মস্তিষ্কের বিবর্তন
যে নীতিটি মস্তিষ্কের বিবর্তন গঠন নিয়ন্ত্রণকরে তা ভালভাবে বোঝা সক্ষম হয় নি।
মস্তিস্ক ও শরীরের আকৃতি সমানুপাতিক(সাংখ্যিক ভাবে) নয় বরং অ্যালোমেটরিক। স্তন্যপায়ীদের মস্তিস্ক এবং শরীর সাঙ্খিকভাবে আনুপাতিক নয়। ছোট দেহের স্তন্যপায়ীদের দেহের তুলনায় বড় মস্তিস্ক থাকে এবং বড় স্তন্যপায়ীদের (যেমন তিমি ) ছোট মস্তিস্ক থাকে; বৃদ্ধির ক্ষেত্রেও একই রূপ।
যদি প্রাইমেটস দের দেহের ওজনের বিপরীতে মস্তিস্কের ওজনকে রাখা যায়, নমুনা বিন্দুগুলোর রিগ্রেসন রেখা একটি প্রাইমেট প্রজাতির মস্তিস্কের ক্ষমতা নির্দেশ করতে পারে। উধাহরনস্বরূপ লিমার এই রেখার নিচে পরে যার অর্থ ওই আকৃতির একটি প্রাইমেটের কাছ থেকে আমরা বড় আকৃতির মস্তিস্ক আশা করবো। মানুষ এই রেখার বেশ উপরেই থাকে যা নির্দেশ করে মানুষ লিমার থেকে বেশি এনসেফালাইজড। বস্তুত মানুষ অন্যান্য সকল প্রাইমেট থেকে বেশি এনসেফালাইজড।
এনসেফালাইজেসন ভাগফল (EQs) নির্দেশ করতে পারে অন্যান্য স্তন্যপায়ীর তুলনায় একটি প্রজাতির কীরূপ মস্তিস্কের ক্ষমতা আছে। প্রাইমটেস এই সীমার মধ্যে সবচাইতে উচুতে অবস্থান করছে যেখানে মানুষের আইকিউ সবচাইতে বেশি। আইকিউ একটি প্রাণীর বাস্তুতান্ত্রিক শর্তের সাথে উঁচু মাত্রায় সম্পর্ক যুক্ত যেমন এর খাওয়ার আচরণ এবং কি ধরনের খাবার গ্রহণ করে। পত্র ভোজী বানরের ইকিউ ফলভোজী অথবা সর্বভুক বানরদের থেকে কম কারন যেসব বানর প্রাচুর্য(পত্র খুজে পাওয়া সহজ) থেকে খাবার গ্রহণ করে তাদের তুলনায়ে খাবার আহরন করতে বেশি পরিশ্রম করতে হয়।
মানব মস্তিস্কের বিবর্তনের ইতিহাস প্রাথমিক ভাবে দেখায় যে দেহের আকারের তুলনায় প্রথম দিকের প্রাইমেট হোমিনিড এবং শেষ পর্যন্ত হোমো সেপিয়েন্সে বিবর্তনে একটি বড় মস্তিস্ক থাকে। ৩ গুন বৃদ্ধির সাথে ২ মিলিয়ন বছর আগে থেকে মানুষের মস্তিস্কের আকার বড় হতে শুরু করছে। প্রথম দিকের অস্ট্রালপথেসিয়ান মস্তিস্ক শিম্পাঞ্জীর মস্তিস্ক থেকে কিছু পরিমাণ বড় ছিল। বৃদ্ধিটি দেখা যায় মানব মস্তিস্কের আয়তন মানব বিবর্তনের সময়সীমার সাথে সাথে বাড়তে থাকে (দেখুন হোমিনিনাই), শুরু হয় প্রায় ৬০০ সেমি "হোমো হিবিলিস" থেকে ১৭৩৬ সেমি তে "হোমো নেয়ান্ডারথালেন্সিস" পর্যন্ত যেটি হচ্ছে হোমিনিডের সবচাইতে বড় আকৃতির মস্তিস্ক। মস্তিষ্কের আকার বৃদ্ধিতে নেয়ান্ডারথেলস শীর্ষস্থানে; তারপর থেকে মস্তিষ্কের আকারের গড় মাপ কমতে শুরু করেছে গত ২৮,০০০ বছর ধরে। পুরুষ মস্তিষ্ক ১,৫০০ সেমি থেকে কমে ১,৩৫০ সেমি হয়েছে যেখানে মহিলাদের মস্তিষ্ক একই আপেক্ষিক অনুপাতে সঙ্কুচিত হয়েছে।
যাইহোক এই নিয়ে তর্ক করা হয় যে, মানুষের মস্তিষ্কের বিবর্তনের জন্য আরেকটি অপরিহার্য উপাদান হচ্ছে পুনর্বিন্যাস (হফম্যান এবং অন্যান্যরা ২০০৪)। বড় মস্তিস্কে বেশি তারের প্রয়োজন তবে বেশি তার অদক্ষ হয়ে যেতে পারে(হফম্যান ২০০১)। তাই মস্তিষ্ক পরিচিত হয়েছে এর দক্ষতার জন্য। তার পরেও নেয়ান্ডারথেলস দের শরীরের গড় মাপ বড় ছিল যা মস্তিষ্কের বড় আকারকে নির্দেশ করে। (দেখুন মস্তিস্কের এর সাথে দেহের অনুপাত)।
জীবাশ্ম রেকর্ড থেকে বিজ্ঞানীরা আবিষ্কার করতে পারেন যে প্রথম মস্তিষ্কের গঠন হাজির হয় কৃমিতে ৫০০ মিলিয়ন বছর আগে। পশ্চাৎ মস্তিস্কের কাজ জীবাশ্ম রেকর্ডে পাওয়া যায় যার মধ্যে অন্তর্ভুক্ত শ্বাস প্রশ্বাস, হৃদ স্পন্দন নিয়ন্ত্রণ, ভারসাম্য, মৌলিক মোটর গতিবিধি এবং দক্ষতা আনয়ন। ইঁদুর,মুরগি, বানর এবং বনমানুষের মস্তিষ্কের বিবর্তন প্রবণতার একটি সমীক্ষা অনুযায়ী সিদ্ধান্তে আসেন যে বেশি বিবর্তিত প্রজাতি মৌলিক আচরণের জন্য দায়ী কাঠামো সংরক্ষণে ঝোঁক দেখা যায়। এর মানে এই যে বিবর্তন হচ্ছে বেশি থেকে বেশি পরিশীলিত কাঠামো অর্জন প্রক্রিয়া, কেবল সাধারণভাবে দীর্ঘ সময়ের বিভিন্ন কাঠামো সংযোযন এর ফলাফল নয়। একটি দীর্ঘ মেয়াদী গবেষণায় মানুষের মস্তিষ্কের সাথে আদিম মস্তিষ্ক তুলনা দেখা যায় আধুনিক মানুষের মস্তিষ্কের রয়েছে আদিম মস্তিস্কের পশ্চাৎ অংশ –যা বেশিরভাগ স্নায়ুবিজ্ঞানী বলেন প্রোটপটেলিয়ান মস্তিস্ক।. মস্তিষ্কের এই অংশের উদ্দেশ্য এই যে মৌলিক হোমিওস্টেটিক কাজ বজায় রাখা। পন্স এবং
মেডুলা সেখানে পাওয়া প্রধান গঠন। পশ্চাৎ মস্তিস্ক দেখার ২৫০ মিলিয়ন বছর পর মস্তিস্কের নতুন অঞ্চলের উন্নতি হয়েছে। এই অঞ্চল পেলিওমামালিয়ান নামে পরিচিত, যার প্রধান অংশ গুলো হচ্ছে হিপোকাম্পি এবং এমিগডালা প্রায়ই হিসাবে উল্লেখ করা লিম্বিক প্রক্রিয়া নামে। লিম্বিক প্রক্রিয়া আরো জটিল কাজ নিয়ন্ত্রণ করে যার মধ্যে আছে মানসিক, যৌন এবং যুদ্ধ আচরণ।
এই ব্রেইনস্টেম এবং লিম্বিক প্রক্রিয়া মূলত নিউক্লি এর উপর নির্ভর করে যা মূলত শক্তভাবে বস্তাবন্দী নিউরোন এবং এক্সন তন্তু যা একে অপরকে যুক্ত করে এবং অনন্যা স্থানেও। অন্য দুটি প্রধান মস্তিষ্ক অঞ্চল ( সেরেব্রাম এবং সেরেবেলাম) একটি করটিকাল স্থাপত্যের উপর ভিত্তি করে। কর্টেক্সের বাইরের পরিধিতে নিউরোন কয়েক মিলিমিটার পুরু স্তর আকারে বিন্যস্ত থাকে (যার সংখ্যার তারতম্য ঘটে প্রজাতির এবং কাজ অনুযায়ী)। এখানে অ্যাক্সন থাকে যা স্তরের মধ্য দিয়ে চলাচল করে তবে অধিকাংশ অ্যাক্সনের ভর নিজেদের নিউরোন থেকে নীচে। যেহেতু করটিকাল নিউরোন এবং তাদের অধিকাংশ আক্সন তন্তুকে স্থানের জন্য প্রতিযোগিতা করতে হয় না করটিকাল কাঠামো আকার পরিবর্তন করতে পারে পারমাণবিক গুলোর তুলনায় আরো বেশী সহজে। কর্টেক্সের একটি প্রধান বৈশিষ্ট্য হচ্ছে এটি পৃষ্ঠ এলাকার সঙ্গে তুল্য হয়, এটি "আরও" মাপসই হতে পারে মস্তকে কুণ্ডলীর পরিচয় ঘটিয়ে, একই ভাবে যেভাবে কটি ডিনার ন্যাপকিন স্তূপে পরিণত করা যায় কাচের মধ্যে স্টাফ দ্বারা । কুণ্ডলীর মাত্রা সাধারণত বৃহত্তর বেশি বিবর্তিত প্রজাতিতে, যা বর্ধিত পৃষ্ঠ এলাকা থেকে উপকৃত হয়।
মানুষের মধ্যে এই লঘুমস্তিষ্ক বা "ছোট মস্তিষ্ক" ব্রেইনস্টেম এর পিছনে এবং সেরেব্রাম এর অসিপিটাল লোব এর নীচে থাকে। তার উদ্দেশ্যের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত আছে অনুভূতি মোটরের কাজের সমন্বয় এবং এটা হতে পারে এটি কিছু জ্ঞানীয় কাজে জড়িত যেমন ভাষা। মানুষের সেরেবেলার কর্টেক্স সুন্দরভাবে কুণ্ডলী পাকানো সেরিব্রাল কর্টেক্স এর থেকে অনেক বেশি পরিমাণে। এর ভিতরের আক্সন তন্তুর নলকে বলা হয় "আরবর ভিটে" অথবা জীবন বৃক্ষ।
মস্তিষ্কের যে এলাকায় সর্বাধিক পরিমাণ সাম্প্রতিক বিবর্তনীয় পরিবর্তন হয়েছে তাকে সেরেব্রাম অথবা নিওকর্টেক্স বলা হয়। সরীসৃপ এবং মাছে এই এলাকাকে বলা হয় পেলিয়াম এবং ছোট ও সহজ আপেক্ষিক শরীরের ভর এর তুলনায় যা স্তন্যপায়ী প্রাণীতে পাওয়া যায়। গবেষণা অনুযায়ী সেরেব্রাম প্রথম উন্নত হয় প্রায় ২০০ মিলিয়ন বছর আগে। এটা উচ্চতর জ্ঞানীয় কাজের জন্য দায়ী - যেমন ভাষা, চিন্তা ও সংশ্লিষ্ট ধরনের তথ্য প্রক্রিয়াকরণ। এটি প্রক্রিয়াকরণের জন্য সংজ্ঞাবহ ইনপুটের জন্য দায়ী (থ্যালামাস অংশের সাথে, লিম্বিক প্রক্রিয়ার একটি অংশ যে একটি তথ্য রাউটার হিসেবে কাজ করে)। এর অধিকাংশ কাজ হচ্ছে অবচেতন, যা হচ্ছে সচেতন মন দ্বারা পরিদর্শনের জন্য বা হস্তক্ষেপ করার জন্য পাওয়া যায় না। নিও কর্টেক্স লিম্বিক প্রক্রিয়ার একটি বিবরণাদি বা বিকাশ বা কাঠামো যা দ্বারা এটি শক্ত ভাবে সংযুক্ত।
ভিভো চৌম্বকীয় অনুরণন ইমেজিং (MRI) এবং টিস্যু নমুনা ব্যবহার করে বিভিন্ন করটিকাল থেকে নমুনা সদস্যদের প্রতিটি হোমিনএড প্রজাতির বিশ্লেষণ করা হয়েছে। প্রতিটি প্রজাতির নির্দিষ্ট এলাকায় হয় ছিল অপেক্ষাকৃত বড় বা সংকুচিত যা নিউরাল সংগঠনের বর্ণনা করতে পারে। করটিকল এলাকার মধ্যে বিভিন্ন আকার দেখাতে পারে নির্দিষ্ট অভিযোজন, কার্যকরী বিশেষায়ন এবং বিবর্তনীয় ঘটনার পরিবর্তনে কিভাবে হোমিনএড মস্তিষ্ক সংগঠিত হয়। প্রথম দিকের ভবিষ্যদ্বাণীতে এটা মনে করা হত যে মস্তিষ্কের একটি বড় অংশ, ফ্রন্টাল লোব সাধারণত আচরণ এবং সামাজিক মিথস্ক্রিয়ার প্রতি অনুগত, হোমিনএড এবং মানুষের মধ্যে আচরণ পার্থক্যের পূর্বাভাস করে। সুনামহানি এই তত্ত্ব ছিল প্রমাণ যা সমর্থন করতো ফ্রন্টাল লোব উভয় মানুষ এবং হোমিনএড এর ক্ষতি অসামঞ্জস্যপূর্ণ সামাজিক এবং মানসিক আচরণ দেখায়; এইভাবে এই আদল মানে হল যে ফ্রন্টাল লোব খুব সম্ভবত পুনর্গঠনের নির্বাচনের জন্য ছিল না। এর পরিবর্তে, এটা এখন বিশ্বাস করা হয় যে বিবর্তন মস্তিস্কের অন্যান্য অংশে ঘটেছে যা নিশ্চিত? ব্যাবহারের সাথে খুবই কঠোরভাবে যুক্ত। পুনর্গঠন যা সংঘটিত হয়েছে বলে মনে করা হয় আয়তনের তুলনায় আরো সাংগঠনিক; যেখানে মস্তিষ্কের আয়তন ছিল অপেক্ষাকৃত একই কিন্তু সারফেস শারীর বৈশিষ্ট্যের নির্দিষ্ট ল্যান্ডমার্ক অবস্থান উদাহরণস্বরূপ লুনেট সুল্কাস নির্দেশ করে যে মস্তিস্ক একটি স্নায়বিক পুনর্গঠনের মাধ্যমে হয়েছে। এখানে আরও প্রমাণ রয়েছে যে প্রথম দিকের হোমিনিন বংশ একটি নিস্তব্ধ সময়ের মধ্য দিয়ে গেছে, যা নিউরাল পুনর্গঠনের ধারণাকে সমর্থন করে।
প্রথমদিকের মানুষ ও হোমিনিন্স এর দাঁতের জীবাশ্ম রেকর্ড দেখায় যে অপূর্ণাঙ্গ হোমিনিন সাথে অস্ট্রালোপথেসিয়ান এবং "হোমো"সদস্য প্রকাশ করে যে এই প্রজাতি গুলোর একটি নিস্তব্ধ কাল আছে (বউন এবং অন্যান্যরা ১৯৮৭)। একটি নিস্তব্ধ সময় হচ্ছে একটি সময় যেখানে প্রাপ্তবয়স্ক দাঁতএঁর কোন ডেন্টাল উদ্গিরন ঘটে নি; এই সময়ে সন্তানের সামাজিক কাঠামো এবং উন্নয়ন সংস্কৃতিতে আরোও অভ্যস্ত হয়ে যায়। এই সময় সন্তানকে একটি অতিরিক্ত সুবিধা দেওয়া হয় অন্যান্য হোমিনোয়েডস এঁর উপর, কয়েক বছর বক্তৃতার উন্নয়ন এবং একটি সম্প্রদায়ের মধ্যে সহযোগিতা করার শিক্ষাতে নিষ্ঠাবান হয়। এই সময়কে আরও আলোচনা করা হয় এন্সেফালাইজেসন এর সম্পর্কের সাথে। এটা আবিষ্কৃত হয়েছিল যে শিম্পাঞ্জির এই নিরপেক্ষ ডেন্টাল সময় ছিল না এবং সুপারিশ করে যে একটি নিস্তব্ধ সময় ঘটেছে প্রথম দিকের হোমিনিন বিবর্তনে। স্নায়বিক পুনর্গঠনের মডেল ব্যবহার করে প্রস্তাব করা যেতে পারে এই সময়ের জন্য কারণ ডাবকৃত মধ্যম শৈশব,সম্ভবত উন্নত খোরাক ক্ষমতার জন্য তারতম্যপূর্ণ মৌসুমী পরিবেশে। মানুষের দাঁতের উন্নয়ন কটাক্ষপাত বুঝতে আচরণ ও জীববিজ্ঞান কিছুটা দেখছি।
শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের হাওয়ার্ড হিউজেস মেডিকেল সেন্টারের সিনিয়র লেখক ব্রুস লাহন এবং তার সহকর্মীরা প্রস্তাব করেন যে মানব মস্তিষ্কের আকার নিয়ন্ত্রণ করার জন্য নির্দিষ্ট জিন আছে। মস্তিষ্কের বিবর্তনে এই জিন গুলো ভূমিকা চালিয়ে যাচ্ছে যা অর্থপ্রকাশ করে যে মস্তিষ্ক অভিব্যক্ত অব্যাহত রেখেছে। গবেষকরা গবেষণা শুরু করেন ২১৪ টি জিন নির্ধারণ করে যারা মস্তিষ্কের উন্নয়নে জড়িত ছিল। এই জিনগুলো নেয়া হয়েছিল মানুষ, মেকাকুস, এবং ইঁদুর থেকে। লাহন এবং অন্যান্য গবেষকরা ডিএনএ সিকোয়েন্স প্রোটিন পরিবর্তন সৃষ্টিকারী পয়েন্ট নোট করেন। তারপর এই ডিএনএ পরিবর্তন গুলো সেই সময়ের মাপে দেয়া হয় যেই সময়ে তাদের এই পরিবর্তন ঘটে। তথ্য দেখায় যে মানব মস্তিষ্কের জিন অন্য প্রজাতির তুলনায় অনেক দ্রুত বিবর্তিত হয়। একবার এই জিনোমিক প্রমাণ অর্জিত হয়েছিল, লাহন এবং তার দল নির্দিষ্ট জিন বা জিনগুলো যা অনুমতি দেয় বা এমনকি এই দ্রুত বিবর্তনকে নিয়ন্ত্রিত করে তাদের খুজে বের করার সিদ্ধান্ত নেয়। মানব মস্তিষ্কের বিকাশে দুটি জিন খুঁজে পাওয়া যায় যারা আকার নিয়ন্ত্রণ করে। এই হীন গুলো হল মাইক্রো সেফালিন এবং অস্বাভাবিক স্পিন্ডল এর মত মাইক্রোসেফালি(এএসপিএম)। শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা নির্ধারণ করতে সক্ষম হয়েছিলেন যে নির্বাচন চাপের অধীনে এই উভয় জিন উল্লেখযোগ্য ডিএনএ ক্রম পরিবর্তন দেখিয়েছে। লাহনের পূর্বের গবেষণায় দেখা গেছে মাইক্রোসেফালিন অভিজ্ঞতা অর্জন করেছে দ্রুত বিবর্তনের প্রাইমেট বংশের সাথে যা শেষ পর্যন্ত হোমো স্যাপিয়েন্সের উত্থান করে। মানুষের উত্থানের পরে মাইক্রোসেফালিন হয়তো কটি ধীর বিবর্তন হার প্রদর্শন করছে। বিপরীতভাবে এএসপিএম মানুষের বিবর্তন পরবর্তী বছরগুলোতে দেখিয়েছে তার সবচেয়ে দ্রুত বিবর্তন একবার যখন শিম্পাঞ্জি এবং মানুষের মধ্যে বিপথগমন ঘটেছে ।
প্রতিটি জিন সিকোয়েন্স নির্দিষ্ট পরিবর্তনের মাধ্যমে গিয়েছে যা পূর্বপুরুষের আত্মীয় থেকে মানুষের বিবর্তন ঘটায়। এই পরিবর্তন নির্ধারণ করার জন্য লাহন এবং তার সহকর্মীরা একাধিক স্তন্যপায়ী থেকে ডিএনএ সিকোয়েন্স ব্যবহার করেন এবং তারপর তুলনা মানুষের সঙ্গে বিপরীত ক্রমে করেন। নিম্নলিখিত এই ধাপে গবেষকরা পরিসংখ্যানগতভাবে বিশ্লেষণ করেন প্রাইমেট এবং মানুষের ডিএনএ এর মধ্যে পার্থক্য এবং সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে পার্থক্য ছিল প্রাকৃতিক নির্বাচনের কারণে। এই জিনের ডিএনএ সিকোয়েন্সে পরিবর্তন সঞ্চিতভাবে একটি প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা এবং উচ্চ উপযোগিতা সৃষ্টি করে অন্যান্য স্তন্যপায়ী প্রাণীর সাথে। এই তুলনামূলক সুবিধা একটি বড় মস্তিষ্কের আকারের সঙ্গে মিলিত হয় যা পরিণামে মানুষের মনকে একটি উচ্চ জ্ঞানীয় সচেতনতা দান করে।