Cómo El Cerebro Humano Se Arruga

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Según los investigadores, la forma icónica de nogal de nuestros cerebros puede depender de dos parámetros físicos simples.

La razón por la que nuestros cerebros tienen esa forma arrugada de nogal puede ser que el rápido crecimiento del cerebro externo del cerebro, la materia gris, se ve limitado por la materia blanca, según muestra un estudio reciente.

Los investigadores descubrieron que el patrón particular de las crestas y grietas de la superficie enmarañada del cerebro, que se denominan giros y surcos, depende de dos parámetros geométricos simples: la tasa de crecimiento de la materia gris y su grosor. El desarrollo de las arrugas del cerebro se puede imitar en un laboratorio utilizando un gel de doble capa, según el estudio publicado hoy (18 de agosto) en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Los investigadores observaron que junto con estas limitaciones físicas, los genes también tienen un papel en la determinación de la forma del cerebro, ya que regulan la proliferación de las neuronas y la migración hacia sus destinos. [10 cosas que no sabías sobre el cerebro]

Todas las especies de mamíferos tienen capas similares en la capa externa del cerebro (la corteza), pero solo los mamíferos más grandes tienen una corteza plegada. Por ejemplo, un cerebro de rata tiene una superficie lisa, mientras que un cerebro considerablemente más grande, como el de un humano, tiene decenas de giros y surcos. Una superficie cerebral plegada tiene un área de superficie mayor, lo que significa un mayor poder para procesar información, pero no está del todo claro qué factores determinan la forma icónica de los giros y los surcos en el cerebro humano.

Saber cómo el cerebro se desarrolla en su forma plegada podría ayudar a los científicos a explicar mejor lo que sucede en personas con afecciones congénitas como la polimicrogiria (una condición caracterizada por un número excesivo de pliegues), paquigiria (una condición con pliegues inusualmente gruesos) y lisencefalia Condición cerebral, sin pliegues).

Históricamente, ha habido tres ideas amplias sobre cómo se desarrollan los giros y los surcos. Una idea es que algunas áreas de la corteza simplemente crecen más y se elevan por encima de otras áreas, creando los giros. Otra idea es que los grupos de neuronas altamente interconectadas en la corteza se acercan mecánicamente entre sí por los axones en forma de hilo que forman la materia blanca. Sin embargo, la evidencia sugiere que ninguna de estas dos ideas es correcta.

La tercera idea es que la materia gris crece más que la blanca, lo que lleva a un "pandeo" que le da a la corteza su forma, dijeron los investigadores.

Pero los intentos anteriores de modelar este pandeo no tuvieron éxito, dijeron los investigadores. En estudios anteriores, los investigadores asumieron que la materia gris es una capa delgada y rígida que crece sobre una base gruesa y suave de materia blanca, pero esta suposición produjo arrugas que no son como las de los cerebros humanos reales.

En el nuevo estudio, los investigadores asumieron que la materia gris y blanca tienen una rigidez similar, pero tasas de crecimiento diferentes. Usando simulaciones matemáticas, mostraron que dependiendo del tamaño del cerebro, su modelo da como resultado diferentes formas de superficies cerebrales. Por ejemplo, para un cerebro pequeño con un diámetro de menos de media pulgada, se predice que la superficie del cerebro será lisa. Se predice que los cerebros de tamaño intermedio tienen algunos surcos que se encuentran dentro de la materia gris, y los cerebros más grandes se vuelven altamente plegados, con los surcos que penetran en la materia blanca.

Los científicos también replicaron el fenómeno de plegamiento del cerebro utilizando material de gel hinchado de doble capa, y demostraron que solo cuando ambas capas tienen un nivel de suavidad similar, los pliegues resultantes se parecen a los giros y surcos del cerebro humano.

Los investigadores observaron que si bien su modelo funciona para giros y surcos fundamentales, no puede explicar las características más complejas del cerebro, por ejemplo, el surco profundo que separa los dos hemisferios y otros surcos grandes que definen los lóbulos principales del cerebro.

Correo electrónico Bahar Gholipour. Siga WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook y Google+. Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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