Chúng ta có thể quan sát hoạt động não của loài người đã tuyệt chủng. Nhưng chúng ta có thể quan sát bộ não hiện đại làm những việc mà tổ tiên xa xôi của chúng ta đã làm để tìm manh mối cho cách bộ não của họ hoạt động.
Những mảnh đá đang bay, nhưng vùng não nào đang bắn? Hình ảnh qua Shelby S. Putt.
Bởi Shelby Putt, đại học Indiana
Làm thế nào mà con người trở nên thông minh như vậy, và điều này xảy ra khi nào? Để gỡ rối câu hỏi này, chúng ta cần biết thêm về trí thông minh của tổ tiên loài người sống cách đây 1,8 triệu năm. Chính tại thời điểm này, một loại công cụ bằng đá mới đã xuất hiện và bộ não của con người có kích thước gần gấp đôi.
Một số nhà nghiên cứu cho rằng công nghệ tiên tiến hơn này, cùng với bộ não lớn hơn, ngụ ý mức độ thông minh cao hơn và thậm chí có thể là những dấu hiệu đầu tiên của ngôn ngữ. Nhưng tất cả những gì còn lại từ những con người cổ đại này là hóa thạch và công cụ bằng đá. Không có quyền truy cập vào cỗ máy thời gian, nó khó có thể biết được những đặc điểm nhận thức mà những người đầu tiên này sở hữu, hoặc nếu họ có khả năng ngôn ngữ. Khó khăn - nhưng không phải là không thể.
Bây giờ, nhờ vào công nghệ hình ảnh não tiên tiến, nhóm nghiên cứu liên ngành của tôi đang tìm hiểu xem tổ tiên chế tạo công cụ ban đầu của chúng ta thông minh đến mức nào. Bằng cách quét bộ não của con người hiện đại ngày nay khi họ tạo ra các loại công cụ tương tự như tổ tiên xa xôi của chúng ta đã làm, chúng ta không biết loại trí tuệ nào là cần thiết để hoàn thành các nhiệm vụ chế tạo công cụ này.
Một bước tiến trong công nghệ công cụ đá
Các công cụ bằng đá tồn tại trong hồ sơ khảo cổ có thể cho chúng ta biết điều gì đó về trí thông minh của những người tạo ra chúng. Ngay cả tổ tiên loài người đầu tiên của chúng ta cũng không có người giả; có bằng chứng cho các công cụ bằng đá sớm nhất là 3,3 triệu năm trước, mặc dù chúng có thể chế tạo các công cụ từ các mặt hàng dễ hỏng thậm chí sớm hơn.
Ngay từ 2,6 triệu năm trước, một số tổ tiên loài người nhỏ bé và có bộ não nhỏ đã bóc những mảnh đá nhỏ ra khỏi những viên đá lớn hơn để sử dụng các cạnh cắt sắc bén của chúng. Những loại công cụ bằng đá này thuộc về ngành công nghiệp Oldowan, được đặt tên theo Hẻm núi Olduvai ở Tanzania, nơi tìm thấy hài cốt của một số người đầu tiên và các dụng cụ bằng đá của họ đã được tìm thấy.
Máy băm Oldowan cơ bản hơn (trái) và handaxe Acheulian tiên tiến hơn (phải). Hình ảnh qua Shelby S. Putt, với sự giúp đỡ của Viện thời đồ đá.
Khoảng 1,8 triệu năm trước, cũng ở Đông Phi, một loại người mới xuất hiện, một loại có cơ thể lớn hơn, bộ não lớn hơn và bộ công cụ mới. Bộ công cụ này, được gọi là ngành công nghiệp Acheulian, bao gồm các công cụ lõi có hình dạng được tạo ra bằng cách loại bỏ các mảnh đá khỏi một cách có hệ thống hơn, dẫn đến một bàn tay phẳng với các cạnh sắc nét trên khắp công cụ.
Tại sao cuốn tiểu thuyết công nghệ Acheulian này rất quan trọng đối với tổ tiên của chúng ta? Vào thời điểm mà môi trường và tài nguyên thực phẩm có phần khó dự đoán, con người ban đầu có lẽ đã bắt đầu dựa vào công nghệ thường xuyên hơn để tiếp cận các mặt hàng thực phẩm khó lấy hơn so với các loại trái cây treo thấp. Thịt, củ ngầm, thức ăn và các loại hạt đều có thể có trong thực đơn. Những cá nhân có công cụ tốt hơn đã tiếp cận được với những thực phẩm giàu năng lượng này, và họ và con cái của họ gặt hái được những lợi ích.
Một nhóm các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng ngôn ngữ của con người có thể đã phát triển bằng cách cõng trên một mạng lưới não đã có từ trước đã được sử dụng cho loại công cụ sản xuất phức tạp này.
Vì vậy, các nhà chế tạo công cụ Acheulian thông minh hơn bất kỳ người thân nào của con người sống trước 1,8 triệu năm trước, và điều này có khả năng là điểm tiến hóa của loài người khi ngôn ngữ xuất hiện? Chúng tôi đã sử dụng một phương pháp thần kinh học để trả lời những câu hỏi này.
Những người tham gia nghiên cứu đã tạo ra các công cụ bằng đá trong khi hoạt động não của họ được đo bằng fNIRS. Hình ảnh qua Shelby S. Putt.
Hình ảnh hoạt động não bây giờ để tái tạo hoạt động não trong quá khứ
Nhóm nghiên cứu của tôi, bao gồm các nhà cổ sinh vật học tại Viện thời đại đồ đá và Đại học Iowa và các nhà thần kinh học tại Đại học East Anglia, đã tuyển dụng những con người hiện đại - tất cả những gì chúng ta có trong những ngày này - chúng ta có thể hình dung ra chúng trong khi họ tạo ra Oldowan và công cụ đá Acheulian. Các tình nguyện viên của chúng tôi đã tái tạo hành vi của những người đầu tiên để tạo ra các loại công cụ tương tự mà họ đã tạo ra từ lâu; chúng ta có thể giả định rằng các khu vực trong bộ não con người hiện đại của họ sáng lên khi chế tạo những công cụ này là cùng một khu vực đã được kích hoạt trong quá khứ xa xôi.
Chúng tôi đã sử dụng một công nghệ hình ảnh não gọi là quang phổ cận hồng ngoại chức năng (fNIRS). Nó là duy nhất trong số các kỹ thuật hình ảnh não vì nó cho phép người có não được chụp ảnh ngồi lên và di chuyển cánh tay của mình, không giống như các kỹ thuật khác không cho phép bất kỳ chuyển động nào.
Mỗi đối tượng tham gia vào nghiên cứu này đã tham dự nhiều buổi đào tạo để tìm hiểu cách tạo ra các công cụ Oldowan và Acheulian trước khi tiến hành thử nghiệm cuối cùng - tạo ra các công cụ trong khi nối với hệ thống fNIRS.
Video đào tạo hiển thị cho người tham gia. Nhóm bằng lời nói đã nghe hướng dẫn viên nói lên tiếng hướng dẫn, trong khi nhóm không lời nói xem phiên bản tắt tiếng.
Chúng tôi cần kiểm soát ngôn ngữ trong thiết kế thí nghiệm của mình để kiểm tra ý tưởng rằng ngôn ngữ và công cụ chế tạo có chung một mạch trong não. Vì vậy, chúng tôi chia những người tham gia thành hai nhóm: Một người học cách tạo ra các công cụ bằng đá thông qua video với các hướng dẫn ngôn ngữ; nhóm khác đã học qua các video tương tự, nhưng âm thanh bị tắt, vì vậy không có ngôn ngữ.
Nếu ngôn ngữ và công cụ tạo ra thực sự chia sẻ mối quan hệ đồng tiến hóa, thì ngay cả những người tham gia được đưa vào nhóm không lời vẫn nên sử dụng các khu vực ngôn ngữ của não trong khi chế tạo công cụ bằng đá. Đây là kết quả mà chúng ta nên mong đợi nếu xử lý ngôn ngữ và sản xuất công cụ bằng đá đòi hỏi cùng một mạch thần kinh trong não.
Trong phiên họp thần kinh, chúng tôi đã cho những người tham gia hoàn thành ba nhiệm vụ: một nhiệm vụ cơ bản của động cơ trong đó họ đập hai viên đá tròn với nhau mà không cố gắng tạo ra mảnh; một nhiệm vụ Oldowan liên quan đến việc tạo ra các mảnh đơn giản mà không cố gắng định hình lõi; và một nhiệm vụ Acheulian trong đó họ đã cố gắng định hình lõi thành một handaxe thông qua một quy trình loại bỏ vảy tiên tiến hơn.
Các khu vực của não hình thành mạng lưới nhận thức Acheulian cũng hoạt động khi các nghệ sĩ piano được đào tạo chơi piano. Hình ảnh qua Shelby S. Putt,
Sự phát triển của nhận thức giống con người
Những gì chúng tôi tìm thấy là chỉ những người tham gia học chế tạo công cụ bằng đá với hướng dẫn ngôn ngữ mới sử dụng các khu vực xử lý ngôn ngữ trong não. Điều này có lẽ có nghĩa là họ đang nhớ lại những chỉ dẫn bằng lời nói mà họ đã nghe trong các buổi đào tạo. Điều đó giải thích tại sao các nghiên cứu trước đó không kiểm soát hướng dẫn ngôn ngữ trong thiết kế thí nghiệm của họ cho thấy việc sản xuất công cụ bằng đá kích hoạt các khu vực xử lý ngôn ngữ của não. Những khu vực ngôn ngữ đó sáng lên không phải vì bất cứ thứ gì nội tại để tạo ra các công cụ bằng đá, mà bởi vì trong khi những người tham gia làm việc với các công cụ đó, họ cũng có thể phát lại trong tâm trí họ những chỉ dẫn dựa trên ngôn ngữ mà họ đã nhận được.
Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy mọi người có thể tạo ra các công cụ bằng đá mà không cần kích hoạt các mạch não liên quan đến ngôn ngữ. Điều đó có nghĩa là, sau đó, chúng ta có thể tự tin tuyên bố vào thời điểm này rằng chế tạo công cụ bằng đá đóng vai trò chính trong sự phát triển của ngôn ngữ. Do đó, khi ngôn ngữ chính xác xuất hiện, nó vẫn còn là một bí ẩn cần giải quyết.
Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng chế tạo công cụ Oldowan chủ yếu kích hoạt các vùng não liên quan đến kiểm tra thị giác và chuyển động tay. Công cụ chế tạo Acheulian tiên tiến hơn tuyển dụng một mạng lưới nhận thức bậc cao, trải rộng trên một phần lớn của vỏ não. Mạng lưới nhận thức Acheulian này có liên quan đến việc lập kế hoạch động cơ cấp cao hơn và ghi nhớ thông tin đa giác quan bằng cách sử dụng bộ nhớ làm việc.
Nó chỉ ra rằng mạng lưới nhận thức Acheulian này là cùng một mạng xuất hiện khi một nghệ sĩ piano được đào tạo chơi piano. Điều này không nhất thiết có nghĩa là con người sớm có thể chơi Chopin. Nhưng kết quả của chúng tôi có thể có nghĩa là mạng lưới não mà chúng ta dựa vào ngày nay để hoàn thành các nhiệm vụ phức tạp liên quan đến nhiều dạng thông tin, chẳng hạn như chơi một nhạc cụ, có khả năng phát triển khoảng 1,8 triệu năm trước để tổ tiên chúng ta có thể tạo ra các công cụ tương đối phức tạp để khai thác năng lượng thực phẩm đậm đặc.
Shelby Putt, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, Viện thời đồ đá và Trung tâm nghiên cứu về nền tảng nhân học của công nghệ, đại học Indiana
Bài viết này ban đầu được xuất bản trên The Convers. Đọc bài viết gốc.