cercetătorii au dezvoltat o replică 3D a unui creier într-un laborator și au reprodus cu succes forma încrețită și pliată. Este posibil ca noul studiu publicat în Nature Physics să fi răspuns în cele din urmă la întrebarea de lungă durată a modului în care se formează pliurile din creierul nostru, procesul aparent determinat mai mult de legile fizicii decât de forțele motrice ale biologiei.
motivul pentru care creierul nostru are o structură încrețită este clar dintr-o perspectivă evolutivă: Creierele pliate scurtează distanța pe care diferite secțiuni trebuie să o comunice. În plus, plierea permite mai mult din cortex, stratul exterior al creierului, să se încadreze într-un craniu uman. Pe măsură ce devenim adulți, volumul creierului crește de 20 de ori, dar suprafața – datorită acestor pliuri – crește de 30 de ori.
fără aceste falduri, capacitățile noastre cognitive ar fi limitate dramatic. Deși știm, prin urmare, că origami-ul organic al creierului nostru are un „scop” distinct, modul în care apar aceste pliuri în primul rând a fost mult mai puțin clar. Dar o echipă de cercetători de la Universitatea Harvard a suspectat că ar putea exista de fapt un mecanism destul de simplu, non-biologic, în spatele dezvoltării faldurilor, canelurilor (sulci) și crestelor (gyri) – un proces cunoscut sub numele de girificare.
pentru a testa această teorie, a fost produsă o replică 3D tipărită, pe bază de gel, a unui creier, pe baza scanărilor imagistice prin rezonanță magnetică (RMN) ale unui creier fetal real. Încă neted și desfăcut, acest model a fost acoperit într-un al doilea strat de gel elastomer cu o grosime de un milimetru (0,04 inci), un analog material pentru cortex și plasat într-un anumit solvent.
dezvoltarea „cortexului” creierului fetal replică. Rezultatele studiului sunt un nu-brainer, într-adevăr. Laboratorul Mahadevan / Harvard SEAS
în doar câteva minute de la scufundare, gelul elastomer a absorbit rapid solventul, făcându-l să crească din gelul subiacent. Pentru ca acesta să rămână atașat la gelul de bază, gelul în expansiune a început să se contracte mecanic și să se îndoaie, plindu-se pe sine. Rezultatul final a arătat remarcabil de similar cu modelul sulci observat pe un creier fetal real.teoriile anterioare privind procesele de conducere din spatele girificării au fost mai concentrate pe biologie, o idee proeminentă fiind aceea că pliurile sunt induse de semnale biochimice din interiorul creierului, ceea ce determină ulterior expansiunea și contracția cortexului. Acest lucru ar permite anumitor regiuni prioritare ale creierului să fie mai bine conectate decât altele.cu toate acestea, acest studiu implică faptul că procesele fizice, mai degrabă decât biologice, determină în mare măsură modelul de pliere al creierului nostru. Înțelegerea etapelor timpurii ale dezvoltării creierului este esențială dacă cercetătorii vor descoperi geneza unei serii de tulburări ale creierului neurodezvoltării, inclusiv anencefalie, în care fundamentele creierului timpuriu ale fătului încep să se formeze în mod necorespunzător.
„creierele nu sunt exact la fel de la un om la altul, dar ar trebui să avem cu toții aceleași falduri majore pentru a fi sănătoși”, a declarat Jun Young Chung, un coleg postdoctoral la Universitatea Harvard și coautor al studiului, pentru Harvard Gazette. „Cercetările noastre arată că, dacă o parte a creierului nu crește în mod corespunzător sau dacă geometria globală este perturbată, este posibil să nu avem faldurile majore la locul potrivit, ceea ce poate provoca disfuncții în creier.”
