پژوهشگران یک مدل سه بعدی از مغز را در محیط آزمایشگاهی رشد داده و در نهایت موفق به بازسازی شکل چروک و تاخورده‌ی آن شدند. با دنیا آی تی همراه باشید.

 

 به نظر می‌رسد که پژوهش‌های جدید صورت گرفته در خصوص ساختار مغز، قادر به توجیه علت و نحوه‌ی شکل‌گیری فرم تاخورده‌ی مغز خواهد شد. روند این پژوهش بیشتر از آنکه در قالب علم زیست‌شناسی باشد، از قوانین فیزیکی تبعیت می‌کند.

علت چروک‌ بودن ساختار مغز، از منظر فرگشت، واضح است: تاخورده بودن  مغز باعث کوتاه شدن فاصله‌ی بین بخش‌هایی می‌شود که باید با یکدیگر در ارتباط باشند. علاوه براین، وجود این تاخوردگی باعث می‌شود تا کورتکس؛ لایه‌ی خارجی مغز در داخل جمجمه‌ی انسان جا شود. با رشد انسان، حجم مغز وی نیز در حدود ۲۰ برابر افزایش می‌یابد، اما مساحت رویه‌ی مغز به دلیل وجود چنین تاخوردگی‌هایی، ۳۰ برابر افزایش می‌یابد.

بدون وجود این تاخوردگی‌ها، قابلیت‌های ادراکی ما به شدت محدود بود. در حال حاضر ما از چرایی و هدف از وجود این تاخوردگی‌ها آگاه هستیم. اما اینکه آن‌ها چگونه شکل گرفته‌اند، سوالی است که تا کنون جوابی برای آن نیافته‌ایم. اما تیمی از پژوهشگران دانشگاه هاروارد با انجام مطالعاتی در این خصوص، متوجه شدند که در حقیقت دلیل توسعه‌ی این تاخوردگی‌ها، شیارها و برآمدگی‌ها، یک مکانیزم غیر زیستی موسوم به Gyrification است.

برای بررسی صحت این نظریه، پژوهشگران مدل سه بعدی مغز را از جنس ژلاتین و بر اساس اسکن‌های MRI گرفته شده از مغز جنین، توسعه دادند. این مدل که در ابتدا سطحی صاف و تانخورده داشت، توسط غشایی به ضخامت یک میلی‌متر و ازجنس ژل الاستومر؛ ماده‌ای با جنسی مشابه کورتکس، پوشانده شده و در داخل محلول خاصی قرار داده شد. 

پس از گذشت چند دقیقه از شروع فرآیند غوطه‌وری، ژل الاستومر به سرعت محلول را به خود جذب کرده و در نتیجه دچار افزایش حجم می‌شود. پس از این مرحله، ژل الاستومر حجیم شده، شروع به کمانش و تا شدن می‌کند تا کماکان اتصال خود به لایه‌ی ژلاتینی زیرین را حفظ کند. اما در پایان شکلی که مدل ۳ بعدی مغز به خود گرفته بود، شباهت فوق‌العاده‌ای به ساختار مشاهده شده از مغز جنین داشت. در اینجا می‌توانید تصویری متحرک از روند این آزمایش را مشاهده کنید:

اکثر نظریه‌‌های پیشین در خصوص علت وقوع فرآیند Gyrification، بر روی عوامل بیولوژیکی تمرکز داشتند. ایده‌ی بنیادی این نظریه‌‌‌ها، شکل‌گیری تاخوردگی‌ها در اثر وقوع انبساط و انقباض در بخش کورتکس مغز به دلیل دریافت سیگنال‌‌های بیوشیمیایی از داخل آن بوده است. این پدیده باعث می‌شود تا مناطق مهم و خاصی از مغز نسبت‌ به سایر بخش‌ها، ارتباط بهتری با یکدیگر داشته باشند.

در هر حال این پژوهش نشان می‌دهد که فرآیندهای فیزیکی نسبت به فرآیندهای بیوشیمیایی، تاثیر گسترده‌تری را در شکل‌گیری الگوی تاخورده‌ی مغز ایفا می‌کنند. داشتن دانش در خصوص مراحل اولیه‌ی شکل‌گیری مغز نقشی کلیدی در پی بردن به علت بسیاری از اختلالات عصبی تکاملی مغز مانند آنانسفالی (شکل‌گیری غیر صحیح بنیان‌های مغز در مرحله‌ی جنینی ) ایفا می‌کند.

جون یانگ چانگ؛ یکی از اعضای تیم پژوهشی دانشگاه هاروارد می‌گوید:

ساختار مغز در انسان‌های مختلف دقیقا مشابه هم نیست، اما با این حال در تمام افراد سالم، تاخوردگی‌های اصلی، شکل یکسانی دارند. تحقیق نشان می‌دهد که اگربخشی از مغز به صورت صحیح رشد نکند یا ساختار هندسی کلی مغز دچار اشکال باشد، در این صورت تاخوردگی‌های اصلی، در موقعیت‌های صحیحی از مغز شکل نخواهند گرفت و بنابراین احتمالا عملکرد مغز دچار اختلال خواهد بود.

نظر شما در این باره چیست؟