人間の脳のひだを再現する研究は、謎に包まれた脳内部の仕組みを解き明かす可能性がある

ハーバード大学ジョン・A・ポールソン工学・応用科学大学院による新たな研究により、脳のひだの複製モデルが解明されました。このモデルは、科学者が脳の内部構造をより深く理解するのに役立つ可能性があります。研究チームは、人間の脳のひだの3D複製を通して、最終的に細胞レベルでの活動を決定づける分子プロセスは複数存在するものの、脳のひだの実際の原因は、座屈に関連する機械的な不安定性にあることを示しました。.

ゲル脳の作り方

研究者たちは、MRI画像を用いて滑らかな胎児の脳を三次元的に複製したゲルモデルを作製した。モデルの表面は、皮質のアナログとして機能するエラストマーゲル層でコーティングされた。皮質の膨張を模倣するため、モデル脳を最外層に吸収される溶媒に浸した。溶媒はゲル脳の深部に比べて膨張した。液体溶媒に浸してから数分以内に、モデルは圧縮され、実際の脳のひだに似た形状と大きさのひだを形成した。.

研究者たちも、ゲル脳と実際の人間の脳の類似性に驚嘆しました。ポスドク研究員であり、論文の共同筆頭著者であるジュン・チョン氏は、「ゲル脳を溶媒に入れた時、折り畳み構造があることは分かっていましたが、人間の脳と比べてこれほど類似したパターンになるとは予想していませんでした」と述べています。さらに、「まるで本物の人間の脳のようです」と付け加えました。

これらの類似点の関連性と鍵は、人間の脳の独特な形状にあります。Chung氏は、「脳の形状は、ひだを特定の方向に向ける役割を果たすため、非常に重要です」と述べています。Chung氏の主張は、彼らのモデルは幾何学的には実際の人間の脳と同じであり、同じ曲率を有していたため、実際の胎児の脳と非常によく一致するひだの形成につながったというものです。.

脳のひだの中に何があるのでしょうか?

進化論の観点から、人間の脳の折り畳み構造を合理的に説明する方法は数多くあります。例えば、かつては、脳の折り畳み構造は、大きな皮質が小さな容積に収まるように進化した結果であり、神経配線の長さが短縮され、認知機能が向上したと考えられていました。.

これまで解明されていなかったのは、構造。長年の研究で多くの仮説が提唱されてきました。しかし、これらの成果はどれも検証可能な予測に直接結びついていません。今回、ハーバード大学ジョン・A・ポールソン工学応用科学大学院の研究者たちは、フランスとフィンランドの科学者と共同で、脳の折り畳み構造の根本的な原因は、おそらく座屈による単純な機械的不安定性の結果であることを実証しました。

なぜそれが重要なのか

脳はすべての人間の脳で全く同じではありませんが、すべての脳に共通する主要な襞構造は共通しており、これは良好な健康状態を示すものです。この研究は、脳全体の構造が乱れたり、一部が適切に成熟・成長しなかったりすると、主要な襞構造が本来あるべき場所に形成されず、脳の機能不全につながる可能性があることを示しています。この研究は、科学者が脳内の襞構造をより深く理解する上で役立ち、人間の脳の最も奥深い仕組みを解明し、最終的にはいくつかの脳疾患を説明できる可能性があります。.