Vijuge u ljudskom mozgu formirana zbog prenatrpanost

Karakteristika ljudskog mozga savija i vijuge praktično nema u drugih sisara. Izuzetak su kitovi, svinja i nekih primata. Takva struktura nalik naborana oraha, u ljudski embrio počinje da se formira u dvadesete nedelje trudnoće, a završava proces kada je dijete skoro pola godine.

Fizika štampani model ljudskih embrionalnih mozga u 3D-u, a zatim primijeniti na sloj druge imovine
(Foto Mahadevan Lab / Harvard SEAS).

Zašto je ljudski mozak je potrebna takva falte? Naučnici to pripisuju činjenici da je tijelo se prilagodio tako postavljen u ograničenom prostoru lobanje. Baš kao što je kvadrat list papira proteže malog okruglog otvora, ako gužva se u loptu. Dakle, neuroni u ljudskom mozgu "upakovan" bliže jedni drugima i dobiti brže veze - moćan procesor u malom lobanje.

No, unatoč činjenici da su naučnici bili u stanju da objasni zašto potrebu mozak savija, i ostaje misterija, kakva je priroda njihovog formiranja, kako su se formirali.

U roku od nekoliko minuta nakon uranjanja u otapala, manifestuje vijuganje struktura "kora", Kao u ovom mozga fetusa
(Foto Mahadevan Lab / Harvard SEAS).

"Postoji nekoliko hipoteza, ali problem je u tome što je teško provjeriti eksperimentalno"- kaže Tuomas Talin (Tuomas Tallinen), fizičar finski Jyväskylä Univerziteta.

Neki govore da nabori se razvijaju kao rezultat genetskih procesa, drugi - kao rezultat biološke, a drugi se oslanjaju na kemijske procese. Ali šta ako su uzrokovane fizičke procese?

Ova pretpostavka je da se testirati tim istraživača sa Univerziteta Harvard u suradnji s istraživačima iz Finske i Francuske.

Fizičari su štampane mozak ljudskog embrija u 3D-u. Kao osnova su uzeli skeniranje mozga fetusa u 22. sedmici razvoja. Naučnici obložena uzorak milimetar sloj elastomer poput gela svojstva korteksa ili sive mase mozga. Dalje, model je uronjen u organskom otapalu u kojem se tijelo zbog brzo narasla gel sloj.

Nakon 20-30 minuta nakon uranjanja u tečnom, umjetni mozak manifestira krivudava struktura, kao u ovom srži ljudskog embrija u 34. sedmici razvoja. Tako, naučnici simulirane brzom razvoju mozga.

Stepen sličnosti iznenadio naučnike. "Kada sam stavio model mozga u otapala, znao sam da će dobiti bore. Ali nikada nisam očekivao da će se u odnosu na ljudski mozak. On (uzorak) izgleda kao pravi mozak"- kaže jedan od autora studije juni Yang Chun (jun Mladi Chung).

"Shvatili smo da možemo simulirati kore nabora, koristeći fizički princip, i dobiti rezultat sličan mozak embrija", - šef istraživanja Lakshminarayanan Mahadevan (Lakshminarayanan Mahadevan) sa Univerziteta Harvard.

Prema njegovim riječima, broj, oblik, veličinu i položaj neurona u toku rasta mozga dovodi do povećanja u području sive mase u odnosu na bijele tvari. "Tako jednostavan evolucijski inovacija omogućava postavljanje u malu količinu velikih moždane kore", - kaže naučnik, dodajući da je to glavni uzrok navijanje struktura mozga.

Nekoliko drugih sisavaca također imaju slične serpentine oblik mozga, kao što su čimpanze, delfini, slonovi i svinja, ali ljudski mozak ima "naboran" oblikuju.

"Mozak jedne osobe mogu se razlikovati od ostalih mozga. Ali svi moramo imati takav veliki nabori da budu zdravi. Naše istraživanje pokazuje da oštećenja mozga ili kršenje njegovog rasta "geometrija" To dovodi do toga da se, vjerojatno, nabora se ne formira na mjestu. I to može dovesti do disfunkcije mozga"- kaže Chun.

Osvrćući se na studiju, Ellen Kuhl (Ellen Kuhl) na Odsjeku za bioinženjering na Stanfordu napominje da je nalaz fizike može biti proboj u dijagnozi, liječenje i prevenciju brojnih neuroloških poremećaja. Znajući šta obrađuje razvoj nabora i vijuge mozga utjecaja, možemo razviti bolji tretman, rekla je ona.

Rezultati rada fizičari su objavljeni u časopisu Nature.