علم الأعصاب التطوري

بمرور الوقت، ظهرت عدة نقاشات ساهمت في تحديد تاريخ علم الأعصاب التطوري. أولها النقاش بين إي. جي. سانت  هيلير وجي . كوفييه حول موضوع "الخطة المشتركة مقابل التنوع". ^{[ 2 ]} جادل سانت  هيلير بأن جميع الحيوانات مبنية على خطة أو نموذج أصلي واحد ، وأكد على أهمية أوجه التشابه بين الكائنات الحية، بينما اعتقد كوفييه أن بنية الأعضاء تتحدد بوظائفها، وأن معرفة وظيفة عضو ما قد تساعد في اكتشاف وظائف أعضاء أخرى. ^{[ 2 ] [ 4 ]} وزعم وجود أربعة نماذج أصلية مختلفة على الأقل. بعد داروين، أصبحت فكرة التطور أكثر قبولًا، وكذلك  فكرة سانت هيلير عن البنى المتشابهة. أما النقاش الرئيسي الثاني فهو نقاش أرسطو حول سلم الطبيعة (scala naturae) وسلسلة الوجود الكبرى مقابل الشجرة التطورية. استندت نظرية "المقياس الطبيعي" ( scala naturae) ، التي سُميت لاحقًا بالمقياس التطوري، إلى فرضية أن العلاقات التطورية خطية أو أشبه بمقياس، بينما استندت حجة "الشجيرة التطورية" (phylogenetic bush) إلى فكرة أن العلاقات التطورية ليست خطية، بل تُشبه الشجيرة - وهو الرأي المقبول حاليًا. وتناول جدل رئيسي ثالث حجم الدماغ، وما إذا كان الحجم النسبي أم الحجم المطلق أكثر أهمية في تحديد وظيفته. في أواخر  القرن الثامن عشر، تبيّن أن نسبة حجم الدماغ إلى حجم الجسم تقل مع ازدياد حجم الجسم. ومع ذلك، في الآونة الأخيرة، ازداد التركيز على الحجم المطلق للدماغ ، إذ يتناسب مع البنى والوظائف الداخلية، ومع درجة التعقيد البنيوي، ومع كمية المادة البيضاء في الدماغ، مما يشير إلى أن الحجم المطلق مؤشر أفضل بكثير لوظيفة الدماغ. أخيرًا، هناك جدل رابع يتعلق بالانتقاء الطبيعي ( الداروينية ) مقابل القيود التطورية (التطور المنسق). من المقبول الآن أن تطور النمو هو ما يُسبب اختلافات بين الأنواع البالغة، ويؤكد علماء الأعصاب التطوريون أن العديد من جوانب وظيفة الدماغ وبنيته محفوظة عبر الأنواع. ^{[ 2 ]}

على مر التاريخ، نرى كيف اعتمد علم الأعصاب التطوري على التطورات في النظريات والتقنيات البيولوجية. ^{[ 4 ]} وقد تشكل مجال علم الأعصاب التطوري بفضل تطوير تقنيات جديدة أتاحت اكتشاف ودراسة أجزاء من الجهاز العصبي. ففي عام 1873، ابتكر سي. غولجي طريقة نترات الفضة التي سمحت بوصف الدماغ على المستوى الخلوي بدلاً من المستوى الكلي فقط. استخدم سانتياغو وبيدرو رامون هذه الطريقة لتحليل أجزاء عديدة من الدماغ، مما وسّع نطاق علم التشريح العصبي المقارن. وفي النصف الثاني من القرن التاسع عشر، مكّنت تقنيات جديدة العلماء من تحديد مجموعات الخلايا العصبية وحزم الألياف في الدماغ. في عام 1885، اكتشف فيتوريو ماركي تقنية تلوين مكّنت العلماء من رؤية التنكس المحوري المُستحث في المحاور العصبية المغلفة بالميالين. وفي عام 1950، سمحت " إجراءات نوتا الأصلية " بتحديد الألياف المتنكسة بدقة أكبر. وفي سبعينيات القرن العشرين، تم اكتشاف العديد من المؤشرات الجزيئية المتعددة التي لا تزال تُستخدم في التجارب حتى اليوم. وفي العشرين  عامًا الماضية، أصبح علم التصنيف التفرعي أداةً مفيدةً لدراسة التباين في الدماغ. ^{[ 4 ]}

تأملت رؤية أفلاطون لتطور الدماغ البشري في فكرة أن جميع البشر كانوا في الأصل سحالي، ولهم احتياجات بقاء متشابهة كالتغذية والقتال والتزاوج. في العصر الكلاسيكي ، وصف أفلاطون هذا المفهوم لأول مرة بـ "عقل السحلية" - الطبقة الأعمق وأحد الأجزاء الثلاثة لتصوره للعقل البشري ثلاثي الأجزاء. وفي القرن العشرين،  طور بيير ماكلين نظرية مماثلة حديثة للدماغ الثلاثي . ^{[ 6 ] (ص 14-16)}

أظهرت أبحاث حديثة في علم الوراثة الجزيئية أدلةً على عدم وجود اختلاف في الخلايا العصبية بين الزواحف والثدييات غير البشرية مقارنةً بالبشر. بل تفترض أبحاث جديدة أن جميع الثدييات، وربما الزواحف والطيور وبعض أنواع الأسماك، تتطور وفق نمط تنظيمي مشترك. ويعزز هذا البحث فكرة أن أدمغة البشر لا تختلف بنيويًا عن العديد من الكائنات الحية الأخرى. ^{[ 6 ] (ص 19-21)}

يشبه دماغ الزواحف دماغ الثدييات، وإن كان أبسط. ^{[ 2 ]} ورغم أن تطور ووظيفة دماغ الإنسان لا يزالان يكتنفهما الغموض، إلا أننا نعلم أنه الجزء الأكثر تغيراً في الدماغ خلال التطور الحديث. فدماغ الزواحف،  قبل 300 مليون سنة، كان مصمماً لتلبية جميع دوافعنا وغرائزنا الأساسية كالقتال والتكاثر والتزاوج.  وبعد 100 مليون سنة، تطور دماغ الزواحف ومنحنا القدرة على الشعور بالعواطف. وفي نهاية المطاف، تمكن من تطوير جزء عقلاني يتحكم في غرائزنا الحيوانية.

تُمكّن حاسة البصر الإنسان من معالجة العالم المحيط به إلى حدٍ ما. فمن خلال أطوال موجات الضوء، يستطيع الدماغ البشري ربطها بحدثٍ مُحدد. ورغم أن الدماغ يُدرك محيطه في لحظةٍ مُعينة، فإنه يتنبأ أيضًا بالتغيرات القادمة في البيئة. ^{[ 6 ] (ص 66، 72)} وبمجرد أن يُلاحظ الدماغ هذه التغيرات، يبدأ في تهيئة نفسه لمواجهة الموقف الجديد من خلال محاولة تطوير استجابة مناسبة. ويتحقق ذلك باستخدام البيانات المُتاحة لديه، والتي قد تشمل استخدام التجارب والذكريات السابقة لتكوين استجابة صحيحة. ^{[ 6 ]} مع ذلك، قد يفشل الدماغ أحيانًا في التنبؤ بدقة، مما يعني أن العقل يُدرك صورةً خاطئة. وتحدث هذه الصورة الخاطئة عندما يستخدم الدماغ ذاكرةً غير كافية للاستجابة لما يواجهه، مما يعني أن الذاكرة لا تتوافق مع الموقف الحقيقي. ^{[ 6 ] (ص 75-76)}

إن البحث حول كيفية تطور الإدراك البصري في التطور يُفهم اليوم بشكل أفضل من خلال دراسة الرئيسيات الحالية، حيث لا يمكن التأكد من تنظيم الدماغ بمجرد تحليل الجماجم المتحجرة.

يُفسّر الدماغ المعلومات البصرية في الفص القذالي، وهو منطقة تقع في الجزء الخلفي من الدماغ. يحتوي الفص القذالي على القشرة البصرية والمهاد، وهما العنصران الرئيسيان في معالجة المعلومات البصرية. وقد تبيّن أن عملية تفسير المعلومات أكثر تعقيدًا من مجرد "ما تراه هو ما تحصل عليه". إن سوء تفسير المعلومات البصرية أكثر شيوعًا مما كان يُعتقد سابقًا.

مع تطور معرفتنا بالدماغ البشري، اكتشف الباحثون أن إدراكنا البصري أقرب إلى بنية الدماغ منه إلى "صورة" مباشرة لما هو أمامنا. وهذا قد يؤدي إلى سوء فهم بعض المواقف أو العناصر في محاولة الدماغ لحمايتنا. على سبيل المثال، قد يعتقد جندي متوتر أن طفلاً صغيراً يحمل عصا هو رجل بالغ يحمل مسدساً، وذلك نتيجة لتنشيط الجهاز العصبي الودي في الدماغ، أو ما يُعرف برد فعل الكر والفر. ^{[ 6 ]}

يمكن ملاحظة مثال على هذه الظاهرة في وهم الأرنب والبطة . فبحسب طريقة النظر إلى الصورة، قد يفسرها الدماغ على أنها أرنب أو بطة. لا توجد إجابة صحيحة أو خاطئة، لكنها دليل على أن ما يُرى قد لا يكون حقيقة الموقف.

ينقسم تنظيم القشرة السمعية البشرية إلى النواة والحزام والحزام الموازي. وهذا يشبه إلى حد كبير تنظيم القشرة السمعية لدى الرئيسيات الحالية.

يتشابه مفهوم الإدراك السمعي مع الإدراك البصري إلى حد كبير. فدماغنا مُهيأ للاستجابة لما يتوقعه. تساعد حاسة السمع في تحديد موقع الفرد، كما أنها تُعطيه مؤشرات حول ما يحيط به. فإذا تحرك شيء ما، يعرف الدماغ مكانه تقريبًا، ومن خلال نبرة الصوت، يستطيع التنبؤ بما تحرك. فلو سمع شخص ما حفيف أوراق الشجر في غابة، قد يُفسر الدماغ هذا الصوت على أنه حيوان، وهو ما قد يُشكل خطرًا، ولكنه في الواقع مجرد شخص آخر يمشي. ^{[ 6 ]} يستطيع الدماغ التنبؤ بأمور كثيرة بناءً على ما يُفسره، إلا أن هذه التنبؤات قد لا تكون جميعها صحيحة.

تتوافر أدلة كثيرة على حياة معرفية ثرية لدى أقارب الرئيسيات من البشر، كما أن مجموعة واسعة من السلوكيات المحددة المتوافقة مع نظرية داروين موثقة جيدًا. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} مع ذلك، وحتى وقت قريب، تجاهلت الأبحاث الرئيسيات غير البشرية في سياق اللغويات التطورية، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن أقرب أقربائنا، على عكس الطيور التي تتعلم الأصوات، يبدو أنهم يفتقرون إلى القدرات التقليدية. من منظور تطوري، ثمة أدلة قوية تشير إلى أن الأساس الجيني لمفهوم اللغات موجود منذ ملايين السنين، كما هو الحال مع العديد من القدرات والسلوكيات الأخرى التي نلاحظها اليوم.

بينما يتفق علماء اللغويات التطورية على أن التحكم الإرادي في النطق والتعبير عن اللغة يُعدّ تطورًا حديثًا نسبيًا في تاريخ الجنس البشري، فإن هذا لا يعني أن الإدراك السمعي تطور حديث أيضًا. فقد أظهرت الأبحاث أدلة قوية على وجود مسارات عصبية محددة تربط القشرة الدماغية بتنظيم الإدراك السمعي في الدماغ. وبالتالي، تكمن المسألة في قدرتنا على محاكاة الأصوات. ^{[ 10 ]}

بغض النظر عن حقيقة أن الرئيسيات قد تكون غير مهيأة بشكل كافٍ لتعلم الأصوات، فقد أظهرت الدراسات أنها تتعلم الإيماءات وتستخدمها بشكل أفضل بكثير. وقد تطورت الإشارات البصرية والمسارات الحركية قبل ملايين السنين في تطورنا، وهو ما يبدو أحد أسباب قدرتنا المبكرة على فهم الإيماءات واستخدامها. ^{[ 11 ]}

يُظهر التطور كيف أن بيئات ومحيطات معينة ستفضل تطور وظائف معرفية محددة للدماغ لمساعدة الحيوان أو الإنسان في هذه الحالة على العيش بنجاح في تلك البيئة.

التخصص المعرفي هو نظرية تُشير إلى إمكانية توريث الوظائف المعرفية، مثل القدرة على التواصل الاجتماعي، وراثيًا عبر النسل. وهذا من شأنه أن يُفيد الأنواع في عملية الانتقاء الطبيعي. أما فيما يتعلق بدراسة هذا الأمر في سياق الدماغ البشري، فقد طُرحت نظرية مفادها أن مهارات اجتماعية محددة للغاية، إلى جانب اللغة، مثل الثقة، والضعف، والقدرة على التوجيه، والوعي الذاتي، يُمكن أن تُورَّث أيضًا عبر النسل. ^{[ 12 ]}