Een hyacintara (Anodorhynchus hyacinthinus). Tristan Barrington/Shutterstock

Als eigenaren van enkele van de grootste hersenen in het dierenrijk, gaan wij mensen er vaak van uit dat cognitieve prestaties, het oplossen van taken en sociale interacties de basisingrediënten waren die de evolutie van onze complexe hersenen bevorderden.

Onze nieuwe studie, onlangs gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, daagt deze intuïtieve veronderstelling uit.

Samen met andere biologische en ecologische factoren verliezen cognitieve en sociale factoren hun leidende rol bij het aansturen van grotere hersenomvang. In plaats daarvan is het de hoeveelheid ouderlijke zorg die de nakomelingen krijgen die een groter brein ondersteunt.

Hersenen zijn duur

De hersenen zijn een van de meest kostbare organen in het lichaam van een dier - neurale activiteit vereist grote hoeveelheden energie. Hoe groter de hersenen zijn, hoe meer energie ze nodig hebben om zichzelf in stand te houden.

Biologen zijn er lang van uitgegaan dat deze hoge kosten gepaard moeten gaan met een aantal solide voordelen die worden geboden door een groot brein. Enkele van de voorgestelde voordelen waren cognitieve vaardigheden, het vermogen om moeilijke problemen op te lossen en complexe sociale interacties aan te gaan.

Kijkend naar mensen leken mensapen en andere primaten deze veronderstelling te bevestigen: onze grote hersenen worden routinematig gebruikt in situaties die creatieve oplossingen, En behoud van sociale integriteit in grote groepen.

Er is één probleem met deze redenering. Grote hersenen hebben veel tijd nodig om te groeien en terwijl ze dat doen, hebben ze nog steeds aanzienlijke hoeveelheden brandstof nodig (zelfs meer dan op volwassen leeftijd). Ze zijn ook aanzienlijk minder krachtig voordat ze hun uiteindelijke grootte en complexiteit bereiken. Groeiende dieren zouden dus moeten 'betalen' voor groeiende hersenen, maar zouden gedurende geruime tijd geen gebruik kunnen maken van de kracht van de hersenen.

Hersenonderzoeken bij vogels

Om deze schijnbare paradox op te lossen, hebben we besloten om weg te kijken van zoogdieren, die traditioneel worden gebruikt in hersenonderzoek – maar ook bijna uitsluitend zijn bestudeerd in de context van cognitie. In plaats daarvan doken we de vogelwereld in. Vogels zijn verbazingwekkende modellen in veel evolutionaire studies: ze zijn buitengewoon divers, hebben een breed scala aan levensstijlen en leven in bijna alle wilde habitats op aarde.

De hersengrootte van vogels is ook enorm variabel, variërend van kippen met relatief kleine hersenen en struisvogels tot enkele van de slimste soorten met grote hersenen, zoals papegaaien en kraaiachtigen.

In verhouding tot hun grote lichaamsgrootte behoren struisvogels tot de vogels met de kleinste hersenen. Shutterstock

Merk op dat we hier verwijzen naar de relatieve hersengrootte. Met andere woorden, we zijn geïnteresseerd in de grootte van de hersenen in verhouding tot het hele lichaam van het dier. Het is immers gemakkelijk om grote hersenen te hebben (in absolute termen) als je in het algemeen een groot dier bent. Dergelijke lichaamsgrootte-gerelateerde toenames in hersengrootte zouden ook niet noodzakelijkerwijs leiden tot verbeterde cognitie.

Onze analyse omvatte meer dan 1,000 vogelsoorten waarvoor we gegevens hadden over de hersengrootte. We hebben ook veel andere variabelen verzameld die mogelijk relevant zijn als potentiële aanjagers van hersengrootte: het klimaat waarin elke soort leeft; of het migrerend is of niet; hoe het zich voedt en wat zijn belangrijkste voedselbron is.

Het belangrijkste was dat we voor alle opgenomen soorten gegevens konden vinden over hoe sociaal en coöperatief ze waren, en hoeveel ouderlijke zorg ze aan hun nakomelingen gaven.

Het begint in het nest

Onze analyse onthulde dat, in combinatie met alle opgenomen variabelen, sociale factoren slechts zwak gerelateerd waren aan variatie in hersengrootte bij vogels.

Het bleek dat samenwerking en het leven in grotere groepen - omstandigheden waarvan algemeen wordt aangenomen dat ze sterk verband houden met grote en complexe hersenen - er bijna niet toe deden als oorzaken van uitzonderlijke intelligentie.

Van alle geanalyseerde soortkenmerken vertoonden alleen die direct verband houden met ouderlijke zorg en voorziening van nakomelingen sterke relaties met hersengrootte. Onze gegevens toonden aan dat soorten die hun jongen langere tijd voedden, soorten waren met enkele van de grootste hersenen (opnieuw, in verhouding tot lichaamsgrootte).

De ontwikkelingsstijl deed er ook veel toe. Vogels kunnen gemakkelijk in twee grote groepen worden verdeeld. Precociale soorten zijn soorten waar jonge exemplaren uitkomen uit eieren die al relatief goed ontwikkeld zijn (zoals kippen, eenden, ganzen), die weinig tot geen voeding nodig hebben.

Altricial-vogels worden hulpeloos geboren, maar als ze gedurende lange perioden door hun ouders worden gevoed, krijgen ze grotere hersenen. Shutterstock

Altricial-vogels daarentegen komen ernstig onderontwikkeld uit. Gewoonlijk zijn hun jongen blind, naakt en volledig afhankelijk van de zorg van hun ouders. Tot deze groep behoren enkele van de bekendste vogelgroepen die we dagelijks tegenkomen, zoals mussen, mezen, roodborstjes en vinken.

Omdat altriciale vogels relatief meer zorg van hun ouders krijgen, voorspelden we dat ze ook grotere hersenen zouden moeten kunnen ontwikkelen - een patroon dat we duidelijk zien in onze gegevens.

Zelfs als ze uitdagend zijn vanuit het oogpunt van andere bestaande hypothesen (zoals de eerder genoemde 'sociale hersenhypothese'), zijn onze resultaten heel logisch.

Zoals eerder gezegd, hersenen zijn enorme energieverbruikers. Als deze energie niet op de gebruikelijke manier kan worden geleverd (omdat een juveniel een onderontwikkelde hersenen heeft en zichzelf niet zelfstandig kan voeden), moet deze worden geleverd door voeding door de ouders.

Volgde de evolutie van het menselijk brein het vogelpad?

Onze resultaten roepen een interessante vraag op: volgde de evolutionaire geschiedenis van zoogdier- en menselijke hersenen dezelfde logica? Hangde het meer af van ouderlijke zorg dan van de uitbreiding van sociaal gedrag en coöperatieve interacties?

Waarschijnlijk wel. Er zijn aanwijzingen dat er een verband was met een grote versnelling van de evolutie van de menselijke hersengrootte groter aantal mantelzorgers en langdurige bevoorrading van jongeren tot ver in hun puberteit.

Het lijkt er ook op dat de hersengrootte van zoogdieren inderdaad wordt beperkt door de hoeveelheid energie die moeders kunnen overbrengen op hun nakomelingen tot het spenen. Als het gaat om het hebben van een groot brein, lijkt het erop dat de liefde en zorg van de ouders voor elk volgend leren komen.

Over de auteur

Szymek Drobniak, DECRA-fellow, UNSW Sydney

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

books_science