Les scientifiques pensent avoir une autre raison pour laquelle les humains sont devenus plus intelligents que nos ancêtres – Blood

Depuis plusieurs décennies, les anthropologues s’intéressent à l’évolution de l’intelligence humaine. Les principaux axes de recherche ont porté sur les découvertes archéologiques concernant l’utilisation du feu, des outils, etc

Mais qu’en est-il de la recherche de preuves dans les crânes fossiles, l’endroit où résidait le cerveau ?

Le volume du cerveau humain a augmenté pour être environ trois fois et demie plus grand que celui de nos ancêtres australopithèques il y a 3 millions d’années.

On suppose généralement que l’intelligence est corrélée à la taille du cerveau, et la raison en est que le nombre de cellules nerveuses dans le cerveau des mammifères semble être directement lié à la taille du cerveau.

Nos recherches se sont concentrées sur le taux de circulation sanguine dans le cerveau, qui est étroitement lié au taux métabolique car le sang fournit l’oxygène essentiel. Si le flux sanguin vers votre cerveau est interrompu, vous perdez connaissance en quelques secondes.

Normalement, environ 7 millilitres de sang circulent vers le cerveau chaque seconde. Fait remarquable, ce débit varie peu, que vous soyez éveillé, endormi ou en train de résoudre des problèmes mathématiques.

La plomberie du cerveau

Le flux sanguin vers la partie cognitive du cerveau, le cerebrum, passe par deux artères carotides internes, une à droite et une à gauche. La taille de ces artères est liée au débit sanguin qui les traverse.

De la même manière qu’un plombier installe des conduites d’eau plus grosses pour permettre un débit plus élevé dans un bâtiment plus grand, le système de circulation sanguine ajuste en permanence la taille des vaisseaux sanguins pour qu’ils correspondent au débit du sang qui y circule.

Ce dernier est à son tour lié à la demande en oxygène de l’organe.

Si l’on peut mesurer la taille des grosses artères qui alimentent un organe tel que le cerveau, on peut calculer le débit sanguin moyen avec une certaine précision.

Ce principe est connu depuis un siècle et sa beauté réside dans sa simplicité.

La taille compte

J’ai eu un déclic lorsque j’ai réalisé que la taille d’une artère pouvait être mesurée par la taille du trou qu’elle traverse dans un os.

Cela signifiait que le débit sanguin vers le cerveau pouvait être mesuré par la taille des canaux carotidiens dans les crânes fossiles de l’évolution humaine.

C’était une belle idée, mais il a fallu l’enthousiasme de mon étudiante Vanya Bosiocic pour en faire un travail de recherche.

Elle s’est rendue dans des musées en Australie et en Afrique du Sud, où elle a eu accès à des crânes fossiles d’homininés d’une valeur inestimable pour effectuer les mesures.

Nous avons découvert que la taille des canaux carotidiens augmentait beaucoup plus rapidement que ce que l’on attendait de la taille du cerveau chez 12 espèces de nos ancêtres humains sur une période de 3 millions d’années.

Alors que la taille du cerveau était multipliée par 3,5, le débit sanguin était étonnamment multiplié par six, passant d’environ 1,2 millilitre par seconde à 7 millilitres par seconde.

Cela indique que nos cerveaux sont six fois plus avides d’oxygène que ceux de nos ancêtres, sans doute parce que nos capacités cognitives sont plus importantes et donc plus énergivores.

Comme le nombre de cellules nerveuses (neurones) dans le cerveau humain semble correspondre à peu près à ce que l’on attend d’un cerveau de primate plus grand, notre découverte implique que la substance du cerveau est plus active, probablement parce qu’il y a plus de connexions entre les neurones.

Chaque connexion, appelée synapse, a pour fonction de transmettre des impulsions électriques d’une cellule à une autre, généralement par la libération d’une substance chimique par une cellule qui stimule ou inhibe la production d’impulsions dans une autre cellule.

Le cycle des substances entre les impulsions coûte une infime quantité d’énergie. Mais si l’on considère que le cerveau contient 80 milliards de cellules nerveuses et que chacune d’entre elles possède des milliers de synapses avec d’autres cellules, le coût énergétique s’élève.

L’ordinateur humain

Le corps humain alloue au cerveau 20 à 25 % de son métabolisme total au repos, contre 8 à 10 % chez les autres primates et seulement 3 à 5 % chez les autres mammifères.

Nous considérons donc le cerveau comme un superordinateur assez gourmand en énergie.

L’analogie avec un ordinateur électrique est bonne. Plus la capacité d’un ordinateur est grande, plus il faut d’énergie électrique pour le faire fonctionner, et plus les câbles d’alimentation électrique doivent être gros.

Il en va de même avec le cerveau. Plus la fonction cognitive est élevée, plus le taux métabolique est élevé, plus le flux sanguin est important et plus les artères sont larges.

Royal Society Open Science

L’évolution du cerveau humain est unique parmi les animaux. Nous avons examiné la taille des artères carotides chez 34 espèces de primates vivants qui représentent l’évolution vers les grands singes et les hominines.

Chez ces représentants de l’évolution des primates, la taille du corps et du cerveau a augmenté, mais la taille du corps a augmenté plus rapidement. Le flux sanguin vers le cerveau des primates a augmenté de façon à peu près proportionnelle à la taille du cerveau.

Ce n’est que chez les hominines que l’on constate que le flux sanguin augmente plus rapidement que la taille du cerveau, ce qui indique que le cerveau ne se développait pas seulement en taille, mais aussi en utilisation. Et cela montre que nos ancêtres devenaient plus intelligents.