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Una nuova ricerca condotta dalla John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences di Harvard ha svelato un modello di replicazione delle pieghe cerebrali che potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio il funzionamento interno del cervello. Attraverso la replicazione 3D delle pieghe nel cervello umano, il team di ricerca ha dimostrato che, sebbene esistano molteplici processi molecolari che determinano in ultima analisi gli eventi cellulari, la vera causa delle pieghe cerebrali è essenzialmente un'instabilità meccanica che è stata collegata alla deformazione.
I ricercatori hanno realizzato un modello in gel, una replica tridimensionale di un cervello fetale liscio tramite risonanza magnetica. La superficie del modello è stata rivestita con uno strato di gel elastomerico, che ha agito come un analogo della corteccia. Per imitare l'espansione corticale, il modello cerebrale è stato immerso in un solvente che è stato assorbito dallo strato più esterno, provocando un rigonfiamento rispetto alle regioni più profonde del cervello in gel. Nel giro di pochi minuti dall'immersione nel solvente liquido, la compressione ha portato alla formazione di pieghe nel modello, simili per forma e dimensioni a quelle delle pieghe cerebrali reali.
Anche i ricercatori sono rimasti colpiti dalle somiglianze tra il cervello in gel e il cervello umano reale. Jun Chung, ricercatore post-dottorato e co-primo autore dell'articolo, ha dichiarato: "Quando ho immerso il modello nel solvente, sapevo che avrebbe dovuto esserci un ripiegamento, ma non mi sarei mai aspettato un modello così simile rispetto al cervello umano". Ha poi aggiunto: "Sembra un vero cervello umano"
La rilevanza e la chiave di queste somiglianze risiede nella forma unica del cervello umano. Chung afferma: "La geometria del cervello è davvero importante perché serve a orientare le pieghe in determinate direzioni". Chung sostiene che il loro modello, che su larga scala geometrica è identico a un vero cervello umano, presentasse la stessa curvatura, il che ha portato alla formazione di pieghe che corrispondevano così fedelmente a quelle di un vero cervello fetale.
Esistono molti modi per razionalizzare le pieghe del cervello umano da una prospettiva evolutiva. Ad esempio, un tempo si credeva che le pieghe del cervello fossero il risultato dell'evoluzione della corteccia cerebrale, che si è adattata a un volume più piccolo, con il vantaggio di ridurre la lunghezza del cablaggio neuronale e quindi migliorare le funzioni cognitive.
Ciò che prima non era spiegato era il modo in cui il cervello si ripiega. Nel corso di molti anni di studio sono state proposte numerose ipotesi. Tuttavia, nessuno di questi sviluppi è stato utilizzato direttamente per condurre a previsioni verificabili. Ora, i ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Scientists, in collaborazione con scienziati francesi e finlandesi, sono stati in grado di dimostrare che la causa ultima delle pieghe cerebrali è il risultato di una semplice instabilità meccanica, molto probabilmente dovuta a deformazione.
Il cervello non sarà esattamente lo stesso in tutti gli esseri umani, ma tutti i cervelli dovrebbero presentare le stesse pieghe principali, che indicano una buona salute. Questa ricerca dimostra che se la geometria globale del cervello viene interrotta, o una parte non matura/cresce correttamente, le pieghe principali potrebbero non essere presenti dove dovrebbero, il che può portare a disfunzioni cerebrali. Questo studio aiuta gli scienziati a comprendere meglio e più a fondo le pieghe del cervello, il che potrebbe aiutare a svelare i meccanismi più profondi del cervello umano e potrebbe in definitiva spiegare alcuni disturbi cerebrali.
Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. (1 febbraio 2016). Una nuova ricerca riproduce in 3D il ripiegamento del cervello umano: lo studio convalida un semplice schema meccanico per il ripiegamento del cervello umano. ScienceDaily. Consultato il 2 febbraio 2016 da www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm
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