[werner.stangl]s arbeitsblätter 

Größe des menschlichen Gehirns

Vor- und Nachteile der Gehirngröße

Das größte Gehirn im Tierreich hat absolut betrachtet der Wal mit bis zu 9000 Gramm, das mit enthält 200 Milliarden mehr Neuronen besitzt als ein menschliches Gehirn mit rund 100 Milliarden. Kleine Tiere besitzen notwendigerweise eher kleine, große Tiere eher große Gehirne, und auch die auf die Körperlänge oder das Körpergewicht bezogene Gehirngröße ist als Maßstab irreführend, denn das Gehirn nimmt im Tierreich nicht proportional zur Körpergröße zu, sondern etwas langsamer, einem negativen allometrischen Wachstum. Bei Spitzmäusen macht das Gehirn etwa zehn Prozent der Körpermasse aus, während es beim Menschen nur zwei Prozent sind. Das Gehirn einer Honigbiene wiegt nur ein Milligramm und hat knapp eine Million Neuronen, doch ist es fähig zu zählen, Regeln zu erlernen, Objekte zu kategorisieren und Formen zu unterschieden. Bekanntermaßen haben Bienen ein besonders gutes Gedächtnis für räumliche Zusammenhänge, denn sonst würden sie nicht weit entfernte Nektarplätze mit traumwandlerischer Sicherheit wiederfinden bzw. mit anderen Bienen kommunizieren können.

Bei einer Untersuchung (Møller & Erritzøe, 2017) von toten Vögeln wiesen diejenigen, die durch einen Verkehrsunfall ums Leben gekommen waren, im Durchschnitt ein kleineres Gehirn auf als Vögel, die auf andere Weise gestorben waren. Das Gewicht von Leber, Herz und Lunge unterschied sich hingegen nicht. Zunächst rechnete man den Einfluss der Vogelart (251 verschiedene Arten), Alter und Geschlecht der Tiere sowie das Körpergewicht als statistische Größen heraus, dann ermittelte man, ob es einen Zusammenhang zwischen Gehirngröße und Unfallwahrscheinlichkeit der Vögel gab. Dabei lag der Anteil der Verkehrstoten unter Vögeln mit verhältnismäßig kleinen Gehirnen bei rund 60 Prozent und sank mit zunehmender Gehirngröße auf schließlich null Prozent ab. Vögel passen ihre Risikobereitschaft an die Geschwindigkeitsbeschränkung auf einzelnen Straßen an, und eine Studie mit Amerikanerkrähen ergab, dass sie das Prinzip von zwei verschiedenen Fahrtrichtung verstanden haben, denn wenn Autos nur aus einer Richtung kommt, erkennen sie, dass sie sich gefahrlos auf der Gegenfahrbahn aufhalten können, um Aas zu fressen. Auch war schon in einer früheren Studie aufgezeigt worden, dass die Gehirngröße bei Vögeln auch mit dem Risiko zusammenhängt, von einem Jäger erschossen zu werden. Offensichtlich können Vögel mit größeren Gehirnen besser die Gefahr erkennen, die für sie von einem Jäger ausgeht.

Evolutionsbiologen fanden bei Vergleichen, dass die Größe des Gehirns bei Säugetieren eng mit der Länge der Tragedauer und Stillzeit zusammenhängt. Je größer das Gehirn, desto mehr müssen Muttertiere in ihre Nachkommen investieren, denn offensichtlich ist der Nutzen einer starken Gehirnleistung für den Erfolg einer Art den zusätzlichen Aufwand wert. Diese Faktoren wirkten in den statistischen Modellen auch stärker als etwa die Geschwisterzahl und die Zeit, die dem Nachwuchs zum Spielen und Lernen bleibt. Beim Menschen gibt es gegenüber den Menschenaffen auch noch den Unterschied, dass das menschliche Kind lange klein bleibt, während sein Gehirn in dieser Zeit besonders stark wächst, Primaten wachsen in dieser Phase hingegen schneller hinsichtlich der Körpergröße, sodass beim Menschen das Körperwachstum zugunsten des Gehirnwachstums reduziert scheint. Beim Vergleich von Säugetiergehirnen sind große Gehirne tendenziell stärker gefaltet als kleinere, auch wenn die Ursache der Faltung noch unbekannt ist. Während alle Gehirne mit weniger als 30 Millionen Nervenzellen eine weitgehend glatte Oberfläche besitzen, steigt das Ausmaß der Faltung mit der Zahl der Nervenzellen, wobei die Faltung eher von der Gesamtfläche des Cortex und seiner Dicke abhängt und weniger von der reinen Zahl an Neuronen.

Übrigens: Nach einer neueren Studie der Universität Cambridge ist die Evolution des menschlichen Gehirns am Ende, d.h., es ist eine physische Grenze erreicht, denn um noch klüger zu werden, müsste der Mensch dafür mehr Energie und Sauerstoff aufbringen und das kann der Körper nicht leisten.

Größe des GehirnsDas menschliche Gehirn ist die komplizierteste Struktur, die wir kennen, im Schnitt etwa 1245 g bei Frauen bzw. 1375g bei Männern schwer. Aus neuropsychologischer Perspektive finden Lernen, Verhalten und alle übrigen psychischen Prozesse im Gehirn statt und werden vom Nervensystem gesteuert.

Das Volumen des menschlichen Gehirns vergrößerte sich in den letzten zwei oder drei Millionen Jahren der Evolution erheblich, benötigt aber im Vergleich zu seiner Größe sehr viel Energie, denn es stellt nur zwei Prozent des Körpergewichts, konsumiert jedoch zwanzig Prozent der Energie, die der Stoffwechsel eines Menschen liefert. Das Gehirngewicht vom Homo habilis zum Homo sapiens hat innerhalb weniger Millionen Jahre von 650 Gramm auf rund 1350 Gramm zugenommen. Man vermutet heute, dass die Entdeckung des Garens von Nahrung, also die warme Küche, die Ernährung sicherte und damit die Entwicklung eines größeren Gehirns förderte. Menschen können bekanntlich Gebratenes oder Gekochtes leichter verdauen, und auch manche Pflanzen sind roh giftig und nur gekocht gut verdaulich, darüber hinaus zerstört Hitze im Kochtopf Krankheitserreger, die im rohen Fleisch oder auf der Oberfläche von Pflanzen manchmal verborgen sind. Auch verdirbt geräucherte Nahrung erheblich langsamer und hilft so mit, Hungerzeiten leichter zu überbrücken.

Mit seinem Gewicht ist das menschliche Gehirn etwa dreimal so schwer wie das von Schimpansen oder Gorillas. Der Neandertaler hatte übrigens mit etwa 1500g ein schwereres Gehirn als der moderne Mensch, seit der jüngeren Altsteinzeit vor etwa 20.000 Jahren kam es zu einer Reduktion um etwa 150g, sodass manche WissenschaftlerInnen heute von einer permanenten Reduktion ausgehen. Das Gehirn des Neandertalers war auf gutes Sehen und die Kontrolle eines massigeren Körpers angelegt, sodass nicht genug Kapazität für komplexes Sozialverhalten übrig blieb, lautet die jüngste Hypothese zum Aussterben des Neandertaler. Übrigens waren schon Hasen und Kaninchen verdächtigt, indirekt einen Beitrag zum Aussterben der Neandertaler vor mehr als 30.000 Jahren geleistet zu haben, denn allem Anschein nach waren diese Tier zu schnell unterwegs, um erfolgreich gejagt zu werden. Empirische Grundlage für die neue Behauptung war die Vermessung der Schädel von 21 Neandertalern und 38 modernen Menschen, die vor mehr als 27.000 Jahren lebten, denn dabei fanden Pearce, Stringer & Dunbar (2013), dass Neandertaler viel größere Augenhöhlen als moderne Menschen besaßen. Aufgrund der etwa gleich großen Gehirne beider Arten war man bisher davon ausgegangen, dass auch die Gehirnstruktur und die Größe der verschiedenen Hirnareale ähnlich waren. Vermutlich waren aber die Gehirne verschieden organisiert, sodass die Neandertaler neben dem größeren Sehzentrum auch größere Hirnareale dafür benötigt wurden, um die massigeren Körper zu kontrollieren, sodass zuwenig Gehirnkapazitäten übrig blieben, um komplexere Aufgaben wie etwa Sozialverhalten zu bewältigen.

Die Veränderung der Gehirnmasse wird sich in der Zukunft noch fortsetzen. Zwei Theorien zur Erklärung: Die Umstellung der Ernährung vom Jäger zum Ackerbauer oder die geringeren geistigen Ansprüche, die Ackerbau im Vergleich zur Jagd an das menschliche Gehirn stellt.

Nach Ansicht von Anthropologen hat der frühe Homo sapiens mit hoher Wahrscheinlichkeit denselben Verstand besessen hat Menschen der Neuzeit, wobei alles, was ihm fehlte, die Geschichte an Entdeckungen ist, die hinter den Menschen liegt. Manche sind sogar der Meinung, dass die Menschen in der Urzeit über eine höhere Intelligenz verfügten als heute, denn die intellektuellen Fähigkeiten der Menschheit nahmen mit dem Aufkommen der Landwirtschaft und dem starken Anwachsen der Bevölkerung vor rund 15000 Jahren ab, also mit dem Phänomen der Domestikation. Bekanntlich gibt es diesen Vorgang auch bei Tieren, die domestiziert werden, denn sie müssen nicht mehr für sich selber sorgen und dementsprechend auch weniger Probleme selbst lösen, sodass ihre Gehirne durch den fehlenden Selektionsdruck allmählich schrumpfen. Von den rund dreißig Tiergruppen, die vom Menschen domestiziert wurden, hat jede einzelne 10 bis 15 Prozent ihres Gehirnvolumens im Vergleich zu der ursprünglichen Art verloren. Dieses Phänomen geht unter anderem auch mit reduzierter Aggressivität, einer zierlicheren Statur, kleineren Zähnen und flacheren Gesichtern einher. Eine Studie, die die kognitiven Fähigkeiten von Wölfen und Hunden verglich, kam zu dem Ergebnis, dass Wölfe die besseren und vor allem hartnäckigeren Problemlöser sind, während Hunde relativ schnell bei ihren Herrchen nach Hilfe suchen und deren Signale besser interpretieren können. Das sind alles Merkmale, die mit den Veränderungen, die der moderne Mensch durchlaufen hat, in Einklang stehen. Die Gehirngröße ist beim Menschen seit der Steinzeit um gut zehn Prozent geschrumpft und liegt heute im Durchschnitt bei 1350 Kubikzentimetern. Der Cro-Magnon Mensch hatte hingegen noch ein Hirnvolumen von etwa 1500 Kubikzentimetern. Auch beim Menschen ist das Gehirn zwar insgesamt geschrumpft ist, doch hat sich das Stirnhirn stetig vergrößert, also in jenem Bereich, in dem das Sozialverhalten primär geregelt wird (Zimmerschied, 2016).

Nach neuesten Untersuchungen (DeCasien et al., 2017) hängt die Größe des Gehirns bei Primaten mehr mit der Art der Ernährung zusammen als mit dem Sozialverhalten. Dabei untersuchte man mehr als 140 Arten von Nicht-Menschenaffen und berücksichtigte verschiedene Ernährungsweisen (Blätter-, Frucht- und Allesfresser), sowie verschiedene Aspekte des sozialen Zusammenlebens, wie Gruppengröße, Gruppenstruktur und Paarungsverhalten. Dabei zeigte sich, dass die Ernährungsweise die Gehirngröße deutlich besser vorhersagte als die verschiedenen sozialen Parameter. Nachdem man die Verwandschaftsverhältnisse unter den verschiedenen Spezies und ihre Körpergröße berücksichtigt hatte, fand man bei den Früchte-fressenden Primaten rund 25 Prozent mehr Gehirngewebe als bei Pflanzenfressern. Eine Begründung, warum Früchte als Nahrungsbasis in der Evolution zu einem größeren Gehirn führen sollte, wäre zum einen, dass Früchte einen höheren Energiegehalt als Blätter haben, zum anderen sind auch die kognitiven Anforderungen bei der Suche nach Früchten und bei ihrem Verzehr höher. So braucht es ein gutes Gedächtnis, um sich daran zu erinnern, wo es das Obst zu finden gibt, sowie Geschick beim Pflücken an schwer zugänglichen Orten und beim Öffnen schwer verdaulicher Schalen.

Quellen & Literatur

Die Evolution des Menschen. Spektrum der Wissenschaft 2003.

DeCasien, A.R., Williams, S.A. & Higham, J.P. (2017). Primate brain size is predicted by diet but not sociality. Nature Ecology and Evolution, doi: 10.1038/s41559-017-0112.

Møller, Anders Pape & Erritzøe, Johannes (2017). Brain size in birds is related to traffic accidents. Royal Society Open Science, https://doi.org/10.1098/rsos.161040.

Pearce, Eiluned, Stringer, Chris & Dunbar, R. I. M. (2013). New insights into differences in brain organization between Neanderthals and anatomically modern humans. Proceedings B of the Royal Society, doi: 10.1098/rspb.2013.0168.

Wedeen, Van J., Rosene,Douglas L., Wang, Ruopeng,Dai, Guangping,Mortazavi, Farzad,Hagmann, Patric, Kaas,Jon H. & Tseng, Wen-Yih I. (2012). The Geometric Structure of the Brain Fiber Pathways. Science, 335,1628-1634.

Zimmerschied, P. (2016). Unsere genialen Vorfahren. WWW: http://www.heise.de/tp/artikel/48/48816/1.html (16-07-17)

 



inhalt :::: kontakt :::: news :::: impressum :::: autor :::: copyright :::: zitieren ::::
navigation: