Найдена причина появления извилин на коре мозга человека

Пнд, 02/01/2016 - 22:19

С помощью распечатанных на 3D-принтере "зародышей" учёные смогли выяснить, что извилины в коре мозга появляются при работе весьма простых физических процессов, которые связаны с появлением нестабильных областей в мозге, а не благодаря генетической программе роста мозга, как считалось ранее.

Специалисты узнали, что они могут создать структуру, которая будет иметь сходство с кладками коры мозга, благодаря использованию очень простого физического принципа, в результате чего получится примерно то, что можно увидеть в мозге зародыша. Данная весьма простая эволюционная "инновация" способствует упаковке большой по площади коры в небольшой объём. Данное явление учёные называют "гирификацией".

В течение нескольких лет учёные работают над поиском простых математических закономерностей и объяснений устройства сложнейших и важнейших органов тела человека, животных или у различных частей стебля и корней растений.

Так, в 2011 оду специалисты выяснили, что кишечник у всех животных уложен в утробу в соответствии с простой математической формулой, имеющей только два параметра – ширину и высоту участка, где растет кишечник в зародыше. В 2012 году учёные узнали оригинальный физический механизм, объясняющий то, как усики огурцов могут обвиваться и прикрепляться к плетям в теплицах.

Теперь же исследователи решили проверить одну из наиболее противоречивых теорий в биологии, появившуюся в конце 70 годов прошлого столетия — теорию о том, что складки на коре мозга возникают не в процессе их роста, обусловленного "программой" ДНК, а лишь благодаря физиологическим процессам.

Во время наблюдения на ростом мозга у зародышей человека и некоторых видом животных учёные заметили, что на определённом этапе развития заметно увеличивается скорость деления клеток коры, сравнительно с клетками белого мозгового вещества. Специалисты предположили, что данный процесс может приводить к появлению извилин и борозд из-за появления очагов физической нестабильности в нервной ткани.

Учёные решили проверить данное предположение при помощи распечатанной на 3D-принтере копии мозга человеческого зародыша на шестом месяце развития. В этот период мозг человека развит до нормальных для новорожденного размеров, но в нём всё ещё отсутствуют извилины.

Данный муляж мозга специалисты покрыли слоем специального геля, обладающего свойством быстро разбухать при впитывании в себя растворителя. При погружении модели мозга в эту жидкость исследователи имитировали процесс ускоренного роста клеток коры и замедления роста белого вещества.

В течение первых же минут после погружения мозга в раствор учёные заметили, что на его поверхности начали появляться складки, практически идентичные имеющимся на коре мозга новорожденного. Их форма, размеры и положение зависели всего от двух параметров – размеров мозга и того, как хорошо гель впитывал растворитель.

Несмотря на то, что мозг каждого человека несколько отличается от других, в каждом из них присутствуют все крупные складки. Данное исследование показало, что при нарушении чем-то роста мозга или его искажении не все складки могут сформироваться, из-за чего может появляться много проблем и болезней.

Источник