Муляжи зародыша человека помогли физикам доказать, что складки и извилины в коре нашего мозга формируются благодаря простейшим физическим закономерностям, а не в результате работы какой-то сложной генетической программы, дирижирующей этим сложнейшим процессом.
Распечатанные на 3D-принтере «зародыши» помогли ученым выяснить, что извилины в коре нашего мозга появляются не благодаря генетической программе роста мозга, а в результате работы очень простых физических процессов, связанных с появлением областей нестабильности в мозге, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.
«Мы выяснили, что мы можем создать структуру, похожую на кладки коры мозга, используя очень простой физический принцип, получая в итоге примерно то, что можно увидеть в мозге зародыша. Эта простейшая эволюционная «инновация», в самых разных ее формах, позволяет упаковать большую по площади кору в небольшой объем. Ученые называют этот феномен «гирификацией», — заявил Лакшминараянан Махадеван (Lakshminarayanan Mahadevan) из Гарвардского университета (США).
Махадеван и его команда уже несколько лет ищут простые математические закономерности и объяснения в том, как устроены сложнейшие и важнейшие органы тела у человека, животных и даже различные части стебля и корней растений.
К примеру, в 2011 году они выяснили, что кишечник всех животных уложен в утробу в соответствии с достаточно простой математической формулой, у которой есть всего два параметра – ширина и высота того участка, где растет кишечник в зародыше. В 2012 году они раскрыли оригинальный и при этом простой физический механизм, объясняющий то, как усики огурцов могут обвиваться и прикрепляться к плетям в теплицах.
В своей новой работе группа Махадевана проверяла одну из самых противоречивых теорий в биологии, которая появилась в конце 70 годов прошлого века — теорию о том, что складки на коре мозга возникают не в результате их направленного роста, обусловленного «программой» ДНК, а благодаря исключительно физиологическим процессам.
Наблюдая за ростом мозга зародышей человека и разных видов животных, ученые давно заметили, что с определенного этапа развития скорость деления клеток коры становится заметно выше, чем у клеток белого вещества мозга. Этот процесс, как предположили Махадеван и его коллеги, может приводить к формированию борозд и извилин в результате появления очагов физической нестабильности в нервной ткани.
Авторы статьи проверили эту идею, «распечатав» на 3D-принтере полноценную копию мозга человеческого зародыша на шестом месяце развития. В это время, как рассказывают авторы статьи, мозг человека достигает почти нормальных для новорожденного размеров, но еще не обладает извилинами и находится в полностью гладком состоянии.
Этот муляж мозга ученые покрыли тонким слоем особого геля, который быстро разбухает, если впитывает в себя растворитель. Погружая модель мозга в эту жидкость, ученые таким образом пытались имитировать процесс ускоренного роста клеток коры и замедления роста белого вещества.
Буквально в первые же минуты после погружения мозга в раствор, Махадеван и его коллеги с удивлением стали замечать, что структура поверхности муляжа начала покрываться складками, фактически идентичными тем, которые есть на коре мозга новорожденного. Их форма, размеры и положение зависели всего от двух параметров – размеров мозга и того, как хорошо гель впитывал растворитель.
«Мозг каждого человека, немного, но отличается от других, но все крупные складки присутствуют у большинства здоровых людей. Наше исследование показывает, что если рост мозга чем-то нарушен, или если его форма искажена, то тогда не все эти складки сформируются, что может вызывать целый ряд болезней и проблем», — заключает Цзунь Ян Чун (Jun Young Chung), коллега Махадевана.
Источник: ria.ru
По итогам отрицательная разница между доходами и расходами государственной казны в США увеличилась на 12,1%…
Федеральный бюджет получил профицит 244,16 миллиарда рублей По данным Федерального Казначейства консолидированный бюджет РФ в…
Нефтяные долларовые котировки устремились вниз, несмотря на слабеющий доллар США Поздно вечером 13 марта баррель…
10-летние бумаги Казначейства США столкнулись на рынке с минимальным с октября 2009 года спросом В…
Долларовый индекс продолжает снижаться Американская валюта завершила 12 марта снижением своей стоимости до минимального за…
Доллар США вновь дешевеет к большинству валют мира 12 марта долларовый индекс утром снизился на…