Des recherches reproduisant les replis du cerveau humain pourraient révéler de mystérieux fonctionnements internes

De nouvelles recherches réalisées par la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences de Harvard ont mis au jour un modèle de réplication des plis cérébraux qui pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre le fonctionnement interne du cerveau. Grâce à la réplication 3D des plis du cerveau humain, l’équipe de recherche a montré que, bien qu’il existe de multiples processus moléculaires qui déterminent en fin de compte les événements cellulaires, la cause réelle des plis cérébraux est essentiellement une instabilité mécanique liée au flambage.

La fabrication d'un cerveau en gel

Les chercheurs ont réalisé un modèle sur gel, une réplication tridimensionnelle d’un cerveau fœtal lisse au moyen d’une imagerie IRM. La surface du modèle était recouverte d'une couche de gel élastomère, qui agissait comme un analogue du cortex. Afin d'imiter l'expansion corticale, le cerveau modèle a été immergé dans un solvant absorbé dans la couche la plus externe, entraînant un gonflement par rapport aux régions plus profondes du cerveau en gel. En quelques minutes d’immersion dans le solvant liquide, la compression a entraîné la formation de plis dans le modèle, similaires en forme et en taille à celles des plis cérébraux réels.

Même les chercheurs ont été impressionnés par les similitudes entre le cerveau en gel et le cerveau humain réel. Jun Chung, chercheur postdoctoral et co-premier auteur de l'article, a déclaré : « Lorsque j'ai mis le modèle dans le solvant, je savais qu'il devrait y avoir un pliage, mais je ne m'attendais pas à ce genre de motif rapproché par rapport au cerveau humain. » Il a poursuivi en disant : « Cela ressemble à un vrai cerveau humain. »

La pertinence et la clé de ces similitudes résident dans la forme unique du cerveau humain. Chung déclare : « La géométrie du cerveau est vraiment importante car elle sert à orienter les plis dans certaines directions. » Les affirmations de Chung sont que leur modèle, qui à grande échelle géométrique est le même qu'un véritable cerveau humain, avait la même courbure, ce qui a conduit à la formation de plis qui correspondaient si étroitement à ceux d'un véritable cerveau fœtal.

Qu'y a-t-il dans un pli cérébral ?

Il existe de nombreuses façons de rationaliser les replis du cerveau humain dans une perspective évolutive. Par exemple, on croyait autrefois que les cerveaux pliés étaient le résultat de l’évolution du grand cortex pour s’adapter à un petit volume, avec l’avantage de diminuer la longueur du câblage neuronal et donc d’améliorer la fonction cognitive.

Ce qui était auparavant inexpliqué était la façon dont le cerveau se replie. Au fil des années d’études, de nombreuses hypothèses ont été proposées. Cependant, aucun de ces développements n’a été utilisé directement pour conduire à des prédictions testables. Aujourd'hui, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Scientists, en collaboration avec des scientifiques français et finlandais, ont pu montrer que la cause ultime des replis cérébraux est le résultat d'une simple instabilité mécanique qui est très probablement due à une simple instabilité mécanique. résultat du flambage.

Pourquoi c'est important

Le cerveau ne sera pas exactement le même chez tous les humains, mais tous les cerveaux devraient présenter les mêmes plis majeurs, ce qui indique une bonne santé. Cette recherche montre que si la géométrie globale du cerveau est interrompue, ou si une partie ne mûrit pas/ne se développe pas correctement, alors les plis majeurs pourraient ne pas être présents là où ils le devraient ; ce qui peut entraîner un dysfonctionnement du cerveau. Cette étude aide les scientifiques à mieux comprendre les replis du cerveau de manière plus approfondie, ce qui pourrait aider à débloquer le fonctionnement le plus profond du cerveau humain et pourrait, à terme, expliquer certains troubles cérébraux.

Sources

École d'ingénierie et de sciences appliquées John A. Paulson de Harvard. (1er février 2016). Une nouvelle recherche reproduit un cerveau humain replié en 3D : une étude confirme un cadre mécanique simple sur la façon dont le cerveau humain se plie. ScienceQuotidien . Consulté le 2 février 2016 sur www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm

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