Hvorfor har en hjerne brettet? Det er ikke nok plass i hodeskallen din

For å holde kroppene våre på en tirsdag, trenger hjernen plass til sine signal-sende nevroner for å bygge sine nettverk. Dessverre gir våre kranier ikke mye plass til å jobbe med, så evolusjon måtte maksimere plass på en annen måte: ved å legge sammen. En ny video, utgitt mandag med en studie i Naturfysikk, forsøker å modellere hvordan hjernen danner disse viklingene i voksende fosteret.

For et organ som er avhengig av å maksimere forbindelsene mellom cellene, optimaliserer overflaten - gjennom folding - nøkkelen. Det er derfor hjernen ligner en murstein av nudler og ikke en murstein.

I Naturfysikk studie brukte forfatterne MR-hjerneskanninger til 3D-utskrift av en lagdelt gelmodell av den utviklende glatte hjernen i fosteret, som er når de fleste hjernefolding forekommer.

Droppe modellen i et løsningsmiddel, observert de ytre skallet og kjerneutvidelsen i forhold til hverandre, etterligner veksten av cortex - hjernens ytre lag - i føtale hjernen.

Den hurtige ekspansjonen av cortex fører til kompresjon, som igjen fører til dannelsen av sulci - de dypere, større spor i cortexen - og gyri - mindre, mer intrikate viklinger. I en lignende 2014 studie i Prosedyrene ved det nasjonale vitenskapsakademiet, forskere fastslått at utviklingen av hjernens rynker kan matematisk modelleres på to enkle geometriske parametere: grønt materiale vekst og tykkelse.

Denne forklaringen setter andre, mer komplekse teorier for å hvile. En antyder at bestemte områder i cortex vokser mer enn andre; en annen forutser at grupper av nevroner i cortex blir trukket sammen av axon "ankre" i den hvite saken dypere i hjernen.

Men så langt som de nyeste bevisene går, ser det ut til at evolusjonen favoriserte en enklere forklaring: Hjernen smelter bare opp fordi den vokser for fort i et lite rom.