پژوهشگران با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و اسکن ام‌آرآی، توانسته‌اند دقیق‌ترین نمونه‌ی مغز نئاندرتال‌ها تا به امروز را بازسازی کنند. این مغز بازسازی‌شده می‌تواند بینش جدیدی در مورد توانایی‌های اجتماعی و شناختی عموزاده‌های منقرض‌شده ما در اختیار پژوهشگران قرار دهد و به یکی از ابهام‌انگیزترین سؤالات پیش روی پژوهشگران پاسخ دهد؛ اینکه این خصوصیات چه نقشی در انقراض این گونه‌ی انسان داشته‌اند؟
پژوهش جدیدی که در نشریه‌ی Scientific Reports منتشر شده است، نشان می‌دهد که تفاوت مهمی در عملکرد شناختی و عصبی مغز هومو ساپینس‌ها (انسان‌های مدرن کنونی) و نئاندرتال‌ها موجب تفاوت‌های رفتاری در این دو گونه‌ی انسان و در نتیجه منجر به شرایطی شده است که انسان‌های مدرن از لحاظ آناتومی نسبت به نئاندرتال‌ها برتری داشته باشند.
پژوهشگران برای رسیدن به این نتیجه، در یکی از نخستین پژوهش‌ها در نوع خود، جمجمه‌ی هومو ساپینس‌ها و نئاندرتال‌ها را با هم مقایسه کردند. اما از آنجایی که هیچ شواهد باستان‌شناسی در این زمینه در دست نیست و شکل و اندازه مغز نمی‌تواند به‌طور قطع ظرفیت شناختی و رفتار را تعیین کند، مسئله‌ی انقراض نئاندرتال‌ها هنوز هم حل‌نشده باقی می‌ماند.
داستان نئاندرتال‌ها، از زمان کشف اولین اسکلت این گونه در سال ۱۸۲۹ تاکنون، دیرینه‌انسان‌شناسان را به خود مشغول کرده است و با وجود سال‌ها پژوهش و گمانه‌زنی در این خصوص، هنوز هم دانشمندان مطمئن نیستند برای نئاندرتال‌هایی که به مدت ۲۰۰ هزار سال (بیشتر آن در عصر یخبندان) در اروپا و آسیا زندگی می‌کردند، چه اتفاقی افتاده است. در همین حال، دانشمندان در مورد دلیل موفقیت هومو ساپینس‌ها هم مطمئن نیستند. اکنون پژوهشگران با بررسی جدید خود می‌خواهند به این موضوع پاسخ دهند که چه تفاوتی موجب موفقیت یک گونه و انقراض گونه دیگر شده است؟
شايد این تفاوت در چگونگی سازگاری دو گونه نسبت به شرایط محیطی و آب و هوایی به‌سرعت در حال تغییر بوده یا شاید این مسئله مرتبط به اختلافات‌های فنی، اجتماعی، اقتصادی یا تفاوت در نوع و نحوه‌ی تغذیه و شکار این دو گونه بوده است. ممکن است نئاندرتال‌ها مهارت‌های ارتباطی کم‌تر یا محدودتری نسبت به انسان‌های مدرن داشته‌اند یا توسط هومو ساپینس‌ها منقرض شده‌اند. هیچ کدام از این نظریه‌ها بر دیگری ارجحیت ندارد؛ چرا که دلیل نهایی هنوز نامشخص است.
مقایسه شکل مغز بین نئاندرتال‌ها، هومو ساپینس‌های اولیه و هومو ساپینس‌های مدرن
شاید فرضیه وجود تفاوت‌های رفتاری، بتواند یکی از دلایل اختلاف بین هومو ساپینس‌ها و نئاندرتال‌ها باشد. اکنون گروهی از دانشمندان به رهبری نوامیشی اوگیهارا از دانشگاه کیئو در ژاپن، مدلی از مغز نئاندرتال‌ها و هومو ساپینس‌های اولیه (به لحاظ آناتومی) را بازسازی و به وسیله‌ی آن، اختلافات شناختی و عصبی این دو گونه‌ی انسان را بررسی کرده‌اند. دانشمندان پیش از این هم تفاوت‌های مغز نئاندرتال و انسان مدرن را تجزیه و تحلیل کرده بودند؛ اما این اولین پژوهشی است که در آن مغزهای دو گونه به‌منظور نشان دادن تفاوت‌های عملکردی کاملا بازسازی می‌شود. در واقع دانشمندان جمجمه‌های زیادی از نئاندرتال‌ها در اختیار داشته‌اند؛ اما هیچ کدام از این جمجمه‌ها حاوی مغز نبوده و به همین دلیل، پژوهش در این زمینه بسیار دشوار است. بهترین گزینه در این حالت، بهره بردن از جمجمه‌های فسیلی و بررسی شکل، اندازه و جهت‌گیری مغز نئاندرتال‌ها است.
برای انجام این پژوهش، اوگیهارا و همکارانش، با استفاده از جمجمه‌های چهار نئاندرتال و چهار هومو ساپینس اولیه (جمجمه‌های مورد استفاده بین ۱۳۵ هزار تا ۳۲ هزار سال قدمت داشتند) مدل‌های سه‌بعدی از مغز آن‌ها ساختند. این مدل‌های سه‌بعدی به دانشمندان امکان بازسازی و تجسم نواحی خاکستری و سفید مغز به همراه مایع مغزی نخاعی داد. آن‌ها سپس با استفاده از مجموعه‌ی بزرگ اطلاعات پروژه هیومن کنکتوم (Human Connectome) به‌طور خاص اسکن ام‌آرآی مغز بیش از ۱۱۸۰ نفر انسان متوسط را مدل‌سازی کردند تا پایه‌ای برای پژوهش و تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای در اختیار داشته باشند.
پژوهشگران با استفاده از این روش، تفاوت‌های قابل توجهی در ریخت‌شناسی مغز کشف کردند. نئاندرتال‌ها جمجمه‌های بزرگ‌تری داشتند و در نتیجه به‌طور کل دارای حجم مغز بزرگ‌تری بودند؛ اما هومو ساپینس‌ها، مخچه (بخشی از مغز که وظیفه‌ی هماهنگی حرکات، تعادل، بینایی، یادگیری، زبان و خلق و خوی را بر عهده دارد) نسبتا بزرگ‌تری دارند. انسان‌های مدرن همچنین دارای یک ناحیه کوچک پس‌سری در مخچه هستند که به چشم متصل است.
پژوهشگران با توجه به این تفاوت‌ها، نتیجه گرفتند که بین این دو گونه اختلافاتی از لحاظ انعطاف‌پذیری شناختی (یعنی یادگیری، سازگاری و تفکر خارج از چارچوب)، توجه، پردازش زبانی و حافظه کوتاه و بلند مدت وجود دارند. آن‌ها نتیجه گرفتند که هومو ساپینس‌ها نسبت به نئاندرتال‌ها دارای توانایی‌های شناختی و اجتماعی و ظرفیت حافظه بلند‌مدت و پردازش زبانی بیشتری هستند.
لانا روک، دانشجوی دکترا در برنامه علوم شناختی دپارتمان انسان‌شناسی دانشگاه ایندیانا، به گیزمودو گفت:
پژوهشگران این تیم، تفاوت‌های چشمگیری بین مغز نئاندرتال و مغز انسان مدرن پیدا کرده‌اند؛ به‌خصوص در زمینه‌هایی که مغز ما به ظرفیت‌های زبانی، همکاری اجتماعی و حافظه مرتبط است. از آنجایی که این موارد رفتارهای قابل تطبیقی هستند که در انسان گسترش یافته‌اند، بررسی تفاوت مغز بین گونه‌های مختلف انسان، پژوهشی فوق‌العاده جالب توجه است.
روک که در پژوهش جدید شرکت نداشته است، می‌گوید این امر در مورد نئاندرتال‌ها بسیار جالب توجه است؛ چرا که این دو گونه در واقع با یکدیگر تعامل داشتند و دلیل تفاوت شناختی، می‌تواند فرضیه‌ای بزرگ برای دلیل انقراض نئاندرتال‌ها باشد.
پژوهشگران در این پژوهش نتیجه‌گیری کردند:
اختلاف در ساختار عصب شناختي مخچه ممکن است منجر به اختلاف در توانايي شناختي و اجتماعي بين دو گونه شده باشد. در نتیجه، در نئاندرتال‌ها توانایی انطباق با محیط در حال تغییر با نوآوری محدود بوده و این تفاوت روی احتمال بقای آن‌ها تأثیر گذاشته است.
کاری.ال آلن، عصب‌شناسی از دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، می‌گوید پژوهش جدید گامی فوق‌العاده برای افزایش دانش ما در مورد عملکرد مغز انسان‌های منقرض شده است. اما قبل از اینکه بتوانیم تأثیرات تکاملی این تفاوت‌ها را بین نئاندرتال‌ها و انسان‌های مدرن تفسیر کنیم، نیاز به پژوهش‌های بیشتری در زمینه‌ی ارتباط بین اندازه مغز، شکل و عملکرد داریم.
بازسازی کامپیوتری مغز نئاندرتال‌ها با نواحی هایلایت (پایین) و مغز هومو ساپینس‌ها (قسمت وسط)
آلن به گیزمودو گفت:
پژوهشگران فرض را بر این گذاشته‌اند که مغز بزرگ‌تر، عملکرد بهتری دارد و شکل سطح مغز هم می‌تواند اندازه اجزای مغز را نشان دهد. یکی از مواردی که باید در نظر داشت این است که شکل کلی مغز تقریبا مرتبط به چندین عامل است و برخی از این عوامل، احتمالا تأثیر کمی در عملکرد شناختی دارند. به‌عنوان مثال، اندازه و شکل مغز تا حدودی محدود به اندازه بدن و شکل اسکلت صورت است. بنابراین ارزیابی ارتباط بین شکل و اندازه مغز و عملکرد شناختی دشوار است.
در حقیقت، این مفهوم که ما می‌توانیم ظرفیت‌های شناختی و رفتاری را با مدل‌سازی شکل مغز، مشخص کنیم، در بهترین حالت، یک فرضیه‌ی بدون نقطه اتکا است.
روک گفت:
احتمالا این مهم‌ترین سؤال محسوب می‌شود، زیرا موضوع امروز بسیار پیچیده‌تر است: وقتی جمجمه و مغز آن‌ها را در اختیار دارید، چه چیزی در در مورد ظرفیت‌های شناختی گونه آن‌ها می‌دانید؟ اگر چه پژوهشگران ادعا می‌کنند که حجم مخچه به افزایش عملکرد اجرایی، از جمله توجه، مهارت، درک و خلاقیت و حافظه کاری مرتبط است، اما از آنجایی که اطلاعات هیومن کنکتوم تنها متشکل از نمونه‌های بزرگسالان سالم است، نمی‌تواند در مورد افرادی افراد با مخچه کوچک‌تر قابل اتکا باشد.
در نهایت اینکه، باید بدانیم تجزیه و تحلیل‌هایی از این دست، نمی‌تواند چیزی در مورد فرهنگ، سنت شفاهی و رفتارهای اجتماعی نئاندرتال‌ها به ما بگوید و اینکه آیا آن‌ها واقعا در مقایسه با هومو ساپینس‌ها از عملکرد و ظرفیت شناختی کمتری برخوردار بوده‌اند یا برعکس. در عین حال، این پژوهش جدید نمی‌تواند به‌تنهایی نقش این اختلافات را در انقراض نئاندرتال‌ها را نشان دهد؛ چرا که بدون اطلاعات بیشتر، مانند شواهد باستان‌شناسی یا ژنتیکی، مسئله انقراض نئاندرتال‌ها هنوز حل نشده است.
روک در این مورد گفت:
این پژوهش جدید، یکی از اولین تلاش‌ها برای تخمین سطوح مغزی و آناتومی گونه‌های انسانی منقرض‌شده به وسیله‌ی مدل‌های سه‌بعدی کامپیوتری است و به همین جهت، اهمیت زیادی دارد.