Under de mer än sex miljoner år sedan människor och schimpanser avvek från sin gemensamma förfader, har mänskliga hjärnor snabbt samlat på sig vävnad som hjälper till att fatta beslut och självkontroll. Men samma regioner är också mest sårbara för att minska med åldern, visar en studie 1fann som jämförde bilder av schimpanshjärnor med skanningar av mänskliga hjärnor.

Tidigare studier har visat att delar av den mänskliga hjärnan som mognar sist, såsom delar av frontalloben, är de första som visar tecken på åldrande 2, en teori som kallas "sist in, först ut". Den senaste studien visar att vissa av dessa regioner som mognar senare och är mest sårbara för åldrande också är de senast utvecklade hos människor.

Resultaten tenderar att stödja den "viktiga hypotesen att vår kortikala expansion har betalat sitt pris i åldersrelaterad nedgång", säger Rogier Mars, neuroforskare vid University of Oxford, Storbritannien. Resultaten tillkännagavs den 28 augustiVetenskapens framstegpubliceras.

Sinnekort

Forskare skapade datadrivna kartor över människor och schimpanser (Pan troglodyter) hjärnor som använder icke-invasiv magnetisk resonanstomografi (MRI) skanningar. De analyserade skanningar från 189 schimpanser i åldern 9 till 50 och 480 människor i åldrarna 20 till 74.

Sammantaget fann de att de två arternas hjärnor i allmänhet var symmetriska över båda hemisfärerna och hade många liknande kluster av anatomiska strukturer, särskilt i områden av den prefrontala cortexen. Den här regionen är involverad i komplexa kognitiva funktioner, såsom språk, arbetsminne, tidsuppfattning och beslutsfattande, säger studiens medförfattare Felix Hoffstaedter, en neuroforskare för big data vid Forschungszentrum Jülich som är baserad i Bonn, Tyskland. Skador i den här regionen är kopplade till Alzheimers och olika former av demens, säger han.

Forskarna mätte sedan hur mycket grå substans i hjärnan som krympte med tiden – ett tecken på åldrande – upp till 50 års ålder hos schimpanser och upp till motsvarande ålder på 58 år hos människor. Hos människor fann de de största nedgångarna i frontalbarken, inklusive prefrontala cortex, medan schimpanser upplevde de största nedgångarna i en central struktur involverad i vanebildning och belöningsrelaterade beteenden, striatum. Hjärnregioner relaterade till visuell bearbetning och motorik var mindre känsliga för åldrande hos båda arterna.

Snabb tillväxt

Slutligen bedömde forskarna vilka regioner i den mänskliga hjärnan som var mest utvidgade jämfört med schimpanshjärnor och jämförde skanningar av mänskliga och schimpanshjärnor av motsvarande ålder och kön. Den snabbaste evolutionära tillväxten hade skett i områden av den prefrontala cortex - en av de regioner som är mest sårbara för åldrande. En struktur gömd djupt i hjärnan involverad i bearbetning av känslor och fysiska signaler, kallad insula, visade också snabb evolutionär tillväxt och ökad risk för åldrande.

"Evolutionärt sett är de senaste, största förändringarna", säger Hoffstaedter, "där åldrandet sker starkast."

Forskarna jämförde också schimpanser med olivbabianer (Papio anubis) och rhesusmakaker (Macaca mulatta). Här fann de inget sådant samband mellan de regioner i hjärnan som upplevde snabb evolutionär expansion och de som genomgick ett accelererat åldrande, vilket tyder på att denna egenskap kan vara unik för utvecklingen av den mänskliga hjärnan.

Mars säger att det skulle vara intressant att titta på åldersrelaterade förändringar bortom nedgången i grå substans, inklusive förändringar i samband mellan hjärnregioner och genuttryck.