Het is de grote vraag van de evolutie: wat onderscheidt ons – en dan met name onze hersenen – van andere diersoorten. Onderzoekers identificeerden een aantal kenmerken die uniek zijn voor de mens. 

Ze analyseerden de verschillende celtypen in de prefrontale cortex van vier primatensoorten om te achterhalen wat ons brein onderscheidt van dat van alle andere dieren, zelfs van onze naaste verwanten. Voor de studie keken de onderzoekers van Yale University specifiek naar de dorsolaterale prefrontale cortex (dlPFC), een hersengebied dat alleen bij primaten voorkomt en essentieel is voor hogere denkprocessen en denkvaardigheden. Met behulp van RNA-sequencing namen de wetenschappers een kijkje onder de schedel. Ze verzamelden informatie over de activiteit (expressieniveau) van genen door honderdduizenden zenuwcellen uit de dlPFC van volwassen mensen onder de loep te nemen. Ditzelfde deden ze bij chimpansees, makaken en zijdeaapjes, schrijven ze in Science.

De basis van het mens-zijn
“Vandaag de dag zien we de dorsolaterale prefrontale cortex als het belangrijkste onderdeel van de menselijke identiteit. We denken dat de basis van het mens-zijn daar te vinden is. Maar het is erg lastig om de vinger te leggen op wat ons uniek maakt en ons onderscheidt van andere primatensoorten. Veel dingen zijn nog onduidelijk, maar nu hebben we een stuk meer aanknopingspunten. Dit onderzoek zorgt voor veel nieuwe inzichten”, zegt hoofdauteur Nenad Sestan, hoogleraar neurowetenschappen, genetica en psychiatrie aan Yale University.

Een gedeelte van de prefrontale cortex (hier in rood) is wat ons onderscheidt van primaten.

Om deze verschillen beter te doorgronden, maakten de onderzoekers een stappenplan. Eerst werden de celtypen geïdentificeerd die ook bij andere primatensoorten aanwezig zijn. De voor de mens unieke celtypen blijven dan automatisch over. Na het groeperen van de cellen bleek dat er 109 gedeelde primatenceltypen te onderscheiden waren, maar ook vijf celtypen met een genexpressieprofiel dat niet terug te vinden was bij niet-menselijke primaten. Dit zijn immuuncellen in de hersenen die behoren tot een bepaald type microgliacellen, die alleen bij mensen aanwezig zijn. Daarnaast werd er nog een tweede type cel gevonden, die alleen door mensen en chimpansees wordt gedeeld.

Unieke microglia
Dit microglia-celtype dat alleen bij de mens voorkomt, is zowel tijdens de jeugd als later in het leven aangetroffen in de prefrontale hersenkwab. Dit suggereert volgens de onderzoekers dat deze cellen een rol spelen bij het onderhoud van de hersenen in plaats van het bestrijden van ziekten (de normale functie van microglia). “Wij mensen leven in een totaal andere omgeving en hebben een zeer unieke levensstijl als je het vergelijkt met andere primatensoorten. Gliacellen, waaronder microglia, zijn erg gevoelig voor deze verschillen”, legt Sestan uit. “Het type microglia dat in het menselijk brein wordt gevonden, kan een immuunreactie uitlokken na contact met stoffen uit de omgeving.”

Gen speelt sleutelrol bij stoornissen
Een analyse van genexpressie in de microglia verraste de wetenschappers. Ze kwamen opeens het gen FOXP2 tegen in de menselijke hersenen. Dit is een erg interessante ontdekking, omdat varianten van FOXP2 gelinkt zijn aan verbale dyspraxie, een aandoening waarbij patiënten moeite hebben met praten, niet op woorden kunnen komen of slecht zinnen kunnen construeren. Andere studies hebben aangetoond dat FOXP2 een rol speelt bij verschillende neurologische en psychiatrische ziektes, zoals autisme, schizofrenie en epilepsie.

“FOXP2 spreekt al tientallen jaren tot de verbeelding in wetenschappelijke kringen. We hadden echter nog steeds geen idee wat het gen uniek maakt bij de mens in vergelijking met andere primatensoorten”, zegt onderzoeker Shaojie Ma. “We zijn enorm enthousiast over onze FOXP2-ontdekkingen. Ze wijzen ons in een nieuwe richting bij het bestuderen van spraakvermogen, taal en allerlei ziektes.”

De onderzoekers van Yale University ontdekten dus dat de prachtige hersencapaciteit die ons menselijk maakt, ook een keerzijde heeft. Het kan ons vatbaar maken voor allerlei neurologische en psychiatrische ziektes.