供稿人:郝志巖 王玲 發(fā)布日期：2017-07-12
人類的大腦表面具有復雜的曲面結構的褶皺，芬蘭、法國研究人員與美國哈佛大學合作，經過研究證明褶皺的形成由力學不穩(wěn)定而導致。并且構建了一個模擬的三維人腦模型，該模型表面模仿了真實大腦的褶皺結構.
從進化的角度，人腦表面具有如此復雜的褶皺結構是為了實現(xiàn)在一定空間內盡可能容納更大的腦皮層，從而提高人腦的認知功能。從人類在懷孕20周左右至出生后大約一年半左右，這段時間為褶皺的形成時間。美國哈佛大學研究者表示，腦皮層相對于下面白質擴張產生了壓力而導致力學不穩(wěn)定現(xiàn)象的產生，這種不穩(wěn)定性使其形成了局部褶皺結構。
圖1:腦模型的平面圖與截面圖（褶皺形成前左，褶皺形成后右）
圖2：模擬大腦的冠狀部分
研究人員利用核磁共振圖像，使用3D打印的方式構建了，平滑表面的三維膠體模型，其表面涂有較薄的彈力膠，并將其浸入可以被外層膠吸收的特殊溶液，使外層相對于內部產生擴張，如圖1所示。一段時間以后，在壓力的作用下，表面膠體形成了無論從形態(tài)上還是結構上都比較接近真實腦褶皺結構，如圖2所示。
圖3：a真實腦與模擬腦內皮質表面映射（上：真實腦，下：模擬腦） b真實腦與模擬腦表面最小絕對曲率角度圖
圖4：人類胎腦
圖4：模擬腦模型
同時，所獲得的模擬人腦模型的褶皺在形狀曲率與結構上都與真實人腦十分接近，如圖3，4所示。其褶皺的構建過程較為形象的模擬了胎兒腦褶皺的形成發(fā)育過程。由于結構聯(lián)系著功能，所以該過程可加強對腦部功能及原理的理解，并且為相關腦疾病的診斷及研究提供一定依據(jù)。