Thomas Henry Huxley ( ) Richard Owen ( ) Podtřídy:

Transkript

1 Co je tak zvláštního na lidském mozku? Odpověď překvapivě nejednoznačná: nedostatek experimentálních dat nedostupnost lidoopů VS. Thomas Henry Huxley ( ) Richard Owen ( ) Klasifikace savců: Podtřídy: Lyencephala (chybí corpus callosum) Lissencephala (chybí gyrifikace) Gyrencephala (gyrifykovaný mozek) Archencephala (jen člověk hemisféry překývají mozeček a čichové laloky, lobus posterior, hippocampus minor)

2 VS. Thomas Henry Huxley ( ) Richard Owen ( )? velké kvalitativní či kvantitativní změny Lidský mozek se v podstatě neodlišuje od mozku opic. To co odlišuje lidi od opic je jazyk. Evoluce jazyka si však nevyžádala velké kvalitativní či kvantitativní změny mozku. Primáti První primáti před mil. l. Malí, arboreální, noční nebo soumračná aktivita, velké frontálně postavené oči, generalizovaná dentice Dnes 235 druhů

3 Vyšší primáti - Antropoidea První opice před mil. l. malí Arboreální velké frontálně postavené oči ± denní aktivita redukovaná nasální dutina komplexní sociální systém Catarhini opice starého světa redukce počtu čichových h ý h receptorů trichromatické barevné vidění Vyšší primáti - Antropoidea Trendy: zvětšování mozku posun k denní aktivitě redukce čichu h fotopické vidění komplexní sociální chování zvětšování těla

4 Velikost mozku primátů Relativní velikost mozku se zvětšila cca 2x; možná souvislost s miniaturizací vyvolanou arboreálním způsobem života Absolutní velikost mozku prvních primátů cca 2-3 g K absolutnímu zvětšení mozku došlo v souvislosti se zvětšováním těla u několika skupin (opakivaně v linii haplorhini antropoidea catarhini hominidae homininae) Velikost mozku primátů Disproporčně velký isokortex, viz např.: ježek evropský BrW ~ 3,4 g isokortex ~ 16% komba malá BrW ~ 3,4 g isokortex ~ 46% šimpanz BrW ~ 405 g Isocortex ~ 76% Funkční význam a selekční tlaky vedoucí ke zvětšení mozku a isokortexu v evoluci primátů zůstávají nejasné

5 Evoluční změny stavby mozku primátů zrakový systém motorický systém prefrontální kůra Zrakový systém Život ve větvoví Potřeba stereoskopického vidění Frontalizace očí & specifický typ křížení zrakové dráhy

6 Binokulární vidění Retinální projekce bilaterální, informace z pravého a levého oka na úrovni LGN separovaná Binokulární vidění Unikátní typ křížení retino-tektální tektální dráhy Kaas & Preuss, 1993) Allman, 1999

7 Foveální vidění Macula (3 mm) + Fovea centralis (0,5 mm): místo nejostřejšího vidění ~ 1-2% zrakového pole oko a sítnice (retina)

8 Morfologie sítnice Photoreceptors:: tyčinky čípky Horizontal Cells Bipolar Cells Amacrine Cells Ganglion Cells světlo Tartuferi (1887) Foveální vidění

9 Fotoreceptory Catarhini opice starého světa trichromatické barevné vidění RPE OS/IS ONL OPL INL IPL GCL čípky: p y, denní světlo, barevné vidění foto: H. Wässle tyčinky: noční, černobílé vidění Peichl

10 Strepsirrhini Primate Phylogeny Haplorhini Lemuriformes Tarsiiformes Anthropoidea Lemurs, Lorises, Galagos Tarsiidae Tarsiers Platyrrhini NW Monkeys Catarrhini OW Primates Early Eocene 55 MYA NW Monkeys Saimiri, Callitrix, Sanguinus fotopigmentový polymorfyzmus y Alouatta trichromatismus Leo Peichl prase (opsin double immunofluorescence) L-čípky S-čípky Leo Peichl

11 Většina savců Primáti starého světa L. Peichl Carroll, Neitz & Neitz

12 Pralelní procesování zrakové informace laminace zamezuje konvergenci zrakové informace z obou očí kvalitativně různé informace jsou vedeny do zrakové kůry odděleně (tj. různé funkční typy gangliových buněk projikují do různých lamin) (Kaas et al., 1978) Množství zrakových korových oblastí Pralelní i sériové procesování zrakové informace Makak 35 Člověk??

13 potkan tana Motorický systém primáti 9 a více premotorických korových polí (ostatní savci 2-4) PMV pouze u primátů, řídí pohyby úst a ruky, homologická s Brokovým motorickým centrem řeči Mirror cells expanze somatosensorické kůry, několik nových oblastí, které nemají homolog u jiných savců ROZVOJ zrakového, somatosenzitivního a motorického systémů komba Jemná, zrakem řízená motorika Motorický systém tana komba makak

14 Prefrontální kůra Zásadní význam pro rozhodovací procesy Všichni savci: orbitální prefrontální kůra mediální prefrontální (anterior cingulate) kůra Pravděpodobně pouze primáti: dorsolaterální (lateral prefrontal) kůra racionální aspekty rozhodování Lidé, homininae Od šimpanzů se oddělili cca před 6 mil. l. Bipední Australopitékové 6-1,4 mil. l. bipední, mohutná čelist, patrně sběrači, převážně rostlinná strava, Před cca 2,5 mil. l. začali vyrábět kamenné nástroje První zástupci rodu Homo 2 mil. l. H. rudolfensis, H. habilis, H. erectus H. erectus větší, větší mozek, slabá čelist a menší stoličky, kamenné nástroje, oheň, nádoby na vodu 1,6 mil. L. migrace do Asie a Indonesie Mizí cca před lety

15 Lidé, homininae H. sapiens 250 tis. l. Neandrtálci tis. l. rozšířili se do Evropy, lovili velkou zvěř, před cca 50 tis. l. pohřby, dekorování těla barvami začátky symbolického myšlení JAZYK pravděpodobně před tis. l. Moderní forma H. sapiens rozšířili se z Afriky před tis. l. Patrně postupně nahradili neandrtálce, nebo je geneticky asimilovali. Před cca 40 tis. lety nástroje z kamenů, kostí, mušlí. Složité pohřební rituály zdobení těla. Před cca lety zemědělství lety písmo 1447 knihtisk 1947 tranzistor Velikost mozku a těla u lidí (Homininae) Hmotnost mozku odhadována z objemu mozkovny, hmotnost těla z kosterních zbytků, oba odhady značně nepřesné Australopitékové mozek o cca 30% větší než lidoopi, zvětšení mozku nezávislé na zvětšování těla z ~ 350 cm3 na 400 cm3 ; později až na ~ 500 cm3, toto zvětšení už ale bylo doprovázelo zvětšením těla

16 Velikost mozku a těla u lidí (Homininae) Velikost mozku a těla u lidí (Homininae) Velikost mozku se cca zdvojnásobila s nástupem rodu Homo (H. erectus cca 850 cm 3 ), poté stáze, za 1,5 mil.l. zvětšení na cca 1000 cm 3. Další zvětšení s nástupem H. sapiens Fosilní lidé (např. neandrtálci) měli absolutně ě větší mozky než moderní člověk (rozdíl ~ 10%). Posledních let se absolutní velikost mozeku příliš nezměnila, ě ale velikost těla klesla o ~ 12%.

17 Velikost mozku je omezena průchodností porodních cest Uplatňuje se u: H. erectus H. sapiens Evoluční změny stavby mozku lidí kulminují některé redukční trendy např. čichový lalok, nucleus ruber pars magnocelularis, nucleus cochlearis dorsalis Přebírá jejich ji funkci přebírá ř isokortex? Hypotéza funkční neokortikalizace

18 Enormní zvětšování isokortexu šimpanz vs. člověk šedá hmota isokortexu 30x vs. 60x větší objem než medulla oblongata Nové spoje: přímá kontrola pohybů čelistí obličeje, rtů, jazyka a hlasivek (patrně monosynaptické spoje) přímá kontrola míšní í motoriky Manuální, orální a hlasivková obratnost + plasticita Brokovo motorické cebntrum řeči i Wernickeho senzitivní centrum řeči mají homology u nonhumánních primátů Temporoparietální sluchová oblast je homologická s WSCŘ Oblast 39 a 40 + dorsolaterální prefrontální kůra se zdají být unikátní pro člověka, ale detailní srovnávací studie nebyly provedeny.

19 Velikost V1 Lobus frontalis Laterální frontální kůra 17% neokortexu u šimpanze, ale 29% u člověka Spoje s posteriorní parietální kůra a kůra temporálního laloku, a pulvinarem

20 Selektivní expanze dorzálního pulvinaru Spoje s laterální frontální kůrou, posteriorní parietální kůrou a kůrou temporálního laloku Antisakadické pohyby a komunikace pomocí očí