Övning och den någonsin smartare mänskliga hjärnan

Den vars beslutsamhet att utöva i 2013 är lite skakig kanske vill överväga en ny vetenskaplig syn på mänsklig evolution. Det tyder på att vi är smarta idag delvis för att vi för en miljon år sedan kunde övergå och övergå de flesta andra däggdjur över långa avstånd. Våra hjärnor formades och skärpades av rörelse, idén går, och vi fortsätter att kräva regelbunden fysisk aktivitet för att våra hjärnor ska fungera optimalt.

Den fysiska uthållighetens roll i att forma mänskligheten har fascinerat antropologer och tagit tag i den populära fantasin under en tid. I 2004 publicerade evolutionsbiologerna Daniel E. Lieberman från Harvard och Dennis M. Bramble från University of Utah en seminartikel i tidskriften Nature med titeln "Uthållighetslöpning och utvecklingen av Homo," där de poserade att våra tvåfaldiga förfäder överlevde genom att bli uthållighetsidrottare, i stånd att föra ned snabbare byte genom ren doggingness, jogging och plodding bakom dem tills djuren tappade.

Uthållighet producerade måltider, som gav energi för parning, vilket innebar att skickliga tidiga joggar passerade sina gener. På detta sätt drev det naturliga urvalet tidiga människor till att bli ännu mer atletisk, har Dr. Lieberman och andra forskare skrivit, deras kroppar utvecklade längre ben, kortare tår, mindre hår och komplicerade inre öronmekanismer för att upprätthålla balans och stabilitet under upprätt ambulation. Rörelse formade människokroppen.

Men samtidigt, i en utveckling som fram till nyligen många forskare betraktade som icke-relaterade, blev människor smartare. Deras hjärnor ökade snabbt i storlek.

Idag har människor en hjärna som är ungefär tre gånger större än vad man kan förvänta sig, säger antropologer, med tanke på vår arts kroppsstorlek jämfört med andra däggdjur.

För att förklara de extra stora hjärnorna har evolutionära forskare pekat på sådana händelser som köttätning och, kanske mest bestämt, våra tidiga förfäders behov av social interaktion. Tidiga människor var tvungna att planera och genomföra jakter som en grupp, vilket krävde komplicerade tänkmönster och, har man tänkt, belönat det sociala och hjärnan med evolutionär framgång. Enligt hypotesen drivs hjärnans utveckling av behovet av att tänka.

Men nu föreslår vissa forskare att fysisk aktivitet också spelade en avgörande roll för att göra våra hjärnor större.

För att nå den slutsatsen, antropologer började med titta på befintliga data om hjärnstorlek och uthållighetskapacitet hos en mängd däggdjur, inklusive hundar, marsvin, rävar, möss, vargar, råttor, civet katter, antilop, mongeese, getter, får och elands. De fann ett märkbart mönster. Arter som hundar och råttor som hade en hög medfödd uthållighetskapacitet, som antagligen hade utvecklats under årtusenden, hade också stora hjärnvolymer relativt deras kroppsstorlek.

Forskarna tittade också på senaste experiment där möss och råttor systematiskt uppföddes för att vara maratonlöpare. Labdjur som frivilligt satte in de flesta milen på springhjul avbröts, vilket resulterade i skapandet av en rad labbdjur som utmärkt sig vid löpningen.

Intressant nog, efter flera generationer, började dessa djur utveckla inneboende höga nivåer av ämnen som främjar vävnadstillväxt och hälsa, inklusive ett protein som kallas hjärnan härledd neurotrofisk faktor, eller BDNF. Dessa ämnen är viktiga för uthållighetsprestanda. De är också kända för att driva tillväxt i hjärnan.

Vad allt detta betyder, säger David A. Raichlen, antropolog vid University of Arizona och författare till a ny artikel om utvecklingen av mänskliga hjärnor som visas i januariutgåvan av Proceedings of the Royal Society Biology, är att fysisk aktivitet kan ha bidragit till att göra tidiga människor smartare.

"Vi tror att det som hände" i våra tidiga jägare-samlare förfäder, säger han, är att de mer atletiska och aktiva överlevde och, som med laboratoriemössen, passerade fysiologiska egenskaper som förbättrade deras uthållighet, inklusive förhöjda nivåer av BDNF. Så småningom hade dessa tidiga idrottare tillräckligt med BDNF genom sina kroppar för att vissa kunde migrera från musklerna till hjärnan, där det knuffade tillväxten av hjärnvävnad.

De speciella tidiga människorna använde sedan sin växande förmåga att tänka och resonera mot bättre spårning av byte och blev bäst matade och mest framgångsrika ur evolutionär synvinkel. Att vara i rörelse gjorde dem smartare och nu var de smartare att röra sig mer effektivt.

Och av allt detta kom så småningom en förmåga att förstå högre matematik och uppfinna iPads. Men det var en tid senare.

Den breda punkten med denna nya uppfattning är att om fysisk aktivitet hjälpte till att forma strukturen i våra hjärnor, så förblir det troligtvis väsentligt för hjärnhälsan idag, säger John D. Polk, docent i antropologi vid University of Illinois i Urbana -Champaign, och medförfattare, med Dr. Raichlen, av den nya artikeln.

Och det finns vetenskapligt stöd för den idén. Nya studier har visat, säger han, att "regelbunden träning, till och med promenader", leder till mer robusta mentala förmågor, "börjar i barndomen och fortsätter till ålderdomen."

Naturligtvis är hypotesen att jogga efter byte hjälpte till att driva mänsklig hjärnutveckling bara en hypotes, säger Dr. Raichlen, och nästan obevisad.

Men det är övertygande, säger Harvards Dr. Lieberman, som har arbetat med författarna till den nya artikeln. "Jag håller i grunden med om att det finns en djup evolutionär grund för förhållandet mellan en hälsosam kropp och ett hälsosamt sinne", säger han, en relation som gör termen "jogging your memory" mer bokstavlig än de flesta av oss kanske hade förväntat oss och ger en kraftfullt incitament att vara aktiv 2013.