البحث الذي يكرر الطيات في الدماغ البشري يمكن أن يفتح أبواب العمل الداخلي الغامض

كشف بحث جديد أجرته كلية جون بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد عن نموذج تكرار طيات الدماغ الذي قد يساعد العلماء على فهم الأعمال الداخلية للدماغ بشكل أفضل. من خلال التكرار ثلاثي الأبعاد للطيات في الدماغ البشري، أظهر فريق البحث أنه على الرغم من وجود عمليات جزيئية متعددة تحدد في النهاية الأحداث الخلوية، فإن السبب الحقيقي لطيات الدماغ هو في الأساس عدم الاستقرار الميكانيكي الذي تم ربطه بالتواء.

صنع دماغ جل

صنع الباحثون نموذجًا هلاميًا، وهو عبارة عن تكرار ثلاثي الأبعاد لدماغ الجنين الناعم عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي. تمت تغطية سطح النموذج بطبقة من هلام المطاط الصناعي، والتي كانت بمثابة نظير للقشرة. ومن أجل محاكاة التوسع القشري، تم غمر نموذج الدماغ في مذيب تم امتصاصه في الطبقة الخارجية، مما أدى إلى تورم نسبة إلى المناطق الأعمق من الدماغ الهلامي. وفي غضون دقائق من الغمر في المذيب السائل، أدى الضغط إلى تكوين طيات في النموذج، تشبه في الشكل والحجم طيات الدماغ الفعلية.

حتى أن الباحثين أعجبوا بأوجه التشابه بين الدماغ الهلامي والدماغ البشري الفعلي. قال جون تشونغ، زميل ما بعد الدكتوراه والمؤلف الأول المشارك في الورقة: "عندما وضعت النموذج في المذيب، علمت أنه يجب أن يكون هناك طي، لكنني لم أتوقع أبدًا هذا النوع من النمط المتقارب مقارنة بالدماغ البشري". ومضى أبعد من ذلك قائلاً: "يبدو وكأنه دماغ بشري حقيقي".

تكمن أهمية هذه التشابهات ومفتاحها في الشكل الفريد للدماغ البشري. يقول تشونغ: "إن هندسة الدماغ مهمة حقًا لأنها تعمل على توجيه الطيات في اتجاهات معينة." ادعاءات تشونغ هي أن نموذجهم، الذي يشبه على نطاق هندسي كبير الدماغ البشري الحقيقي، كان له نفس الانحناء، مما أدى إلى تكوين طيات تتطابق بشكل وثيق مع دماغ الجنين الحقيقي.

ماذا يوجد في طية الدماغ؟

هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها ترشيد طيات الدماغ البشري من منظور تطوري. على سبيل المثال، كان يُعتقد سابقًا أن الأدمغة المطوية كانت نتيجة لتطور القشرة الكبيرة لتتناسب مع الحجم الصغير مع الاستفادة من تقليل طول الأسلاك العصبية وبالتالي تحسين الوظيفة الإدراكية.

ما لم يتم تفسيره سابقًا هو كيفية طي الدماغ. على مدى سنوات عديدة من الدراسة، تم اقتراح العديد من الفرضيات. ومع ذلك، لم يتم استخدام أي من هذه التطورات بشكل مباشر للتوصل إلى تنبؤات قابلة للاختبار. الآن، تمكن الباحثون في كلية جون إيه بولسون للهندسة والعلماء التطبيقيين بجامعة هارفارد، بالتعاون مع علماء في فرنسا وفنلندا، من إظهار أن السبب النهائي لطيات الدماغ هو نتيجة لعدم الاستقرار الميكانيكي البسيط الذي من المرجح أن يكون نتيجة التواء.

لماذا يهم؟

لن يكون الدماغ هو نفسه تمامًا عند جميع البشر، ولكن يجب أن تتميز جميع الأدمغة بنفس الطيات الرئيسية، مما يدل على الصحة الجيدة. يوضح هذا البحث أنه إذا انقطعت الهندسة الشاملة للدماغ، أو لم ينضج/ينمو جزء منه بشكل صحيح، فقد لا تكون الطيات الرئيسية موجودة في المكان الذي ينبغي أن تكون فيه؛ مما قد يؤدي إلى خلل في عمل الدماغ. تساعد هذه الدراسة العلماء على فهم الطيات الموجودة في الدماغ بشكل أفضل وبعمق أكبر، مما قد يساعد في فتح أعمق أعمال الدماغ البشري ويمكن أن يفسر في النهاية بعض اضطرابات الدماغ.

مصادر

كلية هارفارد جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية. (2016، 1 فبراير). بحث جديد يكرر دماغًا بشريًا قابلاً للطي بشكل ثلاثي الأبعاد: الدراسة تثبت إطارًا ميكانيكيًا بسيطًا لكيفية طي الدماغ البشري. علم يوميا . تم الاسترجاع في 2 فبراير 2016 من www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm

‍