Forskere har vokst EN 3d-kopi av en hjerne i et laboratorium og gjengitt sin rynkete, foldede form. Den nye studien publisert I Nature Physics kan endelig ha besvart det langvarige spørsmålet om hvordan brettene i hjernen vår dannes, med prosessen tilsynelatende bestemt mer av fysikkloven enn biologiens drivkrefter.

grunnen til at hjernen vår har en krøllet struktur er tydelig fra et evolusjonært perspektiv: Foldede hjerner forkorter avstanden som ulike seksjoner må kommunisere over. I tillegg tillater folding mer av cortex, hjernens ytre lag, å passe inn i en menneskeskalle. Når vi vokser til voksne, øker hjernens volum 20 ganger, men overflaten – takket være disse brettene-øker 30 ganger.

Uten disse foldene ville våre kognitive evner være dramatisk begrenset. Selv om vi derfor vet at hjernens organiske origami har en tydelig «hensikt», har hvordan disse foldene oppstår i utgangspunktet vært langt mindre klare. Men Et team Av Harvard university forskere mistenkte at det faktisk kunne være en ganske enkel, ikke-biologisk mekanisme bak utviklingen av brettene, sporene (sulci) og ryggene (gyri) – en prosess kjent som gyrifisering.for å teste denne teorien ble det produsert EN 3d-trykt, gelbasert kopi av en hjerne, basert på magnetisk resonans imaging (MRI) skanning av en faktisk føtal hjerne. Fortsatt glatt og utfoldet, ble denne modellen belagt i et en millimeter tykt (0,04-tommers) andre lag av elastomer gel, et materiale analog for cortex, og plassert i et bestemt løsningsmiddel.

» cortex » utvikling av replika fosterets hjerne. Studiens resultater er en no-brainer, egentlig. Mahadevan Lab / Harvard SEAS

i løpet av bare noen få minutter av å være nedsenket, elastomer gel absorberes raskt løsningsmidlet, slik at det vokser ut fra den underliggende gel. For at den skulle holde seg festet til den underliggende gelen, begynte den ekspanderende gelen å mekanisk kontrakt og spenne, folde seg inn på seg selv. Det endelige resultatet så bemerkelsesverdig ut som sulci-mønsteret observert på en ekte føtal hjerne.Tidligere teorier om drivprosessene bak gyrifisering har vært mer biologifokuserte, med en fremtredende ide er at foldene er indusert av biokjemiske signaler fra hjernen, som senere forårsaker utvidelse og sammentrekning av cortex. Dette vil tillate visse høyt prioriterte områder i hjernen å være bedre forbundet enn andre.denne studien innebærer imidlertid at fysiske, snarere enn biologiske, prosesser i stor grad bestemmer hjernens foldemønster. Å forstå de tidlige stadiene av hjernens utvikling er kritisk hvis forskere skal avdekke opprinnelsen til en rekke nevrodevelopmental hjernesykdommer, inkludert anencephaly, hvor et fosters tidlige hjernefunn begynner å danne seg feil.»Hjerner er ikke akkurat det samme fra et menneske til et annet, men vi bør alle ha de samme store foldene for å være sunne,» Sa Jun Young Chung, en postdoktor ved Harvard University og medforfatter av studien, Til Harvard Gazette. «Vår forskning viser at hvis en del av hjernen ikke vokser riktig, eller hvis den globale geometrien forstyrres, kan vi ikke ha de store foldene på riktig sted, noe som kan forårsake dysfunksjon i hjernen.»