复制人脑折叠的研究可以解开神秘的内部运作

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院完成的新研究解锁了大脑折叠复制模型，可以帮助科学家更好地了解大脑的内部运作。通过对人脑中褶皱的 3D 复制，研究小组表明，尽管有多种分子过程最终决定细胞事件，但大脑褶皱的实际原因本质上是与屈曲相关的机械不稳定性。

凝胶大脑的制作

研究人员制作了一个凝胶模型，通过核磁共振成像对光滑的胎儿大脑进行三维复制。模型的表面涂有一层弹性体凝胶，充当皮质的模拟物。为了模拟皮质扩张，将模型大脑浸入吸收到最外层的溶剂中，导致相对于凝胶大脑较深层区域的肿胀。在浸入液体溶剂的几分钟内，压缩导致模型中形成褶皱，其形状和大小与实际的大脑褶皱相似。

就连研究人员也对凝胶大脑和实际人类大脑的相似之处印象深刻。博士后研究员、该论文的共同第一作者 Jun Chung 表示：“当我将模型放入溶剂中时，我知道应该有折叠，但我从未想到与人脑相比会出现这种接近的模式。”他接着说：“它看起来就像一个真正的人脑。”

这些相似之处的相关性和关键在于人脑的独特形状。 Chung 表示：“大脑的几何形状非常重要，因为它可以将褶皱定向到特定方向。”钟声称，他们的模型在大的几何尺度上与真实的人类大脑相同，具有相同的曲率，这导致了与真实胎儿大脑非常接近的褶皱的形成。

大脑褶皱里有什么？

从进化的角度来看，有很多方法可以使人脑的折叠合理化。例如，人们曾经认为，折叠的大脑是大皮层进化到适应小体积的结果，其好处是减少神经元接线的长度，从而改善认知功能。

以前无法解释的是大脑是如何经过多年的研究，人们提出了许多假设。然而，这些进展都没有直接用于产生可测试的预测。现在，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学家学院的研究人员与法国和芬兰的科学家合作，已经能够证明大脑褶皱的最终原因是简单的机械不稳定性的结果，而这种不稳定性很可能是屈曲的结果。

为什么它很重要

所有人类的大脑不会完全相同，但所有大脑都应该具有相同的主要褶皱，这表明身体健康。这项研究表明，如果大脑的整体几何结构被中断，或者部分区域没有正常成熟/生长，那么主要的褶皱可能不会出现在它们应该出现的地方；这可能会导致大脑功能障碍。这项研究有助于科学家更好地更深入地了解大脑的褶皱，这可能有助于解开人类大脑最内部的运作机制，并最终解释一些大脑疾病。

来源

哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院。 （2016 年 2 月 1 日）。新研究以 3D 方式复制了可折叠的人脑：研究证实了人脑如何折叠的简单机械框架。科学日报。 2016 年 2 月 2 日检索自www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm

‍