità del cervello umano si è concentrata sulla corteccia prefrontale, un gruppo di aree nella parte anteriore del nostro cervello legate al pensiero complesso e alla presa di decisioni. Abbiamo effettivamente trovato che aspetti della corteccia prefrontale avevano un’impronta di connettività nell’uomo che non abbiamo trovato negli altri animali, in particolare quando abbiamo confrontato l’uomo con la scimmia macaco.
Ma le principali differenze che abbiamo trovato non erano nella corteccia prefrontale. Erano nel lobo temporale, una grande parte della corteccia situata approssimativamente dietro l’orecchio. Nel cervello dei primati, quest’area è dedicata all’elaborazione profonda delle informazioni provenienti dai nostri due sensi principali: la vista e l’udito. Una delle scoperte più drammatiche è stata nella parte centrale della corteccia temporale.
La caratteristica che guidava questa distinzione era il fascicolo arcuato, un tratto di materia bianca che connette la corteccia frontale e temporale e tradizionalmente associato all’elaborazione del linguaggio negli esseri umani. La maggior parte, se non tutti, i primati hanno un fascicolo arcuato, ma è molto più grande nei cervelli umani.
Tuttavia, abbiamo scoperto che concentrarsi esclusivamente sul linguaggio potrebbe essere troppo limitato. Le aree del cervello che sono connesse tramite il fascicolo arcuato sono anche coinvolte in altre funzioni cognitive, come l’integrazione delle informazioni sensoriali e l’elaborazione del comportamento sociale complesso.
Il nostro studio è stato il primo a scoprire che il fascicolo arcuato è coinvolto in queste funzioni. Questa intuizione sottolinea la complessità dell’evoluzione del cervello umano, suggerendo che le nostre avanzate capacità cognitive sono emerse non da un singolo cambiamento, come pensavano gli scienziati, ma attraverso diversi cambiamenti interrelati nella connettività cerebrale.
Mentre il fascicolo arcuato temporale medio è un attore chiave nell’elaborazione del linguaggio, abbiamo anche trovato differenze tra le specie in una regione più posteriore della corteccia temporale.
Quest’area di giunzione temporoparietale è critica nell’elaborazione delle informazioni sugli altri, come la comprensione delle credenze e delle intenzioni altrui, una pietra angolare dell’interazione sociale umana.
Negli esseri umani, quest’area del cervello ha connessioni molto più estese con altre parti del cervello che elaborano informazioni visive complesse, come le espressioni facciali e i segnali comportamentali. Questo suggerisce che il nostro cervello è cablato per gestire un’elaborazione sociale più intricata rispetto a quella dei nostri parenti primati. Il nostro cervello è cablato per essere sociale.
Questi risultati sfidano l’idea di un singolo evento evolutivo che ha guidato l’emergere dell’intelligenza umana. Invece, il nostro studio suggerisce che l’evoluzione del cervello è avvenuta per gradi. I nostri risultati suggeriscono che i cambiamenti nell’organizzazione della corteccia frontale si sono verificati nelle scimmie, seguiti da cambiamenti nella corteccia temporale nella linea evolutiva che ha portato agli esseri umani.
Richard Owen aveva ragione su una cosa. I nostri cervelli sono diversi da quelli di altre specie, fino a un certo punto. Abbiamo un cervello da primate, ma è cablato per renderci ancora più sociali rispetto agli altri primati, permettendoci di comunicare attraverso il linguaggio parlato.