Il cervello Sapiens: la forma conta!

di Simone Gastaldon

Lo studio di come il comportamento e le abilità cognitive della specie umana siano evoluti nel tempo è particolarmente difficile, non avendo una macchina del tempo per saltare nel passato e osservare questi cambiamenti.

Per cercare di studiare queste caratteristiche, gli scienziati utilizzano prove indirette da svariati campi di ricerca, come la paleoantropologia, l’archeologia e la genetica. Degli indizi importanti possono essere ottenuti studiando la forma interna del cranio (endocranio) di esemplari di varie specie di Homo: dalla forma dell’endocranio, infatti, si possono ricostruire alcune caratteristiche grossolane delle strutture cerebrali [Nota 1], e quindi dedurre indirettamente dei tratti comportamentali e cognitivi.

Immagine A: Cranio e modello di cervello di Sapiens e Neanderthalensis a confronto. © Neubauer et al. (2018)

Un dato che si è riscontrato è che, rispetto a Homo Neanderthalensis, Homo Sapiens ha delle ossa parietali più sporgenti e una fossa cerebellare più prominente, dando al cranio una forma più globulare, “rotondeggiante” e meno allungata; di conseguenza, anche la forma del cervello è diversa [Nota 2] (Immagine A; Immagini B e C per dei riferimenti anatomici). Questo cambiamento di forma avverrebbe solo in Sapiens e in uno stadio poco precedente o a ridosso della nascita, e avrebbe delle conseguenze importantissime su come le varie strutture cerebrali sono interconnesse tramite la “materia bianca” (prevalentemente assoni, che si diramano dai neuroni e li collegano). Un dato interessante associato alla fase di globularizzazione (transizione verso una forma più “rotondeggiante”), è che essa porta, in età adulta, ad un cervello leggermente più piccolo di quello dei neandertaliani. La forma – e non solo le dimensioni, quindi – sembra essere cruciale per le caratteristiche cognitive e comportamentali della nostra specie.

Immagine B: Comparazione tra il cranio di Homo Sapiens (sinistra) e Homo Neanderthalensis (destra). © Wikimedia Commons
Immagine C: Lobi cerebrali; la struttura non colorata sotto il lobo temporale è il cervelletto. © Wikimedia Commons.

Ma quando è avvenuto questo cambiamento? Quanto graduale è stato? Che parallelismi ci sono con i dati archeologici da una parte e genetici dall’altra? Un recente studio morfometrico condotto da un gruppo di ricerca del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia, in Germania, ha cercato di tracciare una linea temporale di questi cambiamenti.

Misurando l’endocranio di 20 esemplari di Sapiens di diversi periodi geologici, i ricercatori hanno trovato che attorno a 300.000 anni fa il cervello aveva già le dimensioni medie dell’uomo moderno; la forma, invece, è cambiata in modo più graduale, raggiungendo la variante globulare moderna solo tra i 100.000 e i 35.000 anni fa (Immagine D). Dal Sapiens geologicamente più antico a quello più recente, l’area frontale diventa più alta, l’osso parietale diventa più sporgente, l’osso occipitale diventa più arrotondato, e il cervelletto aumenta di dimensioni.

Immagine D: Evoluzione della forma dell’endocranio in Sapiens. © Neubauer et al. (2018)

Questi cambiamenti sarebbero iniziati solo una volta che le caratteristiche craniofacciali (ossa meno prominenti, faccia più piccola) si sono stabilizzate.

L’evoluzione di questi tratti sembrano rispecchiare il dato archeologico: gli artefatti che attestano la cosiddetta “modernità cognitiva”, infatti, descrivono un graduale aumento della complessità, confermando la datazione dello studio sull’evoluzione dell’endocranio.

Il risultato è coerente anche con i dati genomici sulla selezione positiva in Sapiens di molti geni responsabili della regolazione dello sviluppo cerebrale, in particolare della trasmissione sinaptica (essenziale per la comunicazione neuronale) e della crescita dei dendriti e degli assoni (essenziali per le connessioni tra neuroni), quali NOVA1, SLITRK1, KATNA1, LUZP1, ARHGAP32, ADSL, HTR2B, CNTNAP2 e il celeberrimo FOXP2 [Nota 3].

Lo studio quindi evidenzia come le dimensioni del cervello non siano l’unica caratteristica distintiva della modernità cognitiva, ma che un cambiamento graduale della forma dell’endocranio e delle strutture cerebrali verso una “globularità” sia stato un passaggio evolutivo essenziale per lo sviluppo delle capacità cognitive che abbiamo oggi.

NOTE:

[1] Ne avevamo già parlato qui riguardo il cervello di Cartesio: “Ricostruire cervelli perduti”.

[2] Assieme a queste caratteristiche, anche la morfologia craniofacciale è diversa, con le ossa della faccia meno prominenti, un tratto che è stato associato alla (auto)addomesticazione di Homo Sapiens; Minerva ne ha parlato qui: “L’uomo addomesticato”.

[3] Di FOXP2, del suo ruolo nel linguaggio umano e nelle abilità vocali di alcuni uccelli e pipistrelli ne avevamo parlato qui: “Dagli uccelli ai pipistrelli: nuovi modelli animali per la genetica del linguaggio”.

 

FONTE:

Neubauer, S., Hublin, J-J., Gunz, P. (2018) The evolution of modern human brain shape. Science Advances 4: eaao5961.