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Una nuova ricerca completata dalla John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences di Harvard ha sbloccato un modello di replicazione delle pieghe del cervello che potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio il funzionamento interno del cervello. Attraverso la replica 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 collegata all’instabilità.
I ricercatori hanno realizzato un modello in gel, una replica tridimensionale di un cervello fetale liscio mediante imaging MRI. La superficie del modello era rivestita con uno strato di gel elastomero, che fungeva da analogo della corteccia. Per imitare l’espansione corticale, il cervello modello è stato immerso in un solvente che veniva assorbito nello 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 provocato la formazione di pieghe nel modello, simili per forma e dimensione a quelle delle pieghe cerebrali reali.
Anche i ricercatori sono rimasti colpiti dalle somiglianze tra il cervello in gel e il vero cervello umano. Jun Chung, ricercatore post-dottorato e co-primo autore dell’articolo, ha dichiarato: “Quando ho messo il modello nel solvente sapevo che avrebbe dovuto verificarsi una piegatura, ma non mi sarei mai aspettato questo tipo di schema ravvicinato rispetto al cervello umano”. Ha continuato dicendo: "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 ad orientare le pieghe in determinate direzioni”. Le affermazioni di Chung sono che il loro modello, che su larga scala geometrica è lo stesso di un vero cervello umano, aveva la stessa curvatura, che ha portato alla formazione di pieghe che corrispondevano così da vicino a quelle di un vero cervello fetale.
Esistono molti modi in cui è possibile razionalizzare le pieghe del cervello umano da una prospettiva evolutiva. Ad esempio, un tempo si credeva che il cervello ripiegato fosse il risultato dell’evoluzione della grande corteccia per adattarsi al piccolo volume con il vantaggio di diminuire la lunghezza del cablaggio neuronale e quindi di migliorare la funzione cognitiva.
Ciò che prima era inspiegabile era il modo in cui il cervello si piega. In tanti anni di studio sono state molte le ipotesi proposte. Tuttavia, nessuno di questi sviluppi è stato utilizzato direttamente per portare 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 che molto probabilmente è un problema risultato dell'instabilità.
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 mostra che se la geometria globale del cervello viene interrotta, o una parte non matura/cresce correttamente, allora le pieghe principali potrebbero non essere presenti dove dovrebbero; che può portare a disfunzioni del cervello. Questo studio aiuta gli scienziati a comprendere meglio le pieghe del cervello in modo più approfondito, il che potrebbe aiutare a sbloccare i meccanismi più interni del cervello umano e potrebbe in definitiva spiegare alcuni disturbi cerebrali.
Scuola di ingegneria e scienze applicate di Harvard John A. Paulson. (2016, 1 febbraio). Una nuova ricerca replica un cervello umano che si piega in 3D: lo studio dimostra una semplice struttura meccanica su come si piega il cervello umano. ScienceDaily . Estratto il 2 febbraio 2016 da www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm
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