Video-experimento: Así se forman las curvas y pliegues del cerebro

El cerebro humano se caracteriza por tener un patrón de curvas y pliegues que recorre toda su estructura externa; un patrón que es más denso que, por ejemplo, el del cerebro de un chimpancé. Si el cerebro no estuviera constituido de esta forma, no cabría tanta masa dentro del cráneo. Su otra función es reducir la distancia entre las neuronas y los circuitos que transmiten información dentro del cerebro. Pero hasta ahora, no había sido revelada la forma en que ocurre este proceso de pliegue y curva en la masa cerebral.

Ahora, usando un modelo de un cerebro fetal hecho de gel e impreso en 3D, un grupo de investigadores mostraron que ese patrón de pliegues se forma simplemente por fuerzas físicas. Su trabajo fue publicado en Nature Physics.

Ya en 1975, científicos habían supuesto que el diseño de nuestro cerebro no se debe a reacciones químicas, sino por un proceso físico, propio de las leyes de la física.  Pero en ese tiempo no estaban las condiciones tecnológicas para experimentar y probar su teoría. El experimento de ahora sí lo hace, y es tan interesante como entretenido.

Primero crearon un modelo de un cerebro de feto en desarrollo,  con un material gelatinoso. La maqueta consistía en dos capas de gel; una interna que emulaba la materia blanca y otra externa de gel elastómero, que hacía las veces de materia gris cortical. Juntas, ambas capas imitan el crecimiento cerebral.

Luego de poner en modelo en la solución, éste empezó a formarse rápidamente con eso pliegues curvos, tal como lo sospechaban los científicos. Mientras las diferentes capas de gel se expandían, generaban fuerzas de compresión que hacían que las capas exteriores se retrajeran.

También crearon una simulación computacional de las fuerzas que trabajaron en el proceso y en su artículo explican que es así como ocurre en el cerebro humano real. Mientras la corteza cerebral –la capa externa del cerebelo– se empieza a expandir, se somete a una presión significativa, la que hace al cerebro inestable mecánicamente, forzando a las capas más externas a doblarse, formándose esa estructura de pliegues curvos.

Los investigadores dicen que esta teoría nos puede ayudar a entender mejor el desarrollo cerebral y además a identificar anomalías que causan desórdenes cerebrales. «Los cerebros de los humanos no son todos iguales, pero en términos de estos pliegues, todos deberíamos tener una estructura similar para estar sanos», explicó a la prensa Jun Young Chung, ingeniero co-autor del artículo y profesor en Harvard. «Nuestra investigación muestra que si una parte del cerebro no crece adecuadamente, o si su geometría global es interrumpida, podríamos no tener los pliegues principales  en los lugares adecuados, lo que puede causar disfunción cerebral».

Traducción, CCV.

Fuente, PopSci.