การวิจัยการจำลองรอยพับในสมองมนุษย์สามารถปลดล็อกการทำงานภายในลึกลับ

งานวิจัยใหม่ที่เสร็จสมบูรณ์โดย John A. Paulson School of Engineering และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ของ Harvard ได้ปลดล็อครูปแบบการจำลองแบบพับสมองซึ่งอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจการทำงานภายในของสมองได้ดีขึ้น ผ่านการจำลองแบบ 3 มิติของการพับในสมองของมนุษย์ทีมวิจัยแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าจะมีกระบวนการโมเลกุลหลายอย่างที่กำหนดเหตุการณ์เซลลูลาร์ในที่สุดสาเหตุของการพับสมองก็เป็นความไม่แน่นอนเชิงกลที่เชื่อมโยงกับการโก่งตัว

การสร้างสมองเจล

นักวิจัยสร้างแบบจำลองเจลซึ่งเป็นการจำลองแบบสามมิติของสมองของทารกในครรภ์ที่ราบรื่นโดยการถ่ายภาพ MRI พื้นผิวของแบบจำลองถูกเคลือบด้วยชั้นของเจลอีลาสโตเมอร์ซึ่งทำหน้าที่เป็นอะนาล็อกของเยื่อหุ้มสมอง เพื่อเลียนแบบการขยายตัวของเยื่อหุ้มสมองสมองแบบจำลองถูกแช่อยู่ในตัวทำละลายที่ดูดซับเข้าไปในชั้นนอกสุดซึ่งนำไปสู่การบวมเมื่อเทียบกับบริเวณที่ลึกกว่าของสมองเจล ภายในไม่กี่นาทีของการแช่ตัวในตัวทำละลายของเหลวการบีบอัดส่งผลให้เกิดการก่อตัวของแบบจำลองในรูปแบบที่คล้ายคลึงกันในรูปร่างและขนาดกับการพับสมองจริง

แม้แต่นักวิจัยก็รู้สึกประทับใจกับความคล้ายคลึงกันในสมองเจลและสมองมนุษย์ที่แท้จริง Jun Chung เพื่อนร่วมปริญญาเอกและผู้เขียนร่วมคนแรกของ The Paper กล่าวว่า“ เมื่อฉันใส่แบบจำลองลงในตัวทำละลายฉันรู้ว่าควรจะพับได้ แต่ฉันไม่เคยคาดหวังรูปแบบที่ใกล้ชิดเมื่อเทียบกับสมองมนุษย์” เขาพูดต่อไปว่า“ ดูเหมือนสมองมนุษย์ที่แท้จริง”

ความเกี่ยวข้องและกุญแจสำคัญต่อความคล้ายคลึงกันเหล่านั้นอยู่ในรูปร่างที่เป็นเอกลักษณ์ของสมองมนุษย์ Chung กล่าวว่า“ รูปทรงเรขาคณิตของสมองมีความสำคัญมากเพราะมันทำหน้าที่ปรับทิศทางการพับในบางทิศทาง” การอ้างสิทธิ์ของ Chung คือแบบจำลองของพวกเขาซึ่งในระดับเรขาคณิตขนาดใหญ่นั้นเหมือนกับสมองมนุษย์ที่แท้จริงมีความโค้งเดียวกันซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของรอยพับที่จับคู่กับสมองของทารกในครรภ์ที่แท้จริง

สมองเท่าไหร่?

มีหลายวิธีที่ใคร ๆ ก็สามารถหาเหตุผลเข้าข้างตนเองในการพับของสมองมนุษย์จากมุมมองวิวัฒนาการ ยกตัวอย่างเช่นครั้งหนึ่งเคยเชื่อว่าสมองที่พับได้เป็นผลมาจากการวิวัฒนาการของเยื่อหุ้มสมองขนาดใหญ่เพื่อให้พอดีกับปริมาตรเล็ก ๆ ด้วยประโยชน์ของการลดความยาวของการเดินสายของเซลล์ประสาทและปรับปรุงการทำงานของความรู้ความเข้าใจ

สิ่งที่ไม่ได้อธิบายก่อนหน้านี้คือ วิธีที่ สมองพับ กว่าหลายปีของการศึกษามีการเสนอสมมติฐานมากมาย อย่างไรก็ตามไม่มีการพัฒนาเหล่านี้โดยตรงเพื่อนำไปสู่การคาดการณ์ที่ทดสอบได้ ตอนนี้โรงเรียนวิศวกรรมศาสตร์และนักวิจัยนักวิทยาศาสตร์ของฮาร์วาร์ดเอ. พอลสันโดยความร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์ในฝรั่งเศสและฟินแลนด์สามารถแสดงให้เห็นว่าสาเหตุที่ดีที่สุดของการพับสมองเป็นผลมาจากความไม่แน่นอนเชิงกลอย่างง่ายซึ่งเป็นผลมาจากการโก่งงอ

ทำไมมันถึงสำคัญ

สมองจะไม่เหมือนกันในมนุษย์ทุกคน แต่สมองทั้งหมดควรมีรอยพับสำคัญเดียวกันซึ่งบ่งบอกถึงสุขภาพที่ดี การวิจัยครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าหากเรขาคณิตทั่วโลกของสมองถูกขัดจังหวะหรือส่วนหนึ่งไม่เป็นผู้ใหญ่/เติบโตอย่างถูกต้องดังนั้นการพับที่สำคัญอาจไม่ปรากฏที่พวกเขาควร; ซึ่งอาจนำไปสู่ความผิดปกติของสมอง การศึกษาครั้งนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจการพับในสมองได้ดีขึ้นในเชิงลึกมากขึ้นซึ่งอาจช่วยปลดล็อกการทำงานด้านในสุดของสมองมนุษย์และในที่สุดก็สามารถอธิบายความผิดปกติของสมองได้

แหล่งกำเนิด

ฮาร์วาร์ดจอห์นเอ. พอลสันโรงเรียนวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ (2016, 1 กุมภาพันธ์) การวิจัยใหม่จำลองสมองมนุษย์ที่พับได้ใน 3D: การศึกษายืนยันกรอบเชิงกลอย่างง่ายสำหรับวิธีที่สมองของมนุษย์พับ ScienceDaily ​สืบค้น 2 กุมภาพันธ์ 2016 จาก www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm

‍