驚悚向3D打印，展示胎兒大腦發(fā)育過程
想必我們對大腦的樣子并不陌生。一層層的褶皺口感獨特，是僵尸的最愛（誤）。
科學(xué)家認為褶皺形式使得大表面積的大腦皮層能容納進我們的頭蓋骨里——這樣就減少了神經(jīng)布線長度還能改善認知功能——但是大腦如何最終形成了這樣的復(fù)雜形狀？
哈佛大學(xué)的研究員用3D打印造出一個層狀的大腦模型。這個模型模擬了實際中大腦皮層的褶皺方式。借此，研究員們離大腦皮層復(fù)雜形狀的形成過程的真相近了一步。
人類大腦褶皺的形成開始于懷孕20周時，之后這個過程會持續(xù)到小孩差不多18個月大的時候。
褶皺隨著大腦的生長而產(chǎn)生，同時，神經(jīng)元細胞數(shù)量、大小、形狀、位置都促成皮層的擴張——皮層也叫灰質(zhì)——相對于其下方的白質(zhì)而言。
為了用人造的大腦來模擬折疊的過程，科學(xué)家們獲取了人類胎兒的MRI（核磁共振成像）圖像。擁有數(shù)據(jù)后，他們3D打印出一個膠質(zhì)的光滑沒有褶皺的胎兒大腦模型（代表實際中褶皺產(chǎn)生前的大腦）。
然后在模型表面涂上一層薄薄的彈性膠體（代表人造大腦皮層）。為了復(fù)制皮層擴張的自然過程，膠質(zhì)大腦被浸泡在一種溶劑中，這樣就能使大腦的外層膨脹。
只需要幾分鐘——這里的見到的GIF圖是加速了的——人造大腦的外層就模擬出了實際中的大腦褶皺的形成。
參與實驗的某個研究員說：“我們發(fā)現(xiàn)，一條非常簡單的物理法則就能模擬出皮層褶皺現(xiàn)象，而且從定性的角度來看，模擬出的結(jié)果跟我們對實際的胎兒大腦的觀察相似。伴隨著迭代和變異的簡單漸進式變化，使得擴張的薄皮層塞進了一個小體積的容器內(nèi)，并且它是大腦褶皺（也就是我們所知的腦回）形成的主導(dǎo)因素。”
根據(jù)研究人員的說法，皮層擴張導(dǎo)致的褶皺的形狀和位置對健康來說非常關(guān)鍵，因為大腦的形態(tài)跟它的功能相關(guān)。
參與實驗的一個研究員鐘俊陽說：“大腦的幾何結(jié)構(gòu)真的非常重要，因為它幫助確定褶皺的形成方向。每個人的大腦并不完全一樣，但我們都得擁有相同的主要褶皺來做一個健康的人。”
這些在Nature Physics（自然物理學(xué)）上被報道的發(fā)現(xiàn)能幫助科學(xué)家更好地理解大腦的表面形狀跟大腦的內(nèi)部工作方式的關(guān)系。
鐘俊陽說：“我們的研究表明如果大腦的一部分生長不合理，或者整體的幾何結(jié)構(gòu)被打亂了，那么主要的褶皺可能就不會待在正確的位置，這樣就會導(dǎo)致潛在的機能障礙。”
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