Home » Știință » Oamenii de ştiinţă au ”imprimat” un CREIER 3D care poate rezolva unul dintre marile mistere ale aparatului cerebral. FOTO+VIDEO

Oamenii de ştiinţă au ”imprimat” un CREIER 3D care poate rezolva unul dintre marile mistere ale aparatului cerebral. FOTO+VIDEO

Publicat: 03.02.2016
Prin printarea 3D a unui creier fals din gel şi monitorizarea "creşterii" acestuia, oamenii de ştiinţă de la Universitatea Harvard au descoperit modul în care cortexul uman îşi dezvoltă circumvoluţiunile.
Descoperirea, publicată în revista Nature Physics, poate rezolva un mister de lungă durată cu privire la structura materiei noastre cenuşii şi ar putea ajuta chiar la înţelegerea anumitor tulburări care pot fi legate de cadrul de pliere sau cel debordant al creierului.
 
Cercetătorii „au furnizat prima dovadă experimentală a teoriei creşterii diferenţiale şi au demonstrat că şi forţele fizice, nu doar procesele biochimice, joacă un rol critic în dezvoltarea neuronală. Descoperirile lor ar putea avea consecinţe profunde pentru diagnosticarea clinică, tratarea şi prevenirea a varii tulburări neurologice”, a declarat Ellen Kuhl, de la Universitatea Stanford, care nu a fost implicată în studiu.  
 
Când ne referim la creier, vorbim despre circumvoluţiuni, acele cute (alungite şi sinuoase) de pe suprafaţa exterioară a creierului, mărginite de şanţuri. Dar nu toate speciile au creiere dotate cu aceste cute. Spre exemplu, animalele mai mici, cum ar fi şobolanii, au creiere netede de culoare roz. La fetuşii umani nu se începe dezvoltarea acestor cute până la săptămâna a 23-a de gestaţie.
 
Sursa foto: nature.com
 
Oamenii de ştiinţă au constatat că această structură plină de ”falduri” a creierului are, de fapt, unele beneficii majore: acestea permit realizarea a mult mai multe conexiuni în cortex (stratul de la suprafaţa creierului nostru, care este format din „materie cenuşie”).
 
„Fiecare neuron cortical este conectat cu 7.000 de alţi neuroni, care rezultă în 0,15 de cvadrilioane de conexiuni şi mai mult de 150.000 de km de fibre nervoase”, a explicat Ellen Kuhl.
 
Dar ce face ca aceste cute să se dezvolte? Această întrebare a neliniştit oamenii de ştiinţă. Mulţi cercetători au încercat să identifice procesele celulare sau biochimice, dar Lakshminarayanan Mahadevan, un fizician şi matematician de la Universitatea Harvard, a decis să studieze fizica structurii de unul singur şi a dezvoltat un model matematic al comportamentului său.
 
„Am un interes îndelungat în încercarea de a înţelege modul în care organismul sau organismele animale se organizează. Aşa că am abordat aceste probleme dintr-o perspectivă matematică”, a declarat Mahadevan. 
 
”O parte a acestei probleme este că nici o modalitate nu pare bună pentru a răspunde la această întrebare. Experimentele cu creierul uman, pot fi din punct de vedere etic discutabile, iar experimentele cu şobolanii sau alte animale mici nu ar funcţiona, deoarece creierele lor sunt netede. Şi, de obicei, un experiment cu un material fără viaţă nu ar arăta cum dezvoltă creierul aceste cute deoarece ţesutul mort pur şi simplu nu creşte”, a declarat Ellen Kuhl. 
 
 
Dar pentru această nouă lucrare, oamenii de ştiinţă au construit un model fizic care a rezolvat ultima problemă cu utilizare inteligentă a materialelor. Ei au folosit imaginile colectate prin rezonanţă magnetică de la un creier fetal de 22 de săptămâni de gestaţie şi o imprimantă 3D pentru a ”produce” un creier fals din gel. Aceasta a fost „materia albă” a creierului, pe care au acoperit-o cu un strat subţire de gel cauciucat pentru a imita stratul de „materie cenuşie”, sau ţesutul cortical. Cercetătorii au scufundat apoi creierul într-un solvent lichid care a stimulat ca acel strat elastic al cortexulului să înceapă să crească. Cutele cerebrale au început să apară pe suprafaţa netedă.
 
Aparent s-a întâmplat acest lucru: ţesutul cortical tinde să-şi păstreze creşterea, dar este ancorat la proprietatea limitată a materiei albe ce se află dedesubt. Cu cât cortexul se extinde, presiunea face ca ţesutul să se prăbuşească în cele din urmă, ceea ce duce la formarea girusurilor cerebrale şi şanţurilor (caneluri adânci), care acoperă suprafaţa creierului.
 
„În cele din urmă, toate acestea sunt legate. Dacă mă gândesc la forma girusurilor dintr-un creier fetal atunci da, există procese moleculare. Există, însă, şi procese biochimice care determină celulele să se mişte, să se dividă, să-şi schimbe forma şi să sufere modificări numerice”, a declarat Lakshminarayanan Mahadevan.
 
„Efectuarea acestor conexiuni ne poate ajuta să identificăm indicatorii topologici pentru diagnosticarea precoce a autismului, schizofreniei sau bolii Alzheimer, şi, în cele din urmă, de creare a strategiilor mai eficiente de tratament”, afirmă Ellen Kuhl. 
 
 
Vă recomandăm şi aceste articole: 

Copiii la o vârstă foarte fragedă au puteri ”supranaturale” greu de explicat. Ce poate să facă un bebeluş de 6 luni şi un adult nu

 
 
 
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Animalele ar fi evoluat cu 200 de milioane de ani mai devreme decât credeam, indică noi fosile
Animalele ar fi evoluat cu 200 de milioane de ani mai devreme decât credeam, indică noi fosile
Fisticul ar putea fi un aliat natural pentru un somn odihnitor, indică un nou studiu
Fisticul ar putea fi un aliat natural pentru un somn odihnitor, indică un nou studiu
Axa Pământului s-a deplasat de patru ori în ultimii 320 de milioane de ani, inclusiv în era dinozaurilor
Axa Pământului s-a deplasat de patru ori în ultimii 320 de milioane de ani, inclusiv în era dinozaurilor
Cât de repede îți îmbătrânește creierul? Bacteriile din intestin ar putea deține răspunsul
Cât de repede îți îmbătrânește creierul? Bacteriile din intestin ar putea deține răspunsul
Ecranele ne fură prietenii, somnul și sportul. Care este concluzia desprinsă din 121 de studii?
Ecranele ne fură prietenii, somnul și sportul. Care este concluzia desprinsă din 121 de studii?
Cum ar putea fi salvați coralii de temperaturile extreme
Cum ar putea fi salvați coralii de temperaturile extreme
Un experiment cu copaci început în urmă cu peste 3 decenii încă oferă informații utile
Un experiment cu copaci început în urmă cu peste 3 decenii încă oferă informații utile
O țară are atât de puțini copii încât își închide școlile. Se întâmplă în Europa
O țară are atât de puțini copii încât își închide școlile. Se întâmplă în Europa
Bolile care nu vor să dispară, în ciuda progreselor din medicină
Bolile care nu vor să dispară, în ciuda progreselor din medicină
Mecanismul prin care celulele ombilicale pot opri cancerul
Mecanismul prin care celulele ombilicale pot opri cancerul
La ce să fii atent ca să nu confunzi depresia cu îmbătrânirea?
La ce să fii atent ca să nu confunzi depresia cu îmbătrânirea?
Astronomii raportează primele emisii radio localizate direct pe o exoplanetă. De ce nu provin de la extratereștri
Astronomii raportează primele emisii radio localizate direct pe o exoplanetă. De ce nu provin de la extratereștri
O nouă specie de pinguin a fost descrisă după mai bine de un secol
O nouă specie de pinguin a fost descrisă după mai bine de un secol
De ce unii japonezi rămân activi chiar și după 80 sau 90 de ani
De ce unii japonezi rămân activi chiar și după 80 sau 90 de ani
Cum arată testul de 30 de secunde care poate oferi indicii despre starea de sănătate
Cum arată testul de 30 de secunde care poate oferi indicii despre starea de sănătate
Astronomii au recreat „supa” primordială a Big Bangului și au descoperit un rezultat neașteptat
Astronomii au recreat „supa” primordială a Big Bangului și au descoperit un rezultat neașteptat
Care a fost prima limbă vorbită de oameni? Ce poate afla știința și unde încep speculațiile
Care a fost prima limbă vorbită de oameni? Ce poate afla știința și unde încep speculațiile
Cercetătorii au descoperit cum pot produce hidrogen ieftin din apă
Cercetătorii au descoperit cum pot produce hidrogen ieftin din apă