Första endocast-rekonstruktionen någonsin av den nästan kompletta hjärnan av hominin, känd som Little Foot, avslöjar en liten hjärna som kombinerar apa- och människoliknande egenskaper.

MicroCT-skanningar av Australopithecus-fossilet känd som Little Foot visar att hjärnan hos denna forntida mänskliga släkting var liten och visar egenskaper som liknar vår egen hjärna och andra som är närmare vår förfader som delas med levande schimpanser.

Medan hjärnan har strukturer som liknar moderna människor – såsom en asymmetrisk struktur och ett mönster av mellersta meningeala kärl – pekar några av dess kritiska områden som en utökad visuell cortex och minskad parietal association cortex på ett tillstånd som skiljer sig från oss.

Australopithecus-fossilet som heter Little Foot, en gammal mänsklig släkting, grävdes ut under 14 år från Sterkfontein-grottorna i Sydafrika, av professor Ronald Clarke, från University of the Witwatersrand (Wits). Dess hjärnendocast extraherades praktiskt taget, beskrivits och analyserats av Wits forskare, Dr Amélie Beaudet, och Sterkfontein-teamet genom att använda MicroCT-skanningar av fossilet.

Skanningarna avslöjar avtryck som hjärnan och kärlen som matar den lämnar på skallen, tillsammans med hjärnans form. Beaudets forskning släpptes som den första i en serie artiklar som planerades för ett specialnummer av denna tidskrift om det nästan kompletta "Little Foot"-skelettet i Journal of Human Evolution .

"Vår förmåga att rekonstruera särdrag hos tidiga homininhjärnor har begränsats av den mycket fragmentariska naturen hos fossilregistret. Little Foot-endocasten är exceptionellt välbevarad och relativt komplett, låter oss utforska vårt eget ursprung bättre än någonsin tidigare, säger Beaudet.

Endocasten visade att Little Foots hjärna var asymmetrisk, med en distinkt vänster occipital kronblad. Hjärnasymmetri är avgörande för lateralisering av hjärnans funktion. Asymmetri förekommer hos människor och levande apor, såväl som i andra yngre hominin endocasts. Little Foot visar oss nu att denna hjärnasymmetri var närvarande vid ett mycket tidigt datum (från 3,67 miljoner år sedan), och stöder förslag om att det förmodligen fanns i den sista gemensamma förfadern till homininer och andra människoapor.

Andra hjärnstrukturer, såsom en expanderad synbark, antyder att hjärnan hos Little Foot förmodligen hade några egenskaper som ligger närmare den förfader vi delar med levande schimpanser.

"I mänsklig evolution, när vet att en minskad synbark, som vi kan se i vår egen hjärna, är relaterad till en mer expanderad parietal cortex - som är ett kritiskt cerebralt område som ansvarar för flera aspekter av sensorisk bearbetning och sensorimotorisk integration, säger Beaudet. Tvärtom, Lilla foten har en stor synbark, som är mer lik schimpanser än människor."

Beaudet och hennes kollegor jämförde Little Foot-endocasten med endocasts av 10 andra sydafrikanska homininer som daterades för mellan tre och 1,5 miljoner år sedan. Deras preliminära beräkning av Little Foots endokraniella volym visade sig vara i den nedre delen av intervallet för Australopithecus, vilket är i linje med dess höga ålder och dess plats bland andra mycket tidiga fossiler av Australopithecus från Östafrika.

Studien har också visat att kärlsystemet i Australopithecus var mer komplext än man tidigare trott, vilket väcker nya frågor om ämnesomsättningen i hjärnan vid denna tid. Detta kan stämma överens med en tidigare hypotes som tyder på att det endokraniella kärlsystemet i Australopithecus var närmare moderna människor än det var i det geologiskt yngre släktet Paranthropus.

"Detta skulle betyda att även om Little Foots hjärna var annorlunda än oss, det kärlsystem som möjliggör blodflöde (som ger syre) och kan kontrollera temperaturen i hjärnan – båda väsentliga aspekterna för att utveckla en stor och komplex hjärna – var möjligen redan närvarande vid den tiden, säger Beaudet.

Med tanke på dess geologiska ålder på över 3 miljoner år, Little Foots hjärna tyder på att yngre homininer utvecklade större komplexitet i vissa hjärnstrukturer över tiden, kanske som svar på ökande miljöbelastningar som upplevdes efter 2,6 miljoner år sedan med fortsatt minskning av slutna livsmiljöer.

"Sådana miljöförändringar kunde också potentiellt ha uppmuntrat mer komplex social interaktion, som drivs av strukturer i hjärnan, säger Beaudet.