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Der Einfluss der Evolution auf die Form des Gehirns

Zusammenfassung: Die Form des Gehirns hat sich im Laufe der Evolution parallel zu seiner Funktion entwickelt.

Die Studie untersuchte 3D-Oberflächenmodelle der Gehirne von 90 Euarchontoglires-Arten und ermöglichte es den Forschern, die Vielfalt der Gehirnformen und ihre Beziehung zu Funktion, Verhalten und Umwelt zu analysieren.

Wichtigste Erkenntnisse:

  1. Die Form des Gehirns entwickelte sich parallel zur Funktion des Organs.
  2. Es wurden 3D-Oberflächenmodelle der Gehirne von 90 Euarchontoglires-Arten verwendet, darunter Menschen, Makaken, Mäuse, Ratten, Eichhörnchen und Hamster.
  3. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass das Gehirn bei der Anpassung an seine Umgebung zuerst Regionen der visuellen Aufmerksamkeit vor anderen Regionen ausdehnt, die an höheren kognitiven Funktionen wie Sprache und Gedächtnis beteiligt sind.

Quelle: Medizinische Universität Wien

Die Zusammenhänge zwischen Gehirnstruktur und -funktion sind ein wichtiger Schwerpunkt der Neurowissenschaften.

Eine neue Studie der Medizinischen Universität Wien unter Beteiligung eines Teams internationaler Partner untersucht die Evolution und ihre Beziehung zu den Fähigkeiten der menschlichen und tierischen Gehirnstruktur.

Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Form des Gehirns im Laufe der Evolution parallel zur Funktion des Organs entwickelt hat.

Die Ergebnisse der Studie wurden in der renommierten Fachzeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.

In der Studie wurden 3D-Oberflächenmodelle der Gehirne von 90 Arten von Euarchontoglires (Supraprimaten) wie Menschen, Makaken, Primaten, Mäusen, Ratten, Eichhörnchen und Hamstern untersucht.

Die Computermodellierung gemeinsamer Vorfahren und die Analyse der Formen neuronaler Strukturen wurden verwendet, um eine gemeinsame Darstellung des Gehirns zu erstellen.

Damit war es erstmals möglich, die Vielfalt der Gehirnformen und ihre Beziehung zu Funktion, Verhalten und Ökologie, also der Beziehung zwischen Organismen und ihrer Umwelt, zu analysieren.

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Die Ergebnisse bestätigen, dass sich die Form des Gehirns im Laufe seiner Evolution parallel zur Funktion des Organs entwickelt hat.

„Durch die Auswertung verschiedener Wachstumsmuster konnten wir sieben während der Gehirnentwicklung zusammengewachsene Cluster identifizieren, die bestimmten Aspekten der kognitiven Fähigkeiten bei Tieren und Menschen entsprechen“, erklärt Erstautor Ernst Schwartz vom Computational Imaging Research Laboratory (CIR) im Institut für Biomedizinische Bildgebung und Therapeutik Image guide an der MedUni Wien.

Die Ergebnisse bestätigen, dass sich die Form des Gehirns im Laufe seiner Evolution parallel zur Funktion des Organs entwickelt hat. Kredit: Neuroscience News

Infolgedessen passt sich das Gehirn an seine Umgebung an, indem es zuerst die Bereiche der visuellen Aufmerksamkeit erweitert, bevor andere Bereiche, die an höheren kognitiven Funktionen wie Sprache und Gedächtnis beteiligt sind.

Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Forschern aus der ganzen Welt durchgeführt.

„Die Studie wäre ohne die außergewöhnlich offene und interdisziplinäre internationale Zusammenarbeit, die sie auszeichnet, nicht möglich gewesen. Sie kombiniert Elemente der Neurowissenschaften, Anatomie, Paläontologie und Mathematik – und bezieht mehr als ein Dutzend Labors auf der ganzen Welt ein“, sagte George Lang Studienleiter.

„Einer der Katalysatoren für diese Arbeit war das Interesse an Plastizität – die Frage, warum einige Gehirnregionen besser in der Lage sind, sich während einer Krankheit neu zu organisieren als andere. Wir hoffen, dass ein besseres Verständnis der Gehirnarchitektur uns helfen wird, Einblick in diese Mechanismen zu gewinnen.“ .“

Die Forschungsergebnisse können auch dazu beitragen, die gemeinsamen – und unterschiedlichen – Merkmale von Tieren und Menschen besser zu verstehen.

Über diese Forschungsnachrichten Evolutionäre Neurowissenschaften

Autor: Karen Kirchbichler
Quelle: Medizinische Universität Wien
Kommunikation: Karin Kirschbichler – Medizinische Universität Wien
Bild: Bild gutgeschrieben an Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: offener Zugang.
Die Evolution der kortikalen Geometrie und ihre Relevanz für Funktion, Verhalten und UmweltGeschrieben von Ernest Schwartz et al. Naturkommunikation


eine Zusammenfassung

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Die Evolution der kortikalen Geometrie und ihre Relevanz für Funktion, Verhalten und Umwelt

Studien zur vergleichenden Neuroanatomie und zum Fossilienbestand zeigen den Einfluss sozialer und umweltbedingter Einflüsse auf die Morphologie der Großhirnrinde, haben jedoch häufig zu widersprüchlichen Theorien über ihre Entwicklung geführt.

Hier untersuchen wir die Beziehung zwischen der Form der Großhirnrinde und der Topographie ihrer Funktion.

Wir erstellen eine kombinierte geometrische Darstellung der Großhirnrinde der 90 vorhandenen Euarchontoglires, einschließlich häufig verwendeter experimenteller Organismen. Wir zeigen, dass Variationen in der Oberflächengeometrie mit der Ökologie und dem Verhalten der Arten zusammenhängen, unabhängig von der Gesamtgröße des Gehirns.

Bemerkenswert ist, dass die Rekonstruktion der angestammten Form der kortikalen Oberfläche und ihre Veränderung während der Entwicklung es uns ermöglicht, die Evolutionsgeschichte lokalisierter kortikaler Ausdehnungen, die typische Trennung der Gehirnfunktion und ihre Assoziation mit Verhalten und Kognition zu verfolgen.

Wir finden, dass einzelne kortikale Regionen während der evolutionären Anpassung an dynamische soziale und ökologische Nischen unterschiedlichen Sequenzen der Flächenzunahme folgen. Anatomische Korrelate dieser Abfolge von Ereignissen werden immer noch bei vorhandenen Arten beobachtet und beziehen sich auf ihr aktuelles Verhalten und ihre Ökologie.

Wir analysieren die tiefe Evolutionsgeschichte der menschlichen kortikalen Oberflächenmorphologie in räumlich-zeitliche Komponenten mit hochgradig interpretierbaren funktionellen Verbindungen und unterstreichen die Bedeutung der Berücksichtigung der Evolutionsgeschichte kortikaler Regionen bei der Untersuchung ihrer Anatomie und Funktion.

Magda Franke

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