Hvordan den menneskelige hjernen får sin wrinkles

Grunnen til hjernen vår har den rynkete, valnøtt form kan være at den raske veksten av hjernens ytre hjernen - den grå materie - er begrenset av hvit substans, viser en ny studie

Forskerne fant at det spesielle mønster av rygger og sprekker av hjernens convoluted overflate, som er kalt Gyri og sulci, avhenger av to enkle geometriske parametre: den grå materie vekstrate og tykkelsen. Utviklingen av hjernens rynker kan etterlignet i et laboratorium ved hjelp av en dobbel-lag gel, ifølge studien publisert på den 18 august i tidsskriftet Proceedings of National Academy of Sciences.

Forskerne merket seg at sammen med disse fysiske begrensninger, gener har også en rolle i å bestemme hjernens form, fordi de regulerer hvordan nerveceller sprer og migrere til sine destinasjoner. [10 ting du ikke visste om hjernen]

Alle pattedyrarter har lignende lagdeling i hjernens ytre lag - hjernebarken - men bare større pattedyr har en cortex som er brettet. For eksempel har en rottehjernen en glatt overflate, mens en vesentlig større hjerne så som et menneske, i har titalls Gyri og sulci. En foldet hjernen overflaten har en større overflate - som betyr en større makt for bearbeiding av informasjon, men det er ikke helt klart hvilke faktorer som bestemmer den ikoniske form av Gyri og sulci i den menneskelige hjerne

Å vite hvordan hjernen utvikler seg. inn i brettet form kan hjelpe forskerne bedre forklare hva som skjer hos personer med medfødte tilstander som polymicrogyria (en tilstand karakterisert ved en overdreven antall folder), pachygyria (en tilstand med unormalt tykke folder) og lissencephalia (en glatt hjerne tilstand, uten folder ).

Historisk har det vært tre store ideer om hvordan Gyri og sulci utvikle. En idé er at enkelte områder av hjernebarken bare vokse mer og heve seg over andre områder, skaper Gyri. En annen idé er at grupper av sterkt sammenbundet nevroner i cortex er mekanisk trukket tett til hverandre ved hjelp av tråd aksoner som utgjør den hvite substans. Imidlertid tyder bevis for at ingen av disse to ideene er riktig.

Den tredje Tanken er at den grå materie vokser mer enn hvit substans, som fører til en "knekking" som gir cortex sin form, sier forskerne .

Men tidligere forsøk på å modellere denne knekking var ikke vellykket, sier forskerne. I tidligere studier, antok forskerne at den grå materie er en tynn, stiv lag vokser på toppen av en tykk, myk base av hvit substans, men denne antakelsen ga rynker som ikke liker de i ekte menneskelige hjerne.

i den nye studien, antok forskerne at den grå og hvit substans har lignende stivhet, men forskjellige vekstrater. Ved hjelp av matematiske simuleringer, viste de at avhengig av størrelsen av hjernen, deres modell resultater i de forskjellige former av hjerne overflater. For eksempel, for en liten hjerne med en diameter på mindre enn en halv tomme, blir hjernens overflate anslått til å være glatt. Intermediate-size hjerner er spådd til å ha noen sulci som er funnet i grå materie, og større hjerner blitt svært brettet, med sulci trengende hvit substans.

Forskerne også replikert hjernens folding fenomen ved hjelp av to-lags hevelse gel materiale, og viste at bare når begge lag har en lignende mykhet nivå gjør de resulterende folder ligne på den menneskelige hjernens Gyri og sulci.

forskerne merket seg at mens deres modellen fungerer for fundamental Gyri og sulci det kan ikke forklare mer komplekse funksjonene i hjernen - for eksempel dyp groove som skiller de to halvkuler og andre store sulci som definerer hjernens store lapper

E-post Bahar Gholipour eller følge hennealterwired. . Følg Levende Sciencelivescience, Facebook & . Google+
Opprinnelig publisert på Livescience

Related på Livescience og MNN.