Perché il cervello ha le pieghe? Basta stamparlo in 3D

Un modello stampato in 3D ha permesso di capire che le pieghe del cervello si formano, durante la fase prenatale, per motivi puramente fisici.

Cervello stampato in 3D

Il modello del cervello è stato stampato in 3D con un gel con le stesse caratteristiche fisiche della materia bianca, le grinze e le pieghe si sono formate spontaneamente. Crediti: Harvard University.

SCOPERTE – Come molti già sanno, tutte le grinze del cervello umano non sono lì per caso: rappresentano un modo che ha trovato l’evoluzione per espandere la superficie della corteccia in uno spazio limitato.

Ora, grazie a dei ricercatori di Harvard, sappiamo che questa conformazione si sviluppa nella fase prenatale per motivi puramente fisici. Una conclusione alla quale si è giunti grazie al cervello di un feto umano stampato in 3D. Pubblicato su Nature Physics lo studio, realizzato al John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, è opera del gruppo guidato dall’indiano L. Mahadevan, affiancato da colleghi americani, francesi e finlandesi.

Il modellino del cervello – perfettamente liscio – è stato ottenuto grazie a immagini di risonanze magnetiche di svariati feti e poi stampato in un gel dalle stesse caratteristiche fisiche della materia bianca. Poi, per simulare la materia grigia, su di esso è stato posto un sottile strato di gel a elastomeri. Il tutto è stato quindi immerso in un solvente, così che il gel più esterno potesse gonfiarsi, consentendo alle grinze – più precisamente dette circonvoluzioni – di formarsi naturalmente.

Cervello 3D a 64XIl risultato è stato sorprendente: nel giro di minuti il modellino ha assunto una conformazione quasi del tutto identica a quella di un vero cervello umano. Solchi e giri si sono formati per compressione meccanica del gel più esterno, con piccole differenze per quel che riguarda le pieghe più minuscole (replicando di fatto la variabilità individuale).

Questo processo – che inizia a circa 23 settimane di gestazione – è noto come girificazione e si pensa che consenta di massimizzare il numero di neuroni corticali minimizzando la distanza tra essi. Finora si pensava che a regolarlo ci fossero delle determinanti molecolari, ma ora il loro ruolo viene ora drasticamente ridimensionato.

“I cervelli non sono esattamente gli stessi da individuo a individuo, ma tutti dobbiamo avere le stesse pieghe principali per essere sani. La nostra ricerca mostra che se una parte del cervello non cresce correttamente, o se la geometria globale è alterata, potremmo non avere nel posto giusto le pieghe più importanti, il che potrebbe causare disfunzioni cerebrali” ha sottolieato il dottor Chung, uno dei coautori.

I risvolti di questo esperimento non sono pochi. L’osservazione dello sviluppo cerebrale nel feto potrebbe fornire marker topologici utili per la diagnosi precoce di autismo, Alzheimer o schizofrenia, aprendo la strada a tutta una nuova serie di trattamenti.

Leggi anche: Cervello e sistema linfatioco sono connessi, una scoperta da top 10 del 2015

Pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.   

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