Wie viel wiegt das gehirn eines erwachsenen menschen

Vorweg: Aus neueren Studien wei� man, dass es zwar Zusammenh�nge zwischen Gehirngr��e, Ern�hrung, Sozialleben und Kognition gibt, wobei etwa Lemuren mit ihren deutlich kleineren Gehirnen im Schnitt genauso gut in kognitiven Tests abschneiden wie andere Primaten, was selbst f�r Mausmakis gilt, die ein rund zweihundertfach kleineres Gehirn haben als Schimpansen und Orang-Utans. Lediglich beim r�umlichen Denkverm�gen schneiden die Primatenarten mit gr��eren Gehirnen besser ab. Beim Verst�ndnis f�r kausale und numerische Zusammenh�nge sowie bei den Tests zu sozialen kognitiven F�higkeiten lassen sich allerdings keine systematischen Unterschiede zwischen den Arten erkennen. Das bedeutet, dass man kognitive F�higkeiten nicht verallgemeinern kann, sondern dass sich Arten viel mehr in bestimmten Bereichen innerhalb ihrer sozialen und technischen F�higkeiten unterscheiden, daher kann auch ein Zusammenhang zwischen Gehirngr��e und kognitiven F�higkeiten nicht generalisiert werden.

In einer neueren Studie wurde die Gehirnmasse und K�rpergr��e von mehr als eintausend heute lebenden sowie ausgestorbenen Arten verglichen, wobei die Ergebnisse zeigten, dass sich Gehirngr��e und K�rpergr��e nicht immer parallel entwickelt haben, womit best�tigt wird, dass die relative Gehirngr��e nicht immer R�ckschl�sse auf die Intelligenz eines Organismus erlaubt. Das Verh�ltnis zwischen Hirn- und K�rpergr��e ist daher im Laufe der Evolution keiner stabilen Skala gefolgt, wobei Arten mit verh�ltnism��ig besonders gro�en Gehirnen wie Menschen, Delfine und Elefanten diese Proportionen auf unterschiedliche Weise erreichten: Elefanten nahmen zwar an K�rpergr��e zu, aber die Hirngr��e stieg noch st�rker, Delfine hingegen verringerten generell ihre K�rpergr��e, w�hrend die Hirngr��e wuchs, und bei Menschenaffen findet sich ein allgemeiner Trend hin zu gr��eren K�rpern und Gehirnen. Im Gegensatz dazu weisen die Vorfahren der zur menschliche Linie geh�renden Homininen im Verh�ltnis zu heute lebenden Menschenaffen eine relative Abnahme der K�rpergr��e und eine Zunahme der Gehirngr��e auf.

Die bisherige Annahme, dass der Mensch vor zwei Millionen Jahren sein gro�es Gehirn ausbilden konnte, weil er begann, Fleisch zu essen und weil er seinen Di�tplan �nderte, wurde j�ngst von Paleoanthropologen infrag gestellt. Sie haben die Funde aus Ausgrabungsst�tten in der Wiege der Menschheit in Ostafrika untersucht und nachgewiesen, dass der Homo erectus zwar Fleischfresser war, doch wenn man die Daten quantitativ analysiert, bleibt blo� der Narrativ, wonach Fleischkost den Menschen quasi zum Menschen machte. Sie ma�en den Fleischkonsum der Hominiden an der Gesamtzahl der Tierknochen mit Schnittspuren und aus dem Sedimentgestein, wobei nur einfach mehr Nachweise f�r Fleischkonsum mit einem entsprechenden Anstieg der Intensit�t der Probenahmen einhergehen (Barr et al., 2022).

Vor- und Nachteile der Gehirngr��e

Das gr��te Gehirn im Tierreich hat absolut betrachtet der Wal mit bis zu 9000 Gramm, das mit enth�lt 200 Milliarden mehr Neuronen besitzt als ein menschliches Gehirn mit rund 100 Milliarden bzw. nach einer brasilianische Neurowissenschaftlerin, die nachgez�hlt hat, sind es nur 86 Milliarden Nervenzellen, die das Gehirn des Menschen. bilden.

Kleine Tiere besitzen notwendigerweise eher kleine, gro�e Tiere eher gro�e Gehirne, und auch die auf die K�rperl�nge oder das K�rpergewicht bezogene Gehirngr��e ist als Ma�stab irref�hrend, denn das Gehirn nimmt im Tierreich nicht proportional zur K�rpergr��e zu, sondern etwas langsamer, einem negativen allometrischen Wachstum. Hunde verf�gen �ber etwa 530 Millionen Neuronen, Katzen nur �ber 250 Millionen, wobei Hunde zur den Tieren mit den meisten Neuronen z�hlen, obwohl sie im Verh�ltnis zu ihrer K�rpergr��e nicht das gr��te Gehirn haben. Waschb�ren haben �brigens eine �hnlich gro�e Neuronen-Anzahl wie Hunde bei einem deutlich kleineren Gehirn. Bei Spitzm�usen macht das Gehirn etwa zehn Prozent der K�rpermasse aus, w�hrend es beim Menschen nur zwei Prozent sind. Das Gehirn einer Honigbiene wiegt nur ein Milligramm und hat knapp eine Million Neuronen, doch ist es f�hig zu z�hlen, Regeln zu erlernen, Objekte zu kategorisieren und Formen zu unterschieden. Bekannterma�en haben Bienen ein besonders gutes Ged�chtnis f�r r�umliche Zusammenh�nge, denn sonst w�rden sie nicht weit entfernte Nektarpl�tze mit traumwandlerischer Sicherheit wiederfinden bzw. mit anderen Bienen kommunizieren k�nnen. Dass die Gr��e des Gehirns nicht unbedingt ein wesentlicher Faktor sein muss, zeigt das Verh�ltnis zwischen Mensch und Fliege. Eine Fliege �berblickt den gesamten Raum wie ein Panoramabild , wof�r sie nicht einmal den Kopf bewegen muss, sieht auf Grund des anderen Moments alles in Zeitlupe, denn wenn von hinten, oben, rechts oder links eine menschliche Hand kommt, um sie zu fangen, dann hat die Fliege aus ihrer Sicht noch gen�gend Zeit, sich in aller Ruhe die Beine oder den R�ssel zu putzen und erst dann fliegt sie weg. Obwohl das Gehirn von Fliegen nur winzig ist, reagiert es blitzschnell auf das, was in seiner Umgebung passiert, was auch daran liegt, dass Informationen bei Fliegen viel k�rzere Wege zur�cklegen m�ssen als beim Menschen, bis sie im Gehirn verarbeitet werden k�nnen. Kopff��er wie Sepien und Tintenfische besitzen ein sehr komplexes Gehirn, denn nach Magnetresonanzuntersuchungen eines Tintenfischgehirns war dieses mit dem Gehirn eines Hundes durchaus vergleichbar, wobei dieses nach der Anzahl der Neuronen das Gehirn von M�usen und Ratten sogar �bertrifft. Kopff��er besitzen mehr als f�nfhundert Millionen Neuronen im Vergleich zu zweihundert Millionen bei Ratten oder zwanzigtausend bei gew�hnlichen Weichtieren. Dies erkl�rt das komplexe Verhalten von Kopff��ern, einschlie�lich der F�higkeit, etwa ihre Farbe zu �ndern und miteinander unter Verwendung einer Vielzahl von Signalen zu kommunizieren. Zahlreiche neuronale Schaltkreise sind dabei f�r die Tarnung und visuelle Kommunikation angelegt, wodurch Tintenfische in der Lage sind, Raubtieren auszuweichen oder erfolgreich zu jagen. Dies �hnlichkeit des Zentralnervensystems mit Wirbeltieren best�tigt die Konvergenzevolutionshypothese, nach der Organismen in verschiedenen Arten unabh�ngig voneinander �hnliche Merkmale entwickelt haben. Die �hnlichkeit mit Nervensystemen der Wirbeltiere erm�glicht es sogar, die Funktion des Nervensystems der Kopff��er auf der Ebene des Verhaltens vorherzusagen, wobei einige Neuronennetze f�r das Verhalten mit visueller Kontrolle wie etwa die Tarnung unter Ber�cksichtigung des Schattens zust�ndig sind, um sich besser in einen Hintergrund einzuf�gen.

Bei einer Untersuchung (M�ller & Erritz�e, 2017) von toten V�geln wiesen diejenigen, die durch einen Verkehrsunfall ums Leben gekommen waren, im Durchschnitt ein kleineres Gehirn auf als V�gel, die auf andere Weise gestorben waren. Das Gewicht von Leber, Herz und Lunge unterschied sich hingegen nicht. Zun�chst rechnete man den Einfluss der Vogelart (251 verschiedene Arten), Alter und Geschlecht der Tiere sowie das K�rpergewicht als statistische Gr��en heraus, dann ermittelte man, ob es einen Zusammenhang zwischen Gehirngr��e und Unfallwahrscheinlichkeit der V�gel gab. Dabei lag der Anteil der Verkehrstoten unter V�geln mit verh�ltnism��ig kleinen Gehirnen bei rund 60 Prozent und sank mit zunehmender Gehirngr��e auf schlie�lich null Prozent ab. V�gel passen ihre Risikobereitschaft an die Geschwindigkeitsbeschr�nkung auf einzelnen Stra�en an, und eine Studie mit Amerikanerkr�hen 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 k�nnen, um Aas zu fressen. Auch war schon in einer fr�heren Studie aufgezeigt worden, dass die Gehirngr��e bei V�geln auch mit dem Risiko zusammenh�ngt, von einem J�ger erschossen zu werden. Offensichtlich k�nnen V�gel mit gr��eren Gehirnen besser die Gefahr erkennen, die f�r sie von einem J�ger ausgeht.

Die unterschiedlichen Gehirngr��en bei Tieren f�hrt zwangsl�ufig zur Frage, warum die Evolution nicht auch in anderen Tiergruppen zwangsl�ufig zur Entwicklung von von gr��eren Gehirnen gef�rdert hat. Aus evolutionsbiologischer Sicht bedeutet generell der enorme Energieverbrauch des Gehirns, dass im Laufe der Entwicklungsgeschichte sich die Kosten einer Gr��enzunahme mit dem Erreichen eines jeweils g�nstigen Verh�ltnisses nicht mehr lohnten, d. h., eine weitere Zunahme des Hirnvolumens im Vergleich zur K�rpergr��e konnte den Tieren wie Fuchs, Rabe oder Ratte keinen weiteren �berlebensvorteil verschaffen. Da aber ein leistungsf�higes Gehirn ein hohes Ma� an Verhaltensflexibilit�t erm�glicht, sind besonders jene Arten damit ausger�stet worden, die auf unterschiedliche Bedingungen reagieren mussten, wie etwa gro�e Temperaturschwankungen oder �nderungen der Nahrungsverf�gbarkeit. Somit liegt nahe, dass die Tiere der h�heren Breiten h�ufig vergleichsweise gro�e Gehirne in Relation zu ihrer K�rpermasse besitzen. Fristoe & Botero (2019) haben nun die relative Gehirngr��e von �ber zweitausend Vogelarten miteinander verglichen und fanden bei jenen Arten, die das ganze Jahr �ber im Norden leben, entweder ein vergleichsweise gro�es oder ein eher kleines Gehirn, aber keine mittleren Gr��en. Abgesehen von den Zugv�geln fehlen Arten mit mittlerer Gehirngr��e fast vollst�ndig in den kalten und klimatisch variablen Lebensr�umen der hohen Breitengrade, wobei es sehr viele Arten gibt, die in diesen Breitengraden auch mit vergleichsweise kleinen Gehirnen gut zurechtkommen. Es zeigte sich, dass kleinhirnige Arten in diesen Umgebungen Strategien anwenden, die mit einem gro�en und damit teuren Gehirn nicht m�glich w�ren, d. h., diese Arten ern�hren sich von leicht verf�gbaren, aber schwer verdaulichen Ressourcen wie Pflanzenknospen, Baumnadeln oder sogar Zweigen. Diese Nahrung k�nnen diese Tiere auch bei harten Winterbedingungen finden, aber sie ist faserig und erfordert zur Verdauung einen gro�en Darm. Darmgewebe ist allerdings �hnlich energetisch teuer wie Gehirngewebe, sodass sich diese V�gel nicht beides leisten k�nnen bzw. ein Mittelweg in dem Lebensraum nicht g�nstig zu sein scheint. Ein gro�es Gehirn zahlt sich unter den Bedingungen des Nordens offenbar tendenziell erst ab einem eher gehobenen Niveau aus, wobei von den Vorteilen der Intelligenz etwa die Vertreter der Rabenv�gel profitieren. Damit wird deutlich, dass sich das Gehirn evolution�r nicht isoliert entwickelt hat, sondern der Teil einer breiteren Reihe von Anpassungen darstellt, die Lebewesen helfen, in ihrem konkreten Umfeld erfolgreich zu sein.

Bei S�ugern mit kleinen Gehirnen in evolution�ren Verlauf fand man durchgehend eine disporportionale Gr��enabnahme des Gehirns im Vergleich zur K�rpergr��e, sodass es scheint, als ob es eine bestimmte minimale K�rpergr��e gibt, die nicht unterschritten werden kann. Auch zeigte sich, dass sich die Gehirngr��e nach zwei katastrophalen Ereignissen in der Erdgeschichte sprunghaft am st�rksten ver�nderte. Nach dem Massenaussterben am Ende der Kreidezeit verschob sich das Verh�ltnis von Gehirn- und K�rpergr��e bei Gruppen wie Nagetieren, Flederm�usen und Fleischfressern, als sie in die leeren Nischen eindrangen, die die Dinosaurier hinterlassen hatten. Etwa 30 Millionen Jahre sp�ter f�hrte eine Abk�hlung des Klimas zu noch tiefgreifenderen Ver�nderungen, wobei sich die Verh�ltnisse von Gehirn- und K�rpergr��en bei Robben, B�ren, Walen und Primaten verschoben. Ein Gro�teil der Variation in der relativen Gehirngr��e von heute lebenden S�ugetiere kann also durch Ver�nderungen erkl�rt werden, die ihre Vorfahren nach diesen katastrophalen Ereignissen durchmachten. Dazu geh�rt auch die Evolution der gr��ten S�ugetiergehirne, wie die der Delfine, Elefanten und Menschenaffen, die alle ihre extremen Proportionen nach der Klimaver�nderung vor 23 bis 33 Millionen Jahren entwickelten. 

Evolutionsbiologen fanden bei Vergleichen, dass die Gr��e des Gehirns bei S�ugetieren eng mit der L�nge der Tragedauer und Stillzeit zusammenh�ngt. Je gr��er das Gehirn, desto mehr m�ssen Muttertiere in ihre Nachkommen investieren, denn offensichtlich ist der Nutzen einer starken Gehirnleistung f�r den Erfolg einer Art den zus�tzlichen Aufwand wert. Diese Faktoren wirkten in den statistischen Modellen auch st�rker als etwa die Geschwisterzahl und die Zeit, die dem Nachwuchs zum Spielen und Lernen bleibt. Beim Menschen gibt es gegen�ber den Menschenaffen auch noch den Unterschied, dass das menschliche Kind lange klein bleibt, w�hrend sein Gehirn in dieser Zeit besonders stark w�chst, Primaten wachsen in dieser Phase hingegen schneller hinsichtlich der K�rpergr��e, sodass beim Menschen das K�rperwachstum zugunsten des Gehirnwachstums reduziert scheint. Beim Vergleich von S�ugetiergehirnen sind gro�e Gehirne tendenziell st�rker gefaltet als kleinere, auch wenn die Ursache der Faltung noch unbekannt ist. W�hrend alle Gehirne mit weniger als 30 Millionen Nervenzellen eine weitgehend glatte Oberfl�che besitzen, steigt das Ausma� der Faltung mit der Zahl der Nervenzellen, wobei die Faltung eher von der Gesamtfl�che des Cortex und seiner Dicke abh�ngt und weniger von der reinen Zahl an Neuronen. Eine m�gliche Erkl�rung der Faltung wurde 2018 von WissenschaftlerInnen gefunden: Long et al. (2018) haben einen Mechanismus identifiziert, der f�r die Faltung des menschlichen Neocortex essenziell ist und von der extrazellul�ren Matrix aus gesteuert wird. Die extrazellul�re Matrix ist ein dreidimensionales makromolekulares Netzwerk au�erhalb der Zellen und wurde in vergangenen Studien bereits mit der Vergr��erung des Neocortex in Verbindung gebracht. Man konzentrierte sich dabei auf drei Proteine in der extrazellul�ren Matrix: Hyaluronan und Proteoglycan Link Protein 1 (HAPLN1), Lumican und Kollagen I. Als diese drei Proteine zu Gewebekulturen von f�talem menschlichen Neocortex hinzugef�gt wurden, begann sich die cortikale Oberfl�che zu falten, wobei diese Faltung mit einem lokalen Anstieg an Hyalurons�ure verbunden war, die sich als wesentlich f�r die Faltung erwies. Wenn Hyalurons�ure im Hirngewebe reduziert wird, wird die Wirkung der drei Proteine auf den Faltungsprozess blockiert und die Faltung entweder gestoppt oder sogar r�ckg�ngig gemacht. Diese Forschungsergebnisse sind ein bisher fehlendes Bindeglied zwischen fr�heren genetischen und biophysikalischen Studien und geben auch m�glicherweise Aufschluss �ber St�rungen bei der menschlichen Gehirnentwicklung.

Das menschliche Gehirn verdankt sein charakteristisches, gefaltetes Aussehen der �u�eren Schicht, der Gro�hirnrinde, wobei sich w�hrend der Evolution des Menschen der Neocortex vergr��erte, sodass sich dieser falten musste, um in den begrenzten Raum der Sch�delh�hle hinein zu passen. Dadurch erst erm�glichte der menschliche Neocortex h�here kognitive F�higkeiten wie Denken oder Sprache. Ausgel�st wird das vermutlich durch das menschenspezifische Gen ARHGAP11B, das neuronale Vorl�uferzellen dazu veranlasst, �ber einen l�ngeren Zeitraum hinweg mehr dieser Zellen zu bilden, sodass ein vergr��erter Neocortex entsteht. Es gibt dabei zwei Arten von neuronalen Vorl�uferzellen im Neocortex von S�ugetieren: apikale und basale, wobei ein Typ der letzteren, die basalen radialen Gliazellen, eine Hauptursache f�r das Wachstum des Neocortex w�hrend der embryonalen Entwicklung darstellen. Man hatte schon fr�her herausgefunden, dass M�use unter dem Einfluss dieses Gens im embryonalen Neocortex viel mehr neuronale Vorl�uferzellen produzieren und sogar ihren normalerweise glatten Neocortex falten k�nnen. Nun haben Kalebic et al. (2018) untersucht, was ARHGAP11B im Gehirn von Frettchen bewirken kann, denn Frettchen haben einen gr��eren Neocortex als M�use und besitzen mehr basale radiale Gliazellen. Es zeigte sich, dass das Gen ARHGAP11B die Anzahl der basalen radialen Gliazellen deutlich erh�hte und auch das Zeitfenster verl�ngerte, in dem die basalen radialen Gliazellen Neuronen produzierten. Infolgedessen enthielten diese Frettchen-Hirne mehr Neurone und hatten somit einen gr��eren Neocortex. Nun vermutet man, dass dieses human-spezifisches Gen die Bildung von mehr basalen radialen Gliazellen in einem gefalteten Neocortex ausl�sen kann. Die Vergr��erung des menschlichen Gehirns, insbesondere des Neocortex, w�hrend der Evolution steht in engem Zusammenhang mit unseren kognitiven F�higkeiten wie Denken und Sprechen, wobei ein bestimmtes Gen (ARHGAP11B), das nur der Mensch besitzt, die Hirnstammzellen veranlasst, mehr Stammzellen zu bilden, eine wesentliche Voraussetzung f�r ein gr��eres Gehirn. Dieses Gen initiiert eine extreme Zellteilung, �hnlich wie bei Tumoren, doch l�uft dieser Prozess kontrolliert ab und h�rt dann irgendwann wieder auf. Um seine Wirkung zu erforschen, wurde es unter anderem Embryonen von Wei�b�schelaffen eingesetzt, die sp�ter drei�ig Prozent mehr Hirnstammzellen als ihre Artgenossen ohne ARHGAP 11B entwickelten, wobei ihre Hirnrinde �hnlich gefaltet wie beim Menschen war.

Forschende der Universit�t Z�rich untersuchten die Sch�del von Rindern, um herauszufinden, ob und wie sich die Z�chtung auf das Gehirn auswirkt. Dabei verglich man die Gehirngr��en der Rinder  mit denen des Auerochsens, der vor rund vierhundert Jahren ausgestorben ist und als der Vorfahre des heutigen Hausrinds gilt. Anhand von fossilen Sch�deln von erwachsenen Auerochsen fand man heraus, dass das Gehirn der Hausrinder im Durchschnitt rund ein Viertel kleiner ist. Aufgeschl�sselt nach Rassen zeigte sich, dass die Gehirne von Stierkampf-Rindern im Vergleich zu denen ihrer wilden Vorfahren um f�nfzehn Prozent kleiner sind, diejenigen von Milchviehrassen um einunddrei�ig Prozent und von Mastrindern um f�nfundzwanzig Prozent. Offenbar wurden bestimmte F�higkeiten im Zuge der Domestizierung weniger wichtig, wodurch das Gehirnvolumen schrumpfte, wobei die Hirnverkleinerung am st�rksten das limbische System betrifft, das f�r die Verarbeitung von Aggression und Angst verantwortlich ist. Das ist auch bei vielen Haustieren wie Schweinen, Schafen und Hunden �hnlich, denn auch diese besitzen kleinere Gehirne als ihre wilden Vorfahren.

Seit etwa 10000 Jahren schrumpft das Gehirn des Homo sapiens, wobei heute das Gehirnvolumen erwachsener Menschen weltweit zwischen 900 und 2100 Millilitern variiert und im Schnitt 1349 Milliliter betr�gt Eine Untersuchung von Sch�deln aus unterschiedlichen Jahrtausenden belegt, dass bei M�nnern aus Europa und Nordafrika das Gehirnvolumen seit der mittleren Steinzeit um etwa zehn Prozent abgenommen hat, w�hrend Frauen sogar siebzehn Prozent ihres Gehirnvolumens verloren. Eine m�gliche Erkl�rung sind die milderen klimatischen Bedingungen, die sich seit damals auf der Erde ausbreiten, denn in k�lteren Zeiten waren gr��ere K�rper von Vorteil, da sie W�rme besser speichern konnten. Als die Temperaturen stiegen, wurde das Leben der Menschen auch k�rperlich weniger anspruchsvoll, was weniger K�rpermasse erforderlich machte. Zus�tzlich wurden die Becken der Frauen schm�ler, was eine Geburt von Kindern mit kleineren K�pfen und damit Gehirnen beg�nstigte.

�brigens: Nach einer neueren Studie der Universit�t Cambridge ist die Evolution des menschlichen Gehirns am Ende, d.h., es ist eine physische Grenze erreicht, denn um noch kl�ger zu werden, m�sste der Mensch daf�r mehr Energie und Sauerstoff aufbringen, und das kann der K�rper nicht leisten.

Die zweibeinige Fortbewegung ist eine der wichtigsten Anpassungen, die die Hominin-Gruppe kennzeichnen, wobei Belege f�r Zweibeinigkeit aus postkranialen �berresten von Homininen des sp�ten Mioz�ns bekannt sind, die in Ostafrika gefunden wurden. Die Zweibeinigkeit von Sahelanthropus tchadensis wurde bisher anhand von Sch�deln aus Zentralafrika (Tschad) vor etwa 7 Mio. Jahren vermutet. Daver et al. (2022) fanden j�ngst postkraniale Belege f�r das Fortbewegungsverhalten von Sahelanthropus tchadensis, die neue Erkenntnisse �ber die Zweibeinigkeit in der fr�hen Phase der Evolutionsgeschichte der Homininen liefern. Das Originalmaterial wurde an einer Fundstelle im Toros-M�nalla-Fossilgebiet entdeckt und besteht aus einem linken Oberschenkelknochen und zwei Ellen, rechts und links. Die Morphologie des Oberschenkelknochens l�sst sich am ehesten mit der gewohnheitsm��igen Zweibeinigkeit vereinbaren, und die Ellen sind ein Beweis f�r ein ausgepr�gtes Baumkletterverhalten. Sahelanthropus hatte demnach die richtigen anatomischen Eigenschaften, um als fr�hster Vertreter der menschlichen Abstammungslinie zu gelten. Zusammengenommen deuten die Befunde darauf hin, dass der aufrechte Gang in der Evolution bereits kurz nachdem sich die Abstammungslinien von Mensch und Schimpanse getrennt hatten, entstanden sein d�rfte, aber auch, dass das Klettern in B�umen wahrscheinlich noch ein wichtiger Teil ihres Fortbewegungsrepertoires war.

Das Volumen des menschlichen Gehirns vergr��erte sich in den letzten zwei oder drei Millionen Jahren der Evolution erheblich, ben�tigt aber im Vergleich zu seiner Gr��e sehr viel Energie, denn es stellt nur zwei Prozent des K�rpergewichts, 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 K�che, die Ern�hrung sicherte und damit die Entwicklung eines gr��eren Gehirns f�rderte. Menschen k�nnen bekanntlich Gebratenes oder Gekochtes leichter verdauen, und auch manche Pflanzen sind roh giftig und nur gekocht gut verdaulich, dar�ber hinaus zerst�rt Hitze im Kochtopf Krankheitserreger, die im rohen Fleisch oder auf der Oberfl�che von Pflanzen manchmal verborgen sind. Auch verdirbt ger�ucherte Nahrung erheblich langsamer und hilft so mit, Hungerzeiten leichter zu �berbr�cken.

Die Gehirne moderner Menschen sind nicht nur gr��er als die von Menschenaffen, sondern sie sind auch anders organisiert und entwickeln sich �ber einen l�ngeren Zeitraum. Menschenkinder lernen l�nger als Schimpansen, sind daf�r aber auch l�nger von elterlicher F�rsorge abh�ngig. Sowohl das ver�nderte Gehirn als auch die lange Kindheit sind wichtig f�r die geistigen F�higkeiten des Menschen und sein soziales Verhalten. Drei Millionen Jahre alte Gehirnabdr�cke zeigen nun, dass die Kinder des Australopithecus afarensis lange auf elterliche F�rsorge angewiesen waren. Der Australopithecus afarensis lebte vor mehr als drei Millionen Jahren in Ostafrika und nimmt eine Schl�sselposition im Stammbaum der Homininen ein, denn von dieser Art stammen vermutlich alle sp�teren Hominiden ab, einschlie�lich des Menschen. Sie gingen aufrecht, hatten Gehirne, die etwa zwanzig Prozent gr��er waren als die von Schimpansen, und sie haben m�glicherweise scharfe Steinwerkzeuge verwendet. Um das Wachstumsmuster und die Organisation des Gehirns bei Australopithecus afarensis besser zu verstehen, hat man den fossilen Sch�del des Dikika-Kindes und sieben weitere gut erhaltene fossile Sch�del aus �thiopien mit hochaufl�sender Computertomographie untersucht, wobei jedes Gehirn einen Abdruck im kn�chernen Sch�del hinterl�sst, da es sich im Laufe der Kindesentwicklung ausdehnt. Dadurch kann man das Gehirnvolumen sch�tzen, und aus den sichtbaren Gehirnwindungen wichtige Aspekte der Gehirnorganisation ableiten. Beim Vergleich des Gehirnvolumens von S�uglingen mit dem von Erwachsenen zeigte sich, dass das Gehirn bei Australopithecus afarensis lange w�chst, so wie beim Menschen. Ein markanter Unterschied zwischen den Gehirnen von Menschenaffen und Menschen liegt in der Organisation des Scheitellappens und des Hinterhauptlappens, denn bei allen Affengehirnen liegt der prim�re visuelle Cortex am Rand einer gut sichtbaren halbmondf�rmigen Furche (sulcus lunatus), der aber bei Gehirnabdr�cken moderner Menschen nicht zu erkennen ist. Auf dem gut erhaltenen Gehirnabdruck des Dikika-Kindes identifizierte man einen eindeutigen Abdruck eines affen�hnlichen sulcus lunatus, den man auch in einem erwachsenen Australopithecus fand. Da aber die Gehirne von Australopithecus afarensis Erwachsenen etwa zwanzig Prozent gr��er waren als die von Schimpansen, deutet das kleine Gehirnvolumen des Dikika-Kindes auf ein l�ngeres Gehirnwachstum als bei Schimpansen hin. Bei Primaten h�ngen das Wachstumsmuster und die F�rsorge-Strategie f�r die Jungtiere miteinander zusammen, sodass die verl�ngerte Wachstumsphase des Gehirns bei Australopithecus afarensis m�glicherweise auf eine lange Abh�ngigkeit der Kinder von den Eltern hindeuten k�nnte. Alternativ k�nnte aber ein langes Gehirnwachstum auch eine Anpassung an Umweltbedingungen sein, denn bei Nahrungsmangel w�rde der Energiebedarf abh�ngiger Nachkommen so �ber viele Jahre verteilt. In beiden F�llen bildete das lange Gehirnwachstum bei Australopithecus afarensis eine Grundlage f�r die sp�tere Evolution des Gehirns und des Sozialverhaltens bei Homininen, und daher f�r die Evolution einer langen Kindheit (Gunz et al., 2020).

Das Gehirn der r�tselhaften Fr�hmenschen Homo naledi - er wurde in einer H�hle in S�dafrika entdeckt - war mit einem Volumen von nur 460 bis 550 Millilitern sehr klein, trotzdem war dieses erstaunlich weit entwickelt, wie nun Hirnabdr�cke in Sch�delfragmenten enth�llen. Die vor rund 250.000 Jahren lebende Menschenart besa� bereits Hirnstrukturen, die mit Sprache, Werkzeugnutzung und sozialem Lernen verkn�pft sind. Homo naledi k�nnte daher trotz seines r�tselhaft geringen Hirnvolumen durchaus fortgeschrittene F�higkeiten besessen haben. Ein Indiz daf�r fand man im Stirnlappen des Fr�hmenschen, denn bei Menschenaffen und dem Australopithecus besitzt dieser noch eine ausgepr�gte Einkerbung am Hinterrand (fronto-orbitaler Sulcus). Bei der Gattung Homo und dem modernen Menschen jedoch ist diese Kerbe reduziert, denn der �berproportional stark wachsende Stirnlappen �berw�lbte diese Senke. Auch der Homo naledi hatte keinen fronto-orbitalen Sulcus mehr, auch war die linke Hirnh�lfte gegen�ber der rechten ein wenig nach vorne verschoben, eine Asymmetrie, die denen sp�terer Homo-Arten mit gr��eren Gehirnen �hnelt. Offenbar verlief die Gehirnentwicklung weniger geradlinig als lange angenommen (Holloway et al., 2018). Die Analyse der Sch�del von fr�hen Primaten zeigte �brigens, dass das Gehirn noch relativ klein aber schon erstaunlich komplex war. So verf�gte etwa der Primat Chilecebus bereits �ber die f�r moderne Affen typischen gefalteten Hirnwindungen, wobei sein Gehirn eine �berraschend entwickelte Oberfl�chenstruktur besa� und �ber mindestens sieben Hirnfurchen-Paare verf�gte.

Mit seinem Gewicht ist das menschliche Gehirn etwa dreimal so schwer wie das von Schimpansen oder Gorillas. Seit der Abspaltung des Menschen von dem gemeinsamen Vorfahren mit Schimpansen und anderen Menschenaffen hat sich das menschliche Gehirn dramatisch ver�ndert. doch welche genetischen und entwicklungsdynamischen Prozesse f�r diese Abweichungen verantwortlich sind, ist bisher unklar. Zerebrale Organoide, also hirn�hnliche Gewebe, die aus Stammzellen in der Petrischale gez�chtet werden, bieten die M�glichkeit, die Evolution der fr�hen Gehirnentwicklung im Labor zu untersuchen. Um die Genexpressionsdynamik und die regulatorischen Besonderheiten menschlicher Organoide zu untersuchen, verfolgten Kanton et al. (2019) �ber vier Monate hinweg die Entwicklungsprozesse zerebraler Organoide aus menschlichen pluripotenten Stammzellen. Anschlie�end verglich man zerebrale Organoide von Schimpansen und Makaken mit den Menschen, wobei sich eine ausgepr�gtere cortikale Neuronenreifung bei Schimpansen- und Makakenorganoiden im Vergleich zu menschlichen Organoiden des gleichen Entwicklungsstandes zeigte, was darauf hindeutet, dass die menschliche neuronale Entwicklung langsamer verl�uft als bei anderen Primaten. Dieser Befund liefert eine m�gliche Erkl�rung daf�r, warum Menschen deutlich l�nger brauchen, um erwachsen zu werden, denn das Gehirn nimmt sich deutlich mehr Zeit, um zu reifen und dabei deutlich komplexere Strukturen auszubilden. Mehr Zeit bedeutet dabei auch mehr Platz f�r zus�tzliche Informationen.

Studien der Universit�t Z�rich an Primaten haben gezeigt, dass die Gr��e des Gehirns entscheidend f�r das Fingerspitzengef�hl ist, d. h., Affenarten mit gro�en Gehirnen beherrschen schwierigere Handgriffe als solche mit kleinen, wobei bei Menschen das Erlernen des Werkzeuggebrauchs am l�ngsten dauert. F�r ihre Studie untersuchte man w�hrend mehr als sieben Jahren 36 Affenarten, 128 Jungtiere in 13 europ�ischen Zoos, jeweils von Geburt an bis zum Alter, in dem sie s�mtliche Handgriffe erwachsener Tiere erlernt hatten. Menschen sind sehr geschickt mit ihren H�nden, doch sie brauchen eben sehr lange, bis die verschiedenen Fingerfertigkeiten erlernt sind, denn so dauert es rund sechs Jahre, bis Kinder selber ihre Schuhe zubinden k�nnen. Affenarten mit gro�en Gehirnen wie Makaken, Gorillas oder Schimpansen k�nnten mit ihren H�nden viel schwierigere Aufgaben l�sen als solche mit kleinen Gehirnen wie Lemuren oder Krallenaffen, doch sie haben auch l�nger Zeit, bis sie selbst einfachste Hand- und Fingerbewegungen erlernt haben, da sie sp�ter mit dem Erlernen beginnen. Man vermutet, dass gro�e Gehirne wie jenes des Menschen bei der Geburt noch weniger weit entwickelt sind, und dass nur diejenigen S�ugetierarten ein gro�es Hirn und komplexe Fingerfertigkeiten entwickeln konnten, wenn sie auch lange genug leben und somit gen�gend Zeit zum Lernen haben. �berraschenderweise erlernen alle Affenarten ihre Fingerfertigkeiten in exakt derselben Reihenfolge, d. h., die neuronale Entwicklung verl�uft in extrem starren Mustern, auch bei den unterschiedlichen Affenarten.

Der Neandertaler hatte �brigens mit etwa 1500g ein schwereres Gehirn als der moderne Mensch, seit der j�ngeren 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 K�rpers angelegt, sodass nicht genug Kapazit�t f�r komplexes Sozialverhalten �brig blieb, lautet die j�ngste Hypothese zum Aussterben des Neandertaler. �brigens waren schon Hasen und Kaninchen verd�chtigt, 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 f�r die neue Behauptung war die Vermessung der Sch�del 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 gr��ere Augenh�hlen als moderne Menschen besa�en. Aufgrund der etwa gleich gro�en Gehirne beider Arten war man bisher davon ausgegangen, dass auch die Gehirnstruktur und die Gr��e der verschiedenen Hirnareale �hnlich waren. Vermutlich waren aber die Gehirne verschieden organisiert, sodass die Neandertaler neben dem gr��eren Sehzentrum auch gr��ere Hirnareale daf�r ben�tigt wurden, um die massigeren K�rper zu kontrollieren, sodass zuwenig Gehirnkapazit�ten �brig blieben, um komplexere Aufgaben wie etwa Sozialverhalten zu bew�ltigen. Bocherens et al. (2016) haben nachgewiesen, dass Neandertaler auch ohne �u�ere Einfl�sse, wie Umwelt- oder Klimaver�nderungen ihre �berlebensstrategien variierten. Mit einer neuen Methode zeigen sie, dass die Vorfahren der heutigen Menschen vor 250.000 Jahren moderner in ihrer Entwicklung waren als bisher gedacht. Wird das Klima k�lter oder w�rmer, m�ssen sich Arten in ihrer �berlebensstrategie anpassen � dies gilt auch f�r unsere Vorfahren, die ausgestorbenen Neandertaler. Man hat nun herausgefunden, dass sich die Neandertaler auch ohne �u�ere Einfl�sse weiterentwickelt haben und damit dem modernen Menschen �hnlicher sind als bisher vermutet.

Aber obwohl Neandertaler und moderne Menschen �hnlich gro�e Gehirne haben, war bislang wenig dar�ber bekannt, ob sich die Gehirne darin unterscheiden, wie viele Nervenzellen sie w�hrend der Gehirnentwicklung bilden. Ein Forscherteam des Max-Planck-Institut f�r molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden konnte nun (2022) zeigen, dass die Variante eines Proteins, das moderne Menschen in sich tragen, sich nur um eine einzige Aminos�ure von der Neandertaler-Variante unterscheidet, was aber eine entscheidende Rolle bei der Gehirnentwicklung spielt. Durch diese Protein-Variante bildet sich vermehrt ein Typ von Vorl�uferzellen im Gehirn von modernen Menschen, die basalen radialen Gliazellen, die den Gro�teil der Nervenzellen im sich entwickelnden Neocortex produzieren, was bedeutet, dass es aufgrund dieser einzigen menschenspezifischen Ver�nderung einer Aminos�ure zu einer vermehrten Bildung von Nervenzellen im sich entwickelnden Frontallappen des Neocortex von modernen Menschen kommt. Es ist durchaus denkbar, dass dies die kognitiven F�higkeiten des modernen Menschen, die auf dem Frontallappen beruhen, gef�rdert hat.

Die Ver�nderung der Gehirnmasse wird sich in der Zukunft noch fortsetzen. Zwei Theorien zur Erkl�rung: Die Umstellung der Ern�hrung vom J�ger zum Ackerbauer oder die geringeren geistigen Anspr�che, die Ackerbau im Vergleich zur Jagd an das menschliche Gehirn stellt.

Ein Gro�teil der gegenw�rtigen genetischen Variation innerhalb des Menschen geht auf die vor etwa einer halben Million Jahren gesch�tzte Spaltung zwischen den Populationen, die zu modernen Menschen und zu Neandertalern wurden, zur�ck. Viele Menschen tragen Gene von Neandertalern in sich. Welche Gene aber auf gemeinsame Vorfahren von Homo sapiens und Neandertalern zur�ckgehen und welche sp�ter durch gemeinsame Nachkommen der beiden in den Genpool des modernen Menschen gelangt sind, ist oft schwer zu unterscheiden. Schaefer at al. (2021) beschreiben einen neuen Algorithmus zur Inferenz von Vorfahren-Rekombinationsgraphen, der auf gro�e genomweite Datens�tze skaliert, und demonstrieren seine Genauigkeit an realen und simulierten Daten. Daraus wurden Karten innerhalb der menschlichen Genome von archaischer Abstammung und von genomischen Regionen konstruiert, die nicht mit archaischen Homininen geteilt werden, entweder durch Vermischung oder unvollst�ndige Sortierung der Abstammungslinien. Diese Karten zeigen an, welche Gene die unterschiedlichen Gruppen moderner Menschen mit den Neandertalern und Denisova-Menschen teilen. Mit statistischen Methoden untersuchte man dabei die Erbguttr�ger, also die Chromosomen ohne die Geschlechtschromosomen. Dabei macht man Regionen ausfindig, in denen keine Gene zu finden waren, die moderne Menschen mit den Neandertalern oder den Denisova-Menschen teilen, wobei dies etwa sieben Prozent des Genoms betraf. Man fand unter anderem zwei Gene, die vor allem im Gehirngewebe abgelesen werden und ein Gen f�r die Wegbahnung von Nervenfasern, was darauf hindeutet, dass sich diese K�rperregionen bei der Evolution des Homo sapiens in besonderem Ma�e entwickelt haben.

Bekanntlich gilt ein gro�es Gehirn gilt bei Vergleichen im Tierreich als Indikator f�r mehr geistige Leistung, sodass nach Seymour et al. (2019) die fr�hen Mitglieder des menschlichen Stammbaums den heutigen Schimpansen und Gorillas �berlegen gewesen sein m�ssten, denn deren Gehirne sind h�chstens genauso gro�, wenn nicht kleiner als die des Australopithecus. Ein besseres Ma� f�r die Gehirnleistung ist allerdings die Dichte, mit der Neuronen �ber Synapsen miteinander verkn�pft sind, wobei diese Synapsen auch die anteilsm��ig h�chsten Anforderungen an die Energieversorgung stellen. Das menschliche Gehirn verwendet etwa siebzig Prozent seiner Energie f�r die Aktivit�t der Synapsen, sodass man die Gehirne der Primatenarten anhand ihrer Blutversorgung vergleichen m�sste. Je leistungsf�higer ein Gehirn, desto mehr Treibstoff muss demnach �ber das Blut zugef�hrt werden, und die Blutversorgung, die sich an der Gr��e der Arterien ablesen l�sst, ist bei einem Gorilla etwa doppelt so hoch wie bei Lucy und ihren weiter entfernten Anverwandten, darunter auch Ardipithecus. Insgesamt wirkt es so, als h�tten die Mitglieder der Ahnenreihe des Homo sapiens in den vergangenen Millionen Jahren aus einer schlechteren Startposition stark aufholen m�ssen, denn heute liegt der moderne Mensch bei einem Verh�ltnis von Gehirngr��e zu Blutzufuhr, das dem der Menschenaffen entspricht, die allerdings verglichen mit diesen ein konkurrenzlos gr��eres Gehirn besitzen. Nach derzeitigem Kenntnisstand haben Australopithecinen keine Werkzeuge angefertigt, denn erst von ihren Nachkommen, den fr�hen Angeh�rigen der Gattung Homo existieren Hinweise auf ein Verhalten, das h�here kognitive Leistungen erfordert. M�glicherweise w�rden die heutigen Menschenaffen in einem fiktiven IQ-Test doch besser abschneiden, oder wie es in einer Tageszeitung stand: "Vormenschen wie Lucy waren d�mmer als moderne Gorillas" ;-)

Anmerkung zu Lucy: Ob Lucy bzw. Australopithecus afarensis jedoch tats�chlich einen direkten Vorfahren des modernen Menschen darstellt, ist nach wie vor umstritten, doch zumindest wird eine unmittelbare Verwandtschaft mit der sp�teren Gattung Homo angenommen. Den Namen erhielt das Lucy �brigens von dem bekannten Beatles-Song Lucy In The Sky With Diamonds, der am Tag der Entdeckung im Forschercamp mehrfach vom Tonband abgespielt wurde. Man geht davon aus, dass es sich bei Lucy um ein Weibchen gehandelt hat, wirklich belegt ist das jedoch nicht. Zum Zeitpunkt ihres Todes � m�glicherweise starb sie durch einen Sturz von einem hohen Baum � d�rfte Lucy zwischen zw�lf und 20 Jahre alt gewesen sein. Analysen der bisher bekannten Skelettteile zeigen ziemlich eindeutig, dass Australopithecus afarensis bereits aufrecht ging und vermutlich weit �ber einen Meter gro� war. Andere anatomische Merkmale sprechen hingegen daf�r, dass Lucy zumindest zeitweise auch auf den B�umen lebte. Das Original von Lucys Skelett wird heute im Nationalmuseum von �thiopien in Addis Abeba verwahrt.

Nach Ansicht von Anthropologen hat der fr�he 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 �ber eine h�here Intelligenz verf�gten als heute, denn die intellektuellen F�higkeiten der Menschheit nahmen mit dem Aufkommen der Landwirtschaft und dem starken Anwachsen der Bev�lkerung vor rund 15000 Jahren ab, also mit dem Ph�nomen der Domestikation. Bekanntlich gibt es diesen Vorgang auch bei Tieren, die domestiziert werden, denn sie m�ssen nicht mehr f�r sich selber sorgen und dementsprechend auch weniger Probleme selbst l�sen, sodass ihre Gehirne durch den fehlenden Selektionsdruck allm�hlich schrumpfen. Von den rund drei�ig Tiergruppen, die vom Menschen domestiziert wurden, hat jede einzelne 10 bis 15 Prozent ihres Gehirnvolumens im Vergleich zu der urspr�nglichen Art verloren. Dieses Ph�nomen geht unter anderem auch mit reduzierter Aggressivit�t, einer zierlicheren Statur, kleineren Z�hnen und flacheren Gesichtern einher. Eine Studie, die die kognitiven F�higkeiten von W�lfen und Hunden verglich, kam zu dem Ergebnis, dass W�lfe die besseren und vor allem hartn�ckigeren Probleml�ser sind, w�hrend Hunde relativ schnell bei ihren Herrchen nach Hilfe suchen und deren Signale besser interpretieren k�nnen. Studien zur tierischen Kognition haben Zusammenh�nge zwischen dem absoluten Gehirnvolumen und den Unterschieden der Spezies in den Exekutivfunktionen aufgezeigt. Haushunde bieten entgegen den diesbez�glichen Untersuchungen bei Primaten aufgrund ihrer engen genetischen Verwandtschaft, aber auch der enormen intraspezifischen Variation, eine gute M�glichkeit, solche Fragen zu untersuchen. Horschler et al., 2019) haben anhand der Daten von mehr als 7000 reinrassigen Hunden aus 74 Rassen und der Kontrolle der genetischen Verwandtschaft zwischen den Rassen starke Zusammenh�nge zwischen dem gesch�tzten absoluten Gehirngewicht und den Rassenunterschieden in der Kognition identifiziert, wobei insbesondere beim Kurzzeitged�chtnis und der Selbstkontrolle gr��ere Rassen deutlich besser abschnitten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass evolution�re Zunahmen der Hirngr��e positiv mit Unterschieden in der exekutiven Funktion verbunden sind, auch wenn es keine primatenartige Neuroanatomie gibt. Die Menschen haben verschiedene Arten von Haushunden f�r unterschiedliche Aufgaben wie Jagen, H�ten, Bewachen oder Begleiten gez�chtet, wobei diese Verhaltensunterschiede das Ergebnis zerebraler Unterschiede sein muss. Hecht et al. (2019) haben untersucht, ob und wie die selektive Zucht durch den Menschen die grobe Gehirnorganisation bei Hunden ver�ndert hat. Dabei wurden regionale volumetrische Variationen an 62 R�den und H�ndinnen von 33 Rassen erfasst, wobei die neuroanatomische Variation bei allen Rassen deutlich sichtbar ist, die aber nicht zuf�llig �ber das Gehirn verteilt ist. Die Variation in diesen Netzwerken war dabei nicht einfach das Ergebnis einer Variation der Gesamtgehirngr��e, der Gesamtk�rpergr��e oder der Sch�delform, sondern die Anatomie dieser Netzwerke korrelierte signifikant mit unterschiedlichen Verhaltensspezialisierungen wie Sichtjagd, Duftjagd, Bewachung und Kameradschaft. Eine phylogenetische Analyse ergab auch, dass die meisten dieser Ver�nderungen in den Endzweigen des phylogenetischen Stammbaums der Hunde stattgefunden haben, was auf eine starke, erst k�rzlich erfolgte Selektion bei den einzelnen Rassen verweist.

Das sind alles Merkmale, die mit den Ver�nderungen, die der moderne Mensch durchlaufen hat, in Einklang stehen. Die Gehirngr��e 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 vergr��ert, also in jenem Bereich, in dem das Sozialverhalten prim�r geregelt wird (Zimmerschied, 2016).

Nach neuesten Untersuchungen (DeCasien et al., 2017) h�ngt die Gr��e des Gehirns bei Primaten mehr mit der Art der Ern�hrung zusammen als mit dem Sozialverhalten. Dabei untersuchte man mehr als 140 Arten von Nicht-Menschenaffen und ber�cksichtigte verschiedene Ern�hrungsweisen (Bl�tter-, Frucht- und Allesfresser), sowie verschiedene Aspekte des sozialen Zusammenlebens, wie Gruppengr��e, Gruppenstruktur und Paarungsverhalten. Dabei zeigte sich, dass die Ern�hrungsweise die Gehirngr��e deutlich besser vorhersagte als die verschiedenen sozialen Parameter. Nachdem man die Verwandschaftsverh�ltnisse unter den verschiedenen Spezies und ihre K�rpergr��e ber�cksichtigt hatte, fand man bei den Fr�chte-fressenden Primaten rund 25 Prozent mehr Gehirngewebe als bei Pflanzenfressern. Eine Begr�ndung, warum Fr�chte als Nahrungsbasis in der Evolution zu einem gr��eren Gehirn f�hren sollte, w�re zum einen, dass Fr�chte einen h�heren Energiegehalt als Bl�tter haben, zum anderen sind auch die kognitiven Anforderungen bei der Suche nach Fr�chten und bei ihrem Verzehr h�her. So braucht es ein gutes Ged�chtnis, um sich daran zu erinnern, wo es das Obst zu finden gibt, sowie Geschick beim Pfl�cken an schwer zug�nglichen Orten und beim �ffnen schwer verdaulicher Schalen.

�brigens steht die Gr��e des Gehirns nicht nur in Relation zur Intelligenz des Menschen, sondern bestimmt etwa auch, wie bitter er den Geschmack von Tonic Water empfindet. Offenbar gibt es eine Beziehung von Gehirngr��e und Geschmackswahrnehmung, d. h., die Gehirngr��e beeinflusst, wie Menschen Essen und Trinken wahrnehmen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die linke Seite des entorhinalen Cortex, also jener Bereich des Gehirns, der f�r Ged�chtnis, Geruch und visuelle Wahrnehmung verantwortlich ist, bei Menschen, die Chinin als weniger bitter empfanden, gr��er ist (Hwang et al., 2019).

Hirnforscher sind sich einig, dass sich das Gehirn in der Evolution des Menschen deshalb stark vergr��ert hat, da er in der Evolution mit bedeutenden kognitiven Herausforderungen konfrontiert war. So besagt die Theorie einer �kologisch bedingten Intelligenz, dass der Ansto� zu dieser Entwicklung die Notwendigkeit f�r den Menschen war, nicht nur gen�gend Nahrung zu finden, sondern diese auch zu lagern und zu verarbeiten. Dabei begann sich das menschliche Gehirn dadurch noch zu vergr��ern, als der Mensch das Garen entdeckte und sich damit schwerverdauliche Pflanzen als Nahrungsquelle verf�gbar machen konnte. Die Theorie der sozial bedingten Intelligenz sieht vor allem in den sozialen Herausforderungen den eigentlichen Ansto� f�r die menschliche Gehirnentwicklung, denn es galt bei der Jagd auf Wildtiere zu kooperieren, Allianzen zu bilden oder auch unliebsame Konkurrenten zu manipulieren, was von den Menschen ausgepr�gte geistige F�higkeiten erfordert. Die Theorie einer kulturell bedingten Intelligenz postuliert hingegen, dass das Lernen und die kulturelle Weitergabe �kologisch relevanter F�higkeiten �ber Generationen hinweg zur Vergr��erung des menschlichen Gehirns gef�hrt hat. Vermutlich ist die Gehirngr��enentwicklung durch alle diese Faktoren mitbestimmt worden, wobei nach Computersimulationen die �kologischen und sozialen Bedingungen wohl den meisten Einfluss gehabt haben. Mit einem Anteil von sechzig Prozent konnte die tats�chliche Gr��e des Gehirns als Anpassung des einzelnen Menschen an die herrschenden �kologischen Bedingungen und mit einem Anteil von drei�ig Prozent als Kooperation der Menschen bei der Anpassung an die Umwelt erkl�rt werden, w�hrend die Konkurrenz zwischen Individuen kaum eine Rolle spielt. Offenbar macht nicht das soziale Verhalten den Menschen aus, sondern seine Anpassungsf�higkeit, denn der Mensch hat �berall auf der Welt Nischen zum �berleben gefunden (Gonz�lez-Forero & Gardner, 2018).

Die Gehirne des modernen Menschen unterscheiden sich von denen der Menschenaffen in Gr��e, Form und cortikaler Organisation, insbesondere in den Frontallappenbereichen, die an komplexen kognitiven Aufgaben wie sozialer Wahrnehmung, Werkzeuggebrauch und Sprache beteiligt sind. Sie gingen bereits aufrecht, aber ihre Gehirne waren nur halb so gro� wie die heutiger Menschen, d. h., diese fr�hsten Homo-Populationen in Afrika hatten urspr�ngliche, menschenaffen�hnliche Gehirne, und zwar genau wie die Australopithecinen. Wann diese Unterschiede w�hrend der menschlichen Evolution entstanden sind, ist eine Frage, die immer wieder diskutiert wird. Die einstige Struktur von Gehirnen erschliesst sich nur aus Abdr�cken, die die Gehirnwindungen und -furchen auf der Innenfl�che fossiler Sch�del hinterlassen haben, doch da diese Abdr�cke individuell stark variieren, war es bisher nicht m�glich, eindeutig festzustellen, ob ein bestimmtes Homo-Fossil ein eher menschenaffen- oder eher menschen�hnliches Gehirn hatte. Durch computertomografische Analysen und den Vergleich der Darstellungen der inneren Oberfl�che fossiler Hirnh�llen von fr�hen Homo aus Afrika, Georgien und S�dostasien konnte man zeigen, dass diese strukturellen Innovationen sp�ter als die erste Ausbreitung der Gattung aus Afrika entstanden und wahrscheinlich vor 1,7 bis 1,5 Millionen Jahren vorhanden waren. Die moderne menschen�hnliche Gehirnorganisation entstand also in Gehirnregionen, von denen man annimmt, dass sie mit der Herstellung von Werkzeugen, sozialer Kognition und Sprache zusammenh�ngen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Reorganisation des Gehirns keine Voraussetzung f�r die Ausbreitung aus Afrika war und dass es mehr als eine weitr�umige Ausbreitung des fr�hen Homos gegeben haben k�nnte. Ponce de Le�n et al. (2021) konnten nun zeigen, dass die Gehirne des fr�hen Homo aus Afrika und Westasien eine primitive, affen�hnliche Organisation des Frontallappens beibehalten haben. Im Gegensatz dazu wiesen der afrikanische Homo, der j�nger als 1,5 Millionen Jahre ist, sowie der gesamte s�dostasiatische Homo erectus eine abgeleitete, menschen�hnliche Gehirnorganisation auf. Die Reorganisation des Frontallappens, die einst als Kennzeichen des fr�hesten Homo in Afrika galt, entwickelte sich also vergleichsweise sp�t und lange nach der ersten Ausbreitung des Homo aus Afrika.

Klima und Gehirngr��e

Bei der Gr��e des Gehirns untersuchte man ebenfalls den Einfluss von Umweltfaktoren f�r die Gattung Homo, fand allerdings nur schwache Korrelationen vor und keinen Gleichschritt mit der Entwicklung des K�rpergewichts. Tendenziell war das Gehirn der Menschen gr��er, die in Steppen oder Grasland mit wenig geschlossener Vegetation lebten, aber auch in Gebieten, die �ber Jahrtausende �kologisch stabil waren. Hier haben Menschen gro�e Beutetiere gejagt, wie auch arch�ologische Belege zeigen. Diese komplexe Aufgabe k�nnte die Evolution gr��erer Gehirne vorangetrieben haben. F�r das Wachstums des Gehirns k�nnten demnach eher nicht umweltbedingte Faktoren eine Rolle spielten, spekulieren die Forscher, etwa eine vielf�ltigere Ern�hrung und zus�tzliche kognitive Herausforderungen durch ein zunehmend komplexes soziales Leben und h�her entwickelte Technologie. Eine entscheidende Erkenntnis dieser Studie ist also, dass unterschiedliche Klimafaktoren die Gehirn- und K�rpergr��e bestimmen, sie stehen nicht unter demselben evolution�ren Druck. Die Umwelt hatte einen viel gr��eren Einfluss auf das K�rpergewicht als auf die Gehirngr��e. In stabilen und offenen Gebieten gibt es einen indirekten Umwelteinfluss auf die Gehirngr��e, denn die Menge an N�hrstoffen aus der Umwelt musste ausreichen, um die Erhaltung und das Wachstum der gro�en und besonders energiehungrigen Gehirne zu erm�glichen.

Gehirne von Fischen werden im warmen Wasser gr��er, aber diese nicht intelligenter

Die Elritze, ein Kleinfisch aus der Familie der Karpfenfische und etwa fingerlang, z�hlt heute trotz ihrer schlauen �berlebenstaktiken zu den gef�hrdeten Fischarten. Da die kleinw�chsige Elritze als Speisefisch nicht in Frage kommt, fehlt das allgemeine Interesse daran. F�r den drastischen R�ckgang der Elritzen sind einerseits harte Verbauungen der Gew�sser etwa durch Wasserkraftwerke, die Zerst�rung von Nebenarmen und Seichtwasserzonen und der einseitige Schutz aller fischfressenden Tiere, andererseits aber auch w�rmere Temperaturen der Gew�sser verantwortlich. Fische, die im warmen Wasser aufwachsen, entwickeln im Vergleich zu jenen in k�hlerem Wasser gr��ere Gehirne, doch schneiden diese bei Tests zur Futtersuche schlechter ab als ihre Artgenossen mit kleineren Gehirnen. Das liegt daran, dass die Fische im w�rmeren Wasser mehr Energie ben�tigen, denn ihr Stoffwechsel und Sauerstoffverbrauch hat sich an die w�rmeren Temperaturen angepasst. Obwohl die Elritzen also gr��ere Gehirne aufweisen, bew�ltigten sie die t�glichen Aufgaben schlechter, denn das Gehirn hat nicht an neuronaler Dichte zugenommen, ben�tigt aber weitere Energieressourcen, also mehr Futter, finden dieses aber schlechter.

Massen et al. (2021) haben j�ngst die Hypothese untersucht, ob gr��ere Gehirne einen h�heren K�hlbedarf haben und die Gehirntemperatur also zum Teil durch die W�rmeproduktion der neuronalen Aktivit�t bestimmt wird, d. h., dass also Tiere mit gr��eren Gehirnen und mehr Neuronen l�nger g�hnen m�ssen, um einen vergleichbaren K�hleffekte zu erzielen. Daf�r analysierte man �ber tausend G�hnvorg�nge von etwa hundert Arten (S�ugetiere und V�gel), die aus verschiedenen Videoportalen aber auch aus dem Tiergarten Sch�nbrunn, dem Zoo in Linz und dem Nationalpark Thayatal stammten. Dabei zeigten sich positive Zusammenh�nge zwischen der G�hndauer und der Gehirnmasse, zwischen der G�hndauer und der Gesamtanzahl der Neuronen und zwischen der G�hndauer und der Anzahl der kortikalen/pallialen Neuronen sowohl bei S�ugetieren als auch bei V�geln. Diese Beziehungen waren dabei �ber alle Arten hinweg �hnlich, obwohl S�ugetiere bei vergleichbarer Gehirn- und K�rpermasse deutlich l�nger g�hnen als V�gel. Das k�nnte daran liegen, dass die K�rpertemperatur und somit auch die Bluttemperatur von V�geln um etwa zwei Grad h�her ist als bei S�ugetieren, sodass bei V�geln der Temperaturunterschied zur Umgebungsluft gr��er ist und somit der W�rmeaustausch schneller abl�uft, d. h., f�r den gleichen K�hleffekt m�ssen sie nicht so lange g�hnen wie S�ugetiere. Hinzu kommt eine bei V�geln besondere morphologische Struktur des Gehirns bzw. des Kopfes, die eine selektive K�hlung des Gehirns m�glich macht.

Insektengehirn

Insekten besitzen in Segmente gegliederte K�rper, bei denen jeder Abschnitt zwei Nervenknoten (Ganglien) besitzt, die wie Minihirne das jeweilige Segment steuern. Die Ganglien sind zu einer strickleiterartigen Struktur - auch metameres Nervensystem - verkn�pft, die in den Kopf f�hrt. Dort sitzt ihr gr��eres Pendant, das eigentliche Gehirn, und koordiniert die Signale der Nervenzellen. Insekten haben daher wie etwa auch Ringelw�rmer kein Gehirn, das mit dem von S�ugetieren vergleichbar w�re, sondern in ihrem Strickleiternervensystem �bernimmt ein besonderer Nervenknoten, das Oberschlundganglion, wichtige Funktionen, und befindet sich bei den meisten Insekten im Kopf. Deren Strickleiternervensystem besteht aus zwei L�ngsstr�ngen, die �ber die ganze L�nge des Tieres verlaufen und in jedem Segment je ein Ganglion bilden. Jedes Segment des K�rpers enth�lt dabei zwei Ganglien oder ein aus den beiden zusammengewachsenes Fusionsganglion, das in der Regel zur Steuerung der Organe genau dieses Segments dient. Das zum Gehirn analoge Oberschlundganglion besteht aus drei Teilen: dem Protocerebrum, dem Deutocerebrum und dem Tritocerebrum. Das Protocerebrum ist f�r die Optik des Insekts zust�ndig und mit den Augen verbunden, auch finden sich dort wichtige Verschaltungszentren, die komplexe Verhaltensweisen steuern. Durch diese Konzentration an Nervenzellen wird eine h�here Leistungsf�higkeit erreicht, denn so k�nnen Bienen und Hummeln Probleme l�sen und voneinander lernen. Das Deutocerebrum verarbeitet die Informationen, die das Insekt �ber seine F�hler aufnimmt und steuert deren Muskulatur. Das Tritocerebrum verbindet das Oberschlundganglion mit anderen wichtigen K�rperteilen des Insekts.

Das menschliche Gehirn auf dem Weg zu einer Schwarmintelligenz?

Die Gr��e des menschlichen Gehirns hat sich in den sechs Millionen Jahren seit dem letzten gemeinsamen Vorfahren von Homo und Schimpanse fast vervierfacht, aber es wird angenommen, dass das menschliche Gehirn seit dem Ende der letzten Eiszeit an Volumen wieder verloren hat. Der Zeitpunkt und der Grund f�r diese Abnahme sind r�tselhaft. Hier verwenden DeSilva et al. (2021) die Analyse von Ver�nderungspunkten, um den Zeitpunkt der Ver�nderungen in der Gehirnentwicklung abzusch�tzen. Sie stellen fest, dass die Hominidengehirne vor 2,1 und 1,5 Millionen Jahren positive Ver�nderungen erfuhren, die mit der fr�hen Evolution des Homo und den technologischen Innovationen, die in den arch�ologischen Aufzeichnungen zu finden sind, zusammenfallen. Sie stellen aber auch fest, dass die Verkleinerung des menschlichen Gehirns erst in den letzten 3000 Jahren stattgefunden hat. Diese Datierung st�tzt nicht die Hypothese, dass die Verkleinerung des Gehirns ein Nebenprodukt der Verkleinerung des K�rpers, ein Ergebnis der Umstellung auf eine landwirtschaftliche Ern�hrung oder eine Folge der Selbst-Domestizierung ist. Vielmehr wird durch diese Ergebnisse die Hypothese gest�tzt, dass die j�ngste Abnahme der Gehirngr��e stattdessen aus der Externalisierung von Wissen und den Vorteilen der Entscheidungsfindung auf Gruppenebene resultieren k�nnte, was zum Teil auf das Aufkommen sozialer Systeme der verteilten Kognition und der Speicherung und Weitergabe von Informationen zur�ckzuf�hren ist. Der Mensch lebt in sozialen Gruppen, in denen mehrere Gehirne zur Entstehung kollektiver Intelligenz beitragen. Die Auswirkungen von Gruppengr��e, sozialer Organisation, kollektiver Intelligenz und anderen potenziellen Selektionskr�ften auf die Evolution des Gehirns lassen sich am Beispiel der Ameisen erforschen. Die bemerkenswerte �kologische Vielfalt der Ameisen und ihr Artenreichtum umfassen Formen, die mit Aspekten der menschlichen Sozialit�t �bereinstimmen, darunter gro�e Gruppengr��en, agrarische Lebensweisen, Arbeitsteilung und kollektive Kognition. Ameisen bieten ein breites Spektrum an sozialen Systemen, um Hypothesen �ber die Vergr��erung oder Verkleinerung des Gehirns zu entwickeln und zu testen und helfen bei der Interpretation der beim Menschen festgestellten Muster der Gehirnentwicklung. Obwohl Menschen und Ameisen sehr unterschiedliche Wege in der sozialen und kognitiven Evolution darstellen, k�nnen die Erkenntnisse, die Ameisen bieten, umfassend �ber die selektiven Kr�fte informieren, die die Gehirngr��e beeinflussen. Bei Staaten-bildenden Ameisen mit Hierarchien und starker Arbeitsteilung musste also nicht mehr jedes Individuum alles k�nnen und sich an alles erinnern, sondern es entstand eine Art kollektive Intelligenz, wobei ein kleineres Hirn auch von Vorteil ist, weil es weniger Energie braucht.

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Wie viel wiegt der Gehirn?

Wie viel wiegt ein erwachsenes menschliches Gehirn?

Wer hat das größte Gehirn der Welt?

Wie viel Körpergewicht macht das Gehirn aus?