
一項新的研究表明,我們的大腦的核桃形狀可能是皺紋,可能是大腦外腦的快速生長(灰質)受到白質的約束。
研究人員發現,脊和縫隙的特定模式大腦復雜的表面稱為Gyri和Sulci,取決於兩個簡單的幾何參數:灰質的生長速率及其厚度。根據雜誌上發表的研究(8月18日)的研究,可以使用雙層凝膠在實驗室中模仿大腦皺紋的發育。國家科學院論文集。
研究人員指出,與這些物理約束一起,基因在確定大腦的形狀方面也發揮了作用,因為它們調節神經元如何擴散並遷移到其目的地。 [您對大腦不了解的10件事這是給出的
所有哺乳動物物種在大腦的外層(皮層)中都具有相似的分層,但只有較大的哺乳動物具有折疊的皮質。例如,大鼠大腦的表面光滑,而像人類這樣的大腦則具有數十個迴旋和硫。折疊的大腦表面具有更大的表面積 - 這意味著更大處理信息的功率,但目前尚不清楚哪些因素決定了人腦中迴旋和硫的標誌性形狀。
知道大腦如何發展成折疊的形狀可以幫助科學家更好地解釋先天性疾病的人(例如多毛蟲(以折疊數量過多),pachygyria(一種異常較厚的折疊狀況)和lissencephalia(lissencephalia)和lissencephalia(光滑的大腦條件,沒有折疊的情況))。
從歷史上看,關於Gyri和Sulci如何發展,已經有三個廣泛的想法。一個想法是,皮質的某些區域簡單地生長更多,並超過其他區域,從而創造了迴旋。另一個想法是高度互連的神經元在皮層中,由構成白色物質的螺紋軸突機械地靠近。但是,證據表明,這兩個想法都不正確。
研究人員說,第三個想法是,灰質的生長超過了白質,導致“屈曲”使皮質形狀具有形狀。
研究人員說,但是早些時候為這種屈曲建模的嘗試並沒有成功。在先前的研究中,研究人員認為灰質是一個薄而堅硬的層,生長在厚實的白質的基礎上,但是這種假設產生的皺紋不像真正的人類大腦中的皺紋。
在新研究中,研究人員認為gray具有相似的剛度,但增長率不同。他們使用數學模擬表明,根據大腦的大小,它們的模型會導致腦表面的不同形狀。例如,對於直徑不到半英寸的小大腦,預計大腦表面是光滑的。預計中等大小的大腦被預測在灰質中發現了一些硫酸,並且大腦變得高度折疊,硫磺穿透了白質。
科學家還使用雙層溶脹凝膠材料複製了大腦的折疊現象,並表明,只有當兩層具有相似的柔軟度時,所產生的褶皺才看起來與人腦的Gyri和Sulci相似。
研究人員指出,儘管他們的模型適用於基本的回合和硫磺,但它無法解釋大腦的更複雜的特徵,例如,將分隔的深凹槽兩個半球以及定義大腦主要裂片的其他大型溝。
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