供稿人:郝志岩 王玲 发布日期：2017-07-12
人类的大脑表面具有复杂的曲面结构的褶皱，芬兰、法国研究人员与美国哈佛大学合作，经过研究证明褶皱的形成由力学不稳定而导致。并且构建了一个模拟的三维人脑模型，该模型表面模仿了真实大脑的褶皱结构.
从进化的角度，人脑表面具有如此复杂的褶皱结构是为了实现在一定空间内尽可能容纳更大的脑皮层，从而提高人脑的认知功能。从人类在怀孕20周左右至出生后大约一年半左右，这段时间为褶皱的形成时间。美国哈佛大学研究者表示，脑皮层相对于下面白质扩张产生了压力而导致力学不稳定现象的产生，这种不稳定性使其形成了局部褶皱结构。
图1:脑模型的平面图与截面图（褶皱形成前左，褶皱形成后右）
图2：模拟大脑的冠状部分
研究人员利用核磁共振图像，使用3D打印的方式构建了，平滑表面的三维胶体模型，其表面涂有较薄的弹力胶，并将其浸入可以被外层胶吸收的特殊溶液，使外层相对于内部产生扩张，如图1所示。一段时间以后，在压力的作用下，表面胶体形成了无论从形态上还是结构上都比较接近真实脑褶皱结构，如图2所示。
图3：a真实脑与模拟脑内皮质表面映射（上：真实脑，下：模拟脑） b真实脑与模拟脑表面最小绝对曲率角度图
图4：人类胎脑
图4：模拟脑模型
同时，所获得的模拟人脑模型的褶皱在形状曲率与结构上都与真实人脑十分接近，如图3，4所示。其褶皱的构建过程较为形象的模拟了胎儿脑褶皱的形成发育过程。由于结构联系着功能，所以该过程可加强对脑部功能及原理的理解，并且为相关脑疾病的诊断及研究提供一定依据。