Le cerveau du fœtus commencent à se replier autour du milieu du troisième trimestre de la grossesse, mais peu est connu sur le processus réel. Un nouveau modèle, dans lequel un morceau de gel a été faite à gonfler dans un liquide de bain, montre comment ça se passe dans une surprenante précision du détail.
Très peu d’animaux ont des cerveaux qui disposent de ces creux et de crêtes, un groupe qui comprend les humains, certains primates, les dauphins, les éléphants, et les porcs. Chez les humains, le processus commence autour de la 20e semaine de grossesse et se termine généralement lorsque l’enfant a environ un an et demi.
La raison pour le pliage, c’est que notre gros bulbe cerveaux probablement dû évoluer cette capacité à s’adapter à l’intérieur de nos crânes, tout en réduisant la longueur de câblage et de stimuler la fonction cognitive. Les neuroscientifiques ont quelques idées de base sur la façon dont le cerveau plis, mais aucun n’a réellement vécu jusqu’à l’examen empirique. Une nouvelle étude publiée dans Nature Physics par des chercheurs de la Harvard John A. Paulson École d’Ingénierie et de Sciences Appliquées corrige cette limitation.
Le gel final le modèle du cerveau du fœtus après avoir été plongé dans un solvant. Via Mahadevan, Laboratoire de Harvard SEAS
Pour obtenir un meilleur contrôle sur les circonvolutions corticales, comme on les appelle, une équipe dirigée par les biophysiciens Julien Lefèvre et Lakshminarayanan Mahadevan utilisé scans du cerveau pour construire un imprimé en 3D couches de gel de modèle de développement, lisse, cerveau du fœtus. Pour imiter le cortex, une mince couche de gel élastomère était couché sur le modèle. En l’immergeant dans un solvant, les chercheurs ont été en mesure de reproduire corticale de la croissance et le conte de “la contrainte à l’expansion.” Dans juste une question de minutes, l’expérience a donné un cerveau qui ressemblait remarquablement de l’homme.
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“Quand j’ai mis le modèle dans le solvant, je savais qu’il devrait être de pliage, mais je ne m’attendais pas ce genre de fermer modèle par rapport à un cerveau humain,” a noté l’étude co-auteur Jun Young Chung dans un Harvard communiqué de presse. “Il ressemble à un vrai cerveau.”
Les chercheurs ont également créé une simulation sur ordinateur de la pliage de cerveau, et elle a assez bien fonctionné de la même manière.
Un processus similaire de chances qui se passe dans le cerveau du fœtus. Comme le cortex se développe, il est sous une pression croissante. La compression qui en résulte conduit à une instabilité mécanique qui provoque l’emblématique plis. “Cette simple innovation évolutive, avec des itérations et des variations, permet de mince, mais la vaste cortex être emballé dans un petit volume, et est la principale cause derrière le cerveau de pliage, connu comme gyrification”, a déclaré Mahadevan.
En plus de jeter un éclairage nouveau sur le développement du cerveau foetal, cette ligne de recherche pourrait expliquer les causes de certaines maladies du cerveau.
“Les cerveaux ne sont pas exactement les mêmes d’une personne à une autre, mais que nous devrions tous avoir les mêmes grands plis pour être en bonne santé”, a déclaré Chung. “Notre recherche montre que, si une partie du cerveau ne se développe pas correctement, ou si la géométrie est perturbé, nous ne pouvons pas avoir les grands plis au bon endroit, ce qui peut provoquer un dysfonctionnement potentiel.”
[La Nature De La Physique]
Top image: Mahadevan, Laboratoire de Harvard SEAS
E-mail à l’auteur george@gizmodo.com suivre @dvorsky.