3D-печатная модель показывает, как формируются извилины мозга

Исследователи из США, Финляндии и Франции объединились, чтобы изучить формирование борозд коры головного мозга, отвечающих за умственные способности человека. Международная команда решила проследить этот процесс, воспользовавшись технологиями 3D-печати.

 

Из мягких гелей была распечатана модель, которая должна имитировать рост настоящего мозга. Она позволяет увидеть, как борозды и извилины образуются благодаря физическим процессам роста, а не биологическим факторам.

Полученные результаты могут способствовать диагностике и лечению болезни Альцгеймера, аутизма, шизофрении и некоторых других.

Первоначально мозг человека гладкий. Борозды начинают формироваться, начиная с двадцатой неделе беременности. И заканчивается этот процесс к полутора годам.

Ученые объясняют появление борозд способом уместить более крупную кору в небольшом объеме, поскольку место ограничено черепной коробкой. Чем больше коры, тем больше нейронов. А это уже напрямую влияет на когнитивные и интеллектуальные способности.

С тем, для чего нужны борозды, ученые определились давно, но процесс образования складок не давал им покоя. Строились различные предположения, однако по соображениями этики проводить исследования на настоящем человеческом мозге исследователи отказывались.

Технологии 3D-печати позволили создать реалистичную модели роста мозга. Благодаря ей ученые назвали причину появления борозд: «механическая нестабильность» или же процессы сжатия и изгибания.

Была изготовлена многослойная гладкая модель мозга. В процессе использованы различные гели, которые под воздействием раствора расширялись под разными углами. Неравномерный рост имитировал развитие настоящего мозга.

Когда исследователи погрузили 3D-печатную модель в раствор за несколько минут, произошло расширение внешнего слоя. После чего он стал механически сжиматься. Это и стало результатом возникновения складок. Чтобы дополнить свое исследование, ученые создали математические модели на базе геометрических данных.

 

Понимание механизма образования извилин позволит лечить ряд расстройств, вызванных неправильным формированием мозга, его размерами, толщиной коры.

Несмотря на столь прогрессивный шаг, напечатанная на 3D-принтере модель отражала только базовые структуры мозга.

 

По материалам: 3ders.org