Hvorfor har en hjerne foldet? Der er ikke nok plads i din kraniet

For at holde vores kroppe vridende på en tirsdag, har hjernen plads til sine signal-sende neuroner for at opbygge deres netværk. Desværre giver vores kranier ikke meget plads til at arbejde med, så evolution måtte maksimere plads på en anden måde: ved foldning. En ny video, udgivet mandag med en undersøgelse i Naturfysik, forsøger at modellere hvordan hjernen danner disse konvolutter i voksende foster.

For et organ, der afhænger af at maksimere forbindelserne mellem sine celler, er det nøglen, at optimere overfladearealet - gennem foldning. Det er derfor hjernen ligner en mursten af ​​nudler og ikke en mursten.

I Naturfysik undersøgelse, brugte forfatterne MRI hjerneskanninger til 3D-print en lagdelt gel model af den udviklende glatte hjerne i fosteret, hvilket er når de fleste hjernefoldning opstår.

Droppe modellen i et opløsningsmiddel, de observerede den ydre skal og kerne ekspanderende i forhold til hinanden, efterligner væksten af ​​cortex - hjernens ydre lag - i føtal hjernen.

Den hurtige ekspansion af cortex fører til kompression, hvilket igen fører til dannelsen af ​​sulci - de dybere, større spor i cortexen - og gyri - mindre, mere komplicerede svingninger. I en lignende 2014 undersøgelse i Forsøg af National Academy of Sciences, forskere fastslået, at udviklingen af ​​hjernens rynker kan matematisk modelleres på to enkle geometriske parametre: væksthastighed og tykkelse i grå matter.

Denne forklaring sætter andre, mere komplekse teorier til hvile. Man antyder, at specifikke regioner i cortex vokser mere end andre; en anden forudsiger at grupper af neuroner i cortex bliver trukket sammen af ​​axon "ankre" i det hvide stof dybere i hjernen.

Men for så vidt som de seneste beviser går, ser det ud til, at udviklingen begunstigede en enklere forklaring: Hjernen smelter simpelthen op, fordi den vokser for hurtigt i et lille rum.