Atalarımızın Zekası Beyin Hacmine Değil, Kan Akışına Bağlı

Zekamızın nasıl geliştiği uzun zamandır tartışılıyor ve bunu ölçmek için beyin hacmi dikkate alınıyordu. Ancak şimdi yeni bir yol bulundu.

İnsan zekası nasıl gelişti? Antropologlar bu soruyu onlarca yıldır arkeolojik kazılarda bulunan aletlere, ateş kullanımının kanıtlarına ve fosil kafataslarından ölçülen beyin boyutundaki değişikliklere bakarak incelediler.

Ancak araştırmacılar, atalarımızın zekasını tahmin etmek için yeni bir yol buldu.

Araştırmacılar, fosil kafataslarını inceleyerek, eski homininlerin beyinlerinin çalışmaya devam etmesi için ne kadar kan ve enerji gerektiğini belirledi. Bu enerji kullanımı araştırmacılara ne kadar düşünme yaptıklarının bir ölçüsünü verir.

(İnsan Türlerinin Beyinlerinin Büyüklüğü Önemli Değil)

Araştırmacılar, beyine kan akış oranının, bilişsel yeteneğin sadece beyin boyutundan daha iyi bir göstergesi olabileceğini buldular.

Bir süper bilgisayar olarak beyin

Araştırmacılar çoğu zaman beyin büyüdükçe insan atalarında zeka artışı olduğunu varsaydı.

Bu mantıksız bir varsayım değildi; canlı primatlar için beyindeki sinir hücrelerinin sayısı beynin hacmiyle neredeyse orantılı.

Genel olarak memeliler üzerine yapılan diğer çalışmalar, beynin metabolik hızının (ne kadar enerji çalıştırması gerektiği) boyutuyla neredeyse orantılı olduğunu gösterdi.

Beyindeki bilgi işleme süreci; sinir hücrelerini (nöronları) ve aralarındaki bağlantıları (sinapslar) içerir. Sinapslar, bir bilgisayarın transistör anahtarları gibi, bilgi işleme yerleridir. İnsan beyninde 80 milyardan fazla nöron ve 1.000 trilyona kadar sinaps bulunur. Vücudun sadece yüzde 2’sini işgal etmesine rağmen, beyin istirahat eden bir kişinin enerjisinin yaklaşık yüzde 20’sini kullanır.

Atalarımızın beyninin ne kadar enerji kullandığını anlamak için araştırmacılar beyine kan akış hızına odaklandı. Kan beyne gerekli oksijeni sağladığından sinaptik enerji kullanımı ile yakından ilgilidir.

İnsan beyni her saniye yaklaşık 10 mL kan gerektirir. Bu, bir kişinin uyanık, uykuda, egzersiz yapma veya zor matematik problemlerini çözme durumunda bile oldukça az değişir.

Bu bakımdan, beyni oldukça enerji açısından pahalı bir süper bilgisayar olarak görebiliriz. Bir bilgisayarın kapasitesi arttıkça, çalışmaya devam etmek için daha fazla güç gerekir ve elektrik besleme kablolarının daha büyük olması gerekir. Beyin de tıpkı böyledir: bilişsel işlev ne kadar yüksek olursa, metabolik oran o kadar yüksek, kan akışı o kadar büyük ve kan sağlayan damarlar o kadar büyük olur.

Kafataslarından damar boyutunun ölçülmesi

Beynin bilişsel kısmına kan akışı, iki iç şahdamardan gelir. Bu damarların büyüklüğü, içindeki kan akış hızıyla ilişkilidir.

Tıpkı bir tesisatçının, daha büyük bir binaya daha yüksek bir akış oranını karşılamak için daha büyük su boruları yerleştirmesi gibi, dolaşım sistemi, kan damarlarının boyutlarını, içindeki kan akış hızına uyacak şekilde ayarlar. Akış hızı, bir organın ne kadar oksijene ihtiyaç duyduğuna bağlıdır.

Araştırmacılar ilk olarak memelilerin ultrason veya manyetik rezonans görüntülemesini içeren 50 çalışmadan kan akış hızı ve damar büyüklüğü arasındaki ilişkiyi kurdular. İç şahdamarların boyutu, kafatasının tabanından geçmelerine izin veren deliklerin boyutunu ölçerek bulunabilir.

Daha sonra, araştırmacılar şempanzeler, orangutanlar ve goriller de dahil olmak üzere 96 modern büyük maymunun kafataslarında bu delikleri ölçtü. Kafataslarını yaklaşık 3 milyon yıl önce yaşamış olan Australopithecus homininlerinden 11 tanesi ile karşılaştırdılar.

Şempanze ve orangutan beyinlerinin hacmi yaklaşık 350 mL iken, goril ve Australopithecus 500 mL’de biraz daha büyüktü. Geleneksel bilgi, Australopithecus’un en az diğerleri kadar akıllı olması gerektiğini düşündürmekteydi.

Ancak yeni çalışma, bir Australopithecus beyninin şempanze veya orangutanın kan akışının sadece üçte ikisine ve bir gorilin akışının yarısına sahip olduğunu gösterdi.

Antropologlar bugüne kadar genellikle Australopithecus’u zeka açısından maymunlar ve insanlar arasında bir yere yerleştiriyordu, ancak bunun muhtemelen yanlış olduğu ortaya çıktı.

İnsan beyni evriminin eşsiz yörüngesi

İnsanlarda ve diğer birçok canlı primatta, iç şahdamar kan akışının oranı, beyin büyüklüğü ile doğru orantılı. Bu durum, beynin büyüklüğü iki katına çıkarsa, kan akışının oranının da iki katına çıkacağını gösteriyor.

Bu beklenmedik bir durum çünkü çoğu organın metabolik hızı organ büyüklüğü ile daha yavaş oranda artar. Memelilerde, bir organın büyüklüğünü iki katına çıkarmak normalde metabolik hızını sadece yaklaşık 1.7 faktör artırır.

Bu durum, primat beyninin metabolik yoğunluğunun (her bir beyin maddesinin her bir saniyede tükettiği enerji miktarı) beyin büyüklüğü arttıkça beklenenden daha hızlı arttığını gösterir. Homininler için büyüme diğer primatlardan daha hızlıydı.

4.4 milyon yıllık Ardipithecus ve Homo sapiens arasında, beyinler neredeyse beş kat daha büyük hale geldi, ancak kan akış hızı dokuz kat daha fazla büyüdü. Bu, her bir beyin maddesinin gramının, açıkça daha büyük sinaptik aktivite ve bilgi işleme nedeniyle neredeyse iki kat daha fazla enerji kullandığını gösteriyor.

Beyine kan akış hızı, tüm primat soylarında zamanla artmış gibi görünüyor. Ancak hominin soyunda, diğer primatlardan çok daha hızlı artmıştı. Bu ivme, aletlerin geliştirilmesi, ateş kullanımı ve şüphesiz küçük gruplar arasındaki iletişim ile beraber gitti.

The Conversation. Roger S. Seymour. 27 Ocak 2020.

Makale: Seymour, R. S., Bosiocic, V., Snelling, E. P., Chikezie, P. C., Hu, Q., Nelson, T. J., … & Miller, C. V. (2019). Cerebral blood flow rates in recent great apes are greater than in Australopithecus species that had equal or larger brains. Proceedings of the Royal Society B, 286(1915), 20192208.