Wie das menschliche Gehirn seine Falten bekommt
Unsere Gehirne haben, faltig, Walnuss-Form kann daran liegen, dass das rasche Wachstum des Gehirns äußeren ist Gehirn – die graue Substanz – ist abhängig von der weißen Substanz, eine neue Studie zeigt.
Forscher fanden heraus, dass das besondere Muster der Rippen und Ritzen der gewundenen Oberfläche des Gehirns, die Windungen und Furchen genannt werden, hängt von zwei einfachen geometrischen Parameter: Wachstumsrate der grauen Substanz und seine Stärke. Die Entwicklung des Gehirns Falten kann in einem Labor mit einer Doppelschicht-Gel, nachgeahmt werden, laut der Studie veröffentlicht heute (18. August) in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences.
Die Forscher stellten fest, dass Gene zusammen mit diesen Gegebenheiten auch eine Rolle bei der Bestimmung der Gehirnform haben, denn sie regulieren, wie Nervenzellen vermehren sich und Wandern zu ihren Bestimmungsorten. [10 Dinge, die Sie nicht über das Gehirn wissen]
Alle Säugetierarten haben ähnliche Schichtung in der äußeren Schicht des Gehirns – der Hirnrinde — aber nur größere Säugetiere haben eine Rinde, die gefaltet ist. Beispielsweise hat ein Rattengehirn eine glatte Oberfläche, während ein erheblich größeres Gehirn wie ein Mensch, hat Dutzende von Windungen und Furchen. Eine gefaltetes Gehirn Oberfläche hat eine größere Fläche – das bedeutet einer größeren macht für die Verarbeitung von Informationen, aber es ist nicht ganz klar, welche Faktoren bestimmen die ikonische Form der Windungen und Furchen im menschlichen Gehirn.
Zu wissen, wie das Gehirn in seine gefalteten Form entwickelt könnte helfen Wissenschaftlern besser zu erklären, was passiert bei Menschen mit angeborenen Erkrankungen wie Polymicrogyria (ein Zustand, gekennzeichnet durch eine übermäßige Anzahl von Falten), Pachygyrie (eine Bedingung mit ungewöhnlich Dicke Falten) und Lissencephalia (ohne Falten eine glatte Gehirn-Bedingung).
In der Vergangenheit gab es drei große Ideen darüber, wie die Windungen und Furchen entwickeln. Eine Idee ist, dass einige Bereiche des Kortex einfach weiter wachsen und erheben sich über andere Bereiche, die Windungen zu schaffen. Eine weitere Idee ist, dass Gruppen von stark vernetzten Neuronen im Kortex mechanisch in der Nähe von einander durch die fadenförmigen Axone gezogen werden, aus denen sich der weißen Substanz. Jedoch Anhaltspunkte dafür, dass keiner dieser beiden Ideen korrekt ist.
Der dritte Gedanke ist, dass die graue Substanz mehr als die weiße Substanz wächst, führt zu einem "Beulen", die dem Kortex seine Form gibt, sagte der Forscher.
Aber frühere Versuche, diese Knicken Modell nicht erfolgreich waren, sagte der Forscher. In früheren Studien Forscher angenommen, dass die graue Substanz eine dünne, steife Schicht wächst ist auf einer dicken, weichen Basis der weißen Substanz, aber diese Annahme ergab Falten, die nicht wie die, die in echten menschlichen Gehirnen.
In der neuen Studie, die Forscher davon ausgegangen, dass die grauen und weißen Substanz haben ähnliche Steifigkeit, aber unterschiedliche Wachstumsraten. Mit Hilfe von mathematischen Simulationen, zeigten sie, dass abhängig von der Größe des Gehirns, ihre Modellergebnisse in verschiedenen Formen des Gehirns Oberflächen. Beispielsweise dürfte die Gehirn-Oberfläche für ein kleines Gehirn mit einem Durchmesser von weniger als einen halben Zoll, glatt sein. Mittelstufe-Größe Gehirne werden voraussichtlich einige Furchen haben, die innerhalb der grauen Substanz gefunden werden, und größere Gehirne werden stark gefaltet, mit Furchen Eindringen der weißen Substanz.
Die Wissenschaftler repliziert auch das Gehirn Falten Phänomen mit Doppelschicht-Schwellung Gelmaterial, und zeigte, dass nur dann, wenn die beiden Schichten ein ähnliches Niveau der Weichheit haben die daraus resultierenden Falten ähnlich wie des menschlichen Gehirns Windungen und Furchen aussehen.
Die Forscher stellten fest, dass ihr Modell für grundlegende Windungen und Furchen funktioniert, zwar es komplexere Funktionen des Gehirns erklären kann – beispielsweise die Rillen, die die beiden Hemisphären trennt und anderen großen Furchen, die des Gehirns zu definieren großen Lappen.
Bahar Gholipour mailen oder ihre @alterwired zu folgen. Folgen Sie Live Science @livescience, Facebook & Google +. Ursprünglich veröffentlicht am Leben Wissenschaft.