Girusul în creierul uman format din cauza aglomerării

Caracteristica creierului uman se pliază și circumvoluțiuni practic nu sunt prezente în alte mamifere. Excepțiile sunt balenele, porcii și unele primate. O astfel de structură care seamănă cu un nuc încrețită, în embrion uman începe să se formeze în a douăzecea săptămâni de sarcină, și se termină procesul, atunci când copilul este de aproape o jumătate de an.

Fizică imprimat modelul creierului embrionare umane in 3D, si apoi aplicat un strat de alte proprietati
(Foto Mahadevan Lab / Harvard SEAS).

De ce creierul uman au nevoie de astfel de cute duble? Oamenii de știință atribuie acest lucru faptul că organismul a adaptat astfel plasat în spațiul limitat al craniului. La fel ca o foaie pătrat de hârtie se extinde o gaură circulară mică, în cazul în care încreți într-o minge. Astfel, neuronii din creier uman "bătătorit" mai aproape unul de altul și de a obține o conexiune mai rapidă - un procesor puternic într-un craniu mic.

Dar, în ciuda faptului că oamenii de știință au putut să explice de ce se pliază nevoia creierului, și rămâne un mister, ceea ce este natura formării lor, modul în care acestea sunt formate.

În câteva minute după imersia în structura șerpuite solvent, manifestată "crustă", Ca și în prezent creierul fetal
(Foto Mahadevan Lab / Harvard SEAS).

"Există mai multe ipoteze, dar problema este că acestea sunt dificil de verificat experimental"- spune Tuomas Tallinn (Tuomas Tallinen), fizician finlandez Jyväskylä Universitatea.

Unii sugerează că falduri se dezvolta ca urmare a proceselor genetice, altele - ca urmare a biologice, iar altele se bazează pe procese chimice. Dar dacă acestea sunt cauzate de procese fizice?

Această ipoteză a fost decis să testeze o echipa de cercetatori de la Universitatea Harvard, în colaborare cu cercetători din Finlanda și Franța.

Fizicienii au imprimat creierul unui embrion uman în 3D. Ca bază au luat o scanare a creierului fetale în săptămâna 22 de dezvoltare. Oamenii de știință acoperit eșantion strat milimetru de proprietăți de gel elastomer ale cortexului sau materia cenușie a creierului. Apoi, modelul a fost scufundat într-un solvent organic, în care corpul din cauza umflat rapid strat de gel.

După 20-30 de minute după imersie într-un lichid, creier artificial manifesta structura șerpuitoare, ca în prezenta măduva unui embrion uman în săptămâna 34th de dezvoltare. Astfel, oamenii de stiinta simulat dezvoltarea rapidă a creierului.

Gradul de similitudine surprins oamenii de știință. "Când am pus un model al creierului în solvent, am știut că vor primi riduri. Dar nu m-am așteptat ca el să fie comparat cu creierul uman. El (proba) arata ca un creier adevarat"- spune unul dintre autorii studiului iunie Yang Chun (iunie Young Chung).

"Am realizat că putem simula falduri crusta, folosind un principiu fizic, și a obține un rezultat similar cu creierul embrionului", - șeful de cercetare Lakshminarayanan Mahadevans (Lakshminarayanan Mahadevans) de la Universitatea Harvard.

Potrivit lui, numărul, forma, mărimea și poziția neuronilor în timpul creșterii creierului duce la creșterea în zona materiei cenușii în ceea ce privește materia albă. "O astfel de inovație evolutiv simplu vă permite de a pune într-o cantitate mică de cortexul cerebral de mari dimensiuni", - spune omul de știință, adăugând că aceasta este cauza principală a structurii de lichidare a creierului.

Mai multe alte mamifere au, de asemenea, o formă de serpentină similară a creierului, cum ar fi cimpanzei, delfini, elefanți și porci, dar creierul uman are configurație "zbârcit" forma.

"Creierul de o singură persoană poate fi diferită de cealaltă creier. Dar noi toți trebuie să avem astfel de cute mari pentru a fi sănătos. Cercetarile noastre arata ca leziuni ale creierului sau de încălcare a creșterii sale "geometrie" Aceasta conduce la faptul că, probabil, pliurile nu sunt formate la locația. Și aceasta poate duce la disfunctii cerebrale"- spune Chun.

Comentand acest studiu, Ellen Kuhl (Ellen Kuhl) de la Departamentul de Bioinginerie de la Universitatea Stanford notează că descoperirile fizicii ar putea fi un progres în diagnosticul, tratamentul și prevenirea unui număr de tulburări neurologice. Știind ce procese influențează dezvoltarea falduri și spirele ale creierului, putem dezvolta un tratament mai bun, a spus ea.

Rezultatele activității fizicienii au fost publicate in revista Nature.