Около 1,75 миллиона лет назад произошла революционная инновация в технологии каменных орудий, когда первые люди перешли от изготовления простых олдовских чешуйчатых и галечных инструментов к производству двусторонних инструментов определенной формы, таких как ашельские ручные топоры и тесаки. Считается, что этот прогресс отражает эволюционное изменение интеллекта и языковых способностей.Однако понимание связи между эволюцией мозга и познанием является сложной задачей, потому что невозможно наблюдать активность мозга вымерших людей.
Новаторский подход к этой задаче заключается в объединении современных методов нейробиологии и материальных артефактов из археологических данных.Чтобы понять изменения мозга, которые могли развиться вместе с прогрессом в использовании инструментов, исследователи в области нейроархеологии — из Школы психологии Университета Восточной Англии (UEA), Института каменного века при Университете Индианы и Департамента антропологии в Университете Айовы — изучали мозговую активность современных людей, когда они учатся делать олдовские и ашельские каменные орудия труда.Чтобы проверить, влияет ли обучение с помощью языка на то, какие мозговые сети задействованы в изготовлении каменных орудий, 15 из 31 участника научились стучать по камню с помощью устных инструкций, просматривая видео о руках опытного мастера во время индивидуальных тренировок.
Остальные 16 участников учились с помощью невербальных инструкций, используя те же видеоролики, но с выключенным звуком.Исследователи обнаружили, что координации визуального внимания и сетей управления двигателем было достаточно, чтобы удалить простые чешуйки для инструментов Олдуана.
Но производство ашельских инструментов потребовало интеграции зрительной рабочей памяти, слуховой и сенсомоторной информации и комплексного планирования действий — тех же областей мозга, которые активируются в современной игре на фортепиано. Эти результаты, опубликованные в журнале Nature Human Behavior, являются крупным шагом вперед в понимании эволюции человеческого интеллекта.Ведущий автор доктор Шелби Патт из Института каменного века сказал: «Эта работа предлагает новое понимание доисторического познания с использованием передовой техники нейровизуализации, которая позволяет людям выполнять сложные действия, пока мы измеряем локализованную активность мозга.
«Исследование выявляет ключевые сети мозга, которые могут лежать в основе сдвига в сторону более человеческого интеллекта около 1,75 миллиона лет назад. Мы думаем, что это стало поворотным моментом в эволюции человеческого мозга, приведшим к эволюции нового вида человека. "Исследователи также сообщили, что мозговые сети, специализированные на языке у современных людей, активировались только во время производства ашельских орудий труда, когда участники научились делать орудия в условиях вербального обучения. Поскольку 1,75 миллиона лет назад язык, вероятно, был недоступен, это говорит о том, что ашельское производство орудий труда не сильно зависело от эволюции языковых центров в мозге.
Соавтор, профессор Джон Спенсер из UEA, сказал: «Наши результаты не полностью совпадают с предыдущими утверждениями о совместной эволюции языка и производства каменных орудий. Существует большая поддержка идеи о том, что сети рабочей памяти и слухово-визуальной интеграции заложили основу для достижения в области каменного орудия труда.
«Удивительно, что те же самые сети мозга сегодня позволяют современным людям вести себя так, как умело играть на музыкальном инструменте».Предыдущие исследования пытались смоделировать раннее изготовление инструментов, например, показывая участникам изображения производства инструментов, а затем наблюдая за мозговой активностью.
Это первое нейровизуализационное исследование, проведенное в Университете Айовы, с использованием передового метода — функциональной спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне (fNIRS) — чтобы позволить исследователям отслеживать изменения в активности мозга в реальном времени, когда участники выполняли эти два типа каменные инструменты.Подводя итоги исследования, соавтор исследования профессор Роберт Францискус из Университета Айовы сказал: «Когда и как люди стали исключительно умными и использующими язык видами, какими мы являемся сегодня, — все еще остается большой загадкой.
Мы обнаружили, что появление типа Набор каменных инструментов более сложной формы в археологических записях ознаменовал важный когнитивный сдвиг, когда наши предки начали думать и действовать как люди, а не как обезьяны."Понимание некоторых из важнейших вопросов эволюции человека — когнитивной эволюции и ее связи с появлением языка — в этом исследовании было бы трудно, если не невозможно, без междисциплинарного подхода к исследованиям, который проект был основан ".