Evoluční neurověda - Evolutionary neuroscience

Část série na
Evoluční biologie
Darwinovy ​​pěnkavy od Gould.jpg

Evoluční neurověda je vědecká studie vývoj nervového systému. Evoluční neurologové zkoumají vývoj a přírodní historie z nervový systém struktura, funkce a vznikající vlastnosti. Pole čerpá z konceptů a poznatků z obou neurovědy a evoluční biologie. Historicky nejvíce empirická práce byla v oblasti srovnávací neuroanatomie a moderní studie často využívají fylogenetické srovnávací metody. Selektivní chov a experimentální evoluce přístupy se také používají častěji.[1]

Koncepčně a teoreticky pole souvisí s tak rozmanitými poli kognitivní genomika, neurogenetika, vývojová neurověda, neuroetologie, komparativní psychologie, evo-devo, behaviorální neurovědy, kognitivní neurovědy, ekologie chování, biologická antropologie a sociobiologie.

Evoluční neurologové zkoumají změny v genech, anatomii, fyziologii a chování, aby studovali vývoj změn v mozku.[2] Studují množství procesů včetně vývoje hlasitý, vizuální, sluchový, chuť, a učební systémy stejně jako vývoj jazyka a rozvoj.[2][3] Navíc evoluční neurologové studují vývoj specifických oblastí nebo struktur v mozku, jako je amygdala , přední mozek a mozeček stejně jako motor nebo vizuální kůra.[2]

Dějiny

Studie mozku začaly během staroegyptských časů, ale studie v oblasti evoluční neurovědy začaly po zveřejnění Darwinových O původu druhů v roce 1859.[4] V té době se na vývoj mozku v té době pohlíželo převážně ve vztahu k nesprávnému scala naturae. Fylogeneze a vývoj mozku byly stále považovány za lineární.[4] Na počátku 20. století existovalo několik převládajících teorií o evoluci. darwinismus byl založen na principech přirozeného výběru a variací, Lamarckismus bylo založeno na předávání získaných vlastností, Ortogeneze byl založen na předpokladu, že tendence k dokonalosti řídí vývoj a Saltationismus tvrdil, že diskontinuální variace vytváří nové druhy.[4] Darwin se stal nejuznávanějším a umožnil lidem začít přemýšlet o tom, jak se zvířata a jejich mozky vyvíjejí.[4]

Kniha z roku 1936 Srovnávací anatomie nervového systému obratlovců včetně člověka nizozemský neurolog C.U. Ariëns Kappers (poprvé vydaná v němčině v roce 1921) byla významnou publikací v oboru. V návaznosti na Evoluční syntéza, studie srovnávací neuroanatomie byla provedena s evolučním pohledem a moderní studie zahrnují vývojovou genetiku.[5][6] Nyní se uznává, že fylogenetické změny se mezi druhy v průběhu času vyskytují nezávisle a nemohou být lineární.[4] Rovněž se věří, že nárůst s velikostí mozku koreluje se zvýšením neurálních center a složitosti chování.[7]

Hlavní argumenty

Postupem času existuje několik argumentů, které by definovaly historii evoluční neurovědy. První je hádka mezi Etienne Geoffro St. Hilaire a George Cuvier na téma „společný plán versus rozmanitost“.[2] Geoffrey tvrdil, že všechna zvířata jsou postavena na základě jediného plánu nebo archetyp a zdůraznil důležitost homologie mezi organismy, zatímco Cuvier věřil, že struktura orgánů je určena jejich funkcí a že znalost funkce jednoho orgánu může pomoci objevit funkce jiných orgánů.[2][4] Tvrdil, že existují nejméně čtyři různé archetypy.[2] Po Darwinovi byla myšlenka evoluce více přijímána a Geoffreyova myšlenka homologních struktur byla více přijímána.[2] Druhým hlavním argumentem je argument Scala Naturae (stupnice přírody) versus fylogenetický keř.[2] Scala Naturae, později nazývaná také fylogenetická stupnice, vycházela z předpokladu, že fylogeneze jsou lineární nebo podobné měřítku, zatímco argument fylogenetického keře byl založen na myšlence, že fylogeneze jsou nelineární a podobají se keři více než měřítku.[2] Dnes se uznává, že fylogeneze jsou nelineární.[2] Třetí hlavní argument se zabýval velikostí mozku a tím, zda je při určování funkce relevantnější relativní velikost nebo absolutní velikost.[2] Na konci 18. století bylo zjištěno, že poměr mozku k tělu klesá s rostoucí velikostí těla.[2] V poslední době se však více zaměřuje na absolutní velikost mozku protože toto se mění s vnitřními strukturami a funkcemi, se stupněm strukturální složitosti as množstvím bílá hmota v mozku, což vše naznačuje, že absolutní velikost je mnohem lepším prediktorem funkce mozku.[2] Konečně čtvrtým argumentem je argument přirozeného výběru (darwinismus) versus vývojová omezení (koordinovaná evoluce).[2] Nyní se uznává, že vývoj vyvolává to, co způsobuje, že dospělé druhy vykazují rozdíly, a evoluční neurologové tvrdí, že mnoho aspektů mozkové funkce a struktury je u různých druhů zachováno.[2]

Techniky

Skrz historii vidíme, jak byla evoluční neurověda závislá na vývoji biologické teorie a technik.[4] Pole evoluční neurovědy bylo formováno vývojem nových technik, které umožňují objev a zkoumání částí nervového systému. V roce 1873 Camillo Golgi vymyslel metodu dusičnanu stříbrného, ​​která umožňovala popis mozku na buněčné úrovni, na rozdíl od jednoduše hrubé úrovně.[4] Santiago Ramon a Pedro Ramon použil tuto metodu k analýze mnoha částí mozku, čímž rozšířil pole srovnávací neuroanatomie.[4] Ve druhé polovině 19. století umožnily nové techniky vědcům identifikovat neuronální buněčné skupiny a svazky vláken v mozku.[4] V roce 1885 Vittorio Marchi objevil techniku ​​barvení, která umožňovala vědcům vidět indukovanou axonální degeneraci v myelinovaných axonech, v roce 1950 umožnil „původní postup Nauta“ přesnější identifikaci degenerujících vláken a v 70. letech 20. století došlo k několika objevům mnoha molekulárních stopovacích látek pro experimenty i dnes.[4] Za posledních 20 let kladistika se také stal užitečným nástrojem pro zkoumání variací v mozku.[7]

Vývoj lidského mozku

Darwinova teorie umožnila lidem začít přemýšlet o tom, jak se vyvíjejí zvířata a jejich mozky.[4]

Plaz Brain

Mozková kůra plazů se podobá mozkové kůře savců, i když zjednodušená.[2] Přestože je vývoj a funkce lidské mozkové kůry stále zahalen tajemstvím, víme, že je to nejdramatičtěji změněná část mozku během nedávné evoluce.

Vizuální vnímání

Výzkum o tom, jak se vizuální vnímání vyvinulo v evoluci, je dnes nejlépe pochopitelný studiem současných primátů, protože organizaci mozku nelze zjistit pouze analýzou zkamenělých lebek.

Sluchové vnímání

Organizace lidské sluchové kůry se dělí na jádro, pás a parabelt. To se velmi podobá současným primátům.

Vývoj jazyka

Důkazy o bohatém kognitivním životě u příbuzných primátů jsou rozsáhlé a je dobře zdokumentována široká škála specifického chování v souladu s darwinovskou teorií.[8][9][10] Až donedávna však výzkum v kontextu evoluční lingvistiky nebral v úvahu nelidské primáty, a to především proto, že na rozdíl od vokálních učících ptáků se zdá, že našim nejbližším příbuzným chybí imitativní schopnosti. Evoluční řečeno, existují velké důkazy, které naznačují, že genetické základy pro koncepci jazyků existují již miliony let, stejně jako mnoho dalších schopností a chování pozorovaných dnes.

Zatímco evoluční lingvisté se shodují na skutečnosti, že volní kontrola nad hlasovým a vyjadřovacím jazykem je poměrně nedávným skokem v historii lidské rasy, to neznamená, že sluchové vnímání je také nedávným vývojem. Výzkum ukázal podstatné důkazy o dobře definovaných nervových drahách spojujících kůry s organizováním sluchového vnímání v mozku. Problém tedy spočívá v našich schopnostech napodobovat zvuky.[11]

Kromě skutečnosti, že primáti mohou být špatně vybaveni pro učení zvuků, studie ukázaly, že se mohou mnohem lépe učit a používat gesta. Vizuální podněty a motorické dráhy se v naší evoluci vyvinuly miliony let dříve, což se zdá být jedním z důvodů dřívější schopnosti porozumět a používat gesta.[12]

Kognitivní specializace

Výzkumní pracovníci

Viz také

Reference

  1. ^ Rhodes, J. S. a T. J. Kawecki. 2009. Chování a neurobiologie. Str. 263–300 palců Theodore Garland, Jr. a Michael R. Rose, eds. Experimentální evoluce: koncepty, metody a aplikace výběrových experimentů. University of California Press, Berkeley.
  2. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó str Kaas, Jon H. (2009-07-28). Evoluční neurovědy. Akademický tisk. ISBN  9780123751683.
  3. ^ Platek, Steven M .; Shackelford, Todd K. (2009-02-26). Základy evoluční kognitivní neurovědy. Cambridge University Press. ISBN  9780521884211.
  4. ^ A b C d E F G h i j k l Northcutt, R. Glenn (01.08.2001). "Měnící se pohledy na vývoj mozku". Bulletin výzkumu mozku. 55 (6): 663–674. doi:10.1016 / S0361-9230 (01) 00560-3. ISSN  0361-9230. PMID  11595351. S2CID  39709902.
  5. ^ Northcutt, R. Glenn (srpen 2001). "Měnící se pohledy na vývoj mozku". Bulletin výzkumu mozku. 55 (6): 663–674. doi:10.1016 / S0361-9230 (01) 00560-3. PMID  11595351. S2CID  39709902.
  6. ^ Striedter, G. F. (2009). „Historie myšlenek na vývoj mozku“. V Jon H Kaas (ed.). Evoluční neurovědy. Akademický tisk. ISBN  978-0-12-375080-8.
  7. ^ A b Northcutt, R. G. (01.08.2002). „Porozumění vývoji mozku obratlovců“. Integrativní a srovnávací biologie. 42 (4): 743–756. doi:10.1093 / icb / 42.4.743. ISSN  1540-7063. PMID  21708771.
  8. ^ Cheney, Dorothy Leavitt (1990). "Jak opice vidí svět: Uvnitř mysli jiného druhu". University of Chicago Press.
  9. ^ Cheney, Dorothy Leavitt (2008). „Paviánská metafyzika: vývoj sociální mysli“. University of Chicago Press.
  10. ^ Hurford, James R. (2007). Počátky významu. Oxford: Oxford University Press. ISBN  978-0-19-152592-6. OCLC  252685884.
  11. ^ Bornkessel-Schlesewsky, Ina; Schlesewsky, Matthias; Malý, Steven L .; Rauschecker, Josef P. (2014). „Neurobiologické kořeny jazyka v konkurzu primátů: společné výpočetní vlastnosti“. Trendy v kognitivních vědách. 19 (3): 142–150. doi:10.1016 / j.tics.2014.12.008. PMC  4348204. PMID  25600585.
  12. ^ Roberts, Anna Ilona; Roberts, Samuel George Bradley; Vick, Sarah-Jane (01.03.2014). „Repertoár a intencionalita gestické komunikace u divokých šimpanzů“ (PDF). Poznání zvířat. 17 (2): 317–336. doi:10.1007 / s10071-013-0664-5. ISSN  1435-9456. PMID  23999801. S2CID  13899247.

externí odkazy