出生在一个“tabula rasa” - 一个干净的石板 - 在大脑的情况下是诅咒的东西。我们的脑子已经像核桃一样皱起了乌马特。没有这些皱纹的婴儿 - 平滑的脑综合征 - 遭受严重的发育缺陷，其预期寿命显着降低。导致这种综合症的基因最近帮助Weizmann科学研究员探讨了导致大脑皱纹形成的物理力量。在他们的研究结果中，研究人员描述了一种用于从人类细胞中产生微小的“颅骨”的方法，使他们能够跟踪皱纹过程所依赖的物理和生物机制。
用胚胎干细胞在实验室中培育出的微型大脑——所谓的类器官——是在过去十年中由教授们开创的。日本的Yoshiki Sasai和奥地利的Juergen Knoblich。该研究所分子遗传学系的奥利·赖纳(Orly Reiner)教授说，她的实验室和其他许多实验室一样，接受了培育类器官的想法。但是，埃亚尔·卡尔兹布伦博士在她的实验室里不得不给他们的热情泼了一盆冷水:他们获得的类器官的大小并不一致;没有血管，内脏没有稳定的营养供应，开始死亡;组织的厚度妨碍了光学成像和显微镜跟踪。
因此，Karzbrun开发了一种新的种植体的新方法 - 一个将使小组实时遵循其增长过程：他限制了它们在垂直轴上的增长。这给了他一个“皮塔饼” - 圆形，圆形，中间有薄薄的空间。这种形状使该组能够在开发和向所有细胞提供营养素的情况下映像薄组织。并在微小的“大脑”的生长和发展的第二周，皱纹开始出现，然后加深。Karzbrun：“这是第一次在有机体中观察到折叠，显然是由于我们系统的建筑。”
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及时皱纹
Karzbrun是培训的物理学家，他自然地转向了弹性材料行为的物理模型，了解皱纹的形成。表面中的折叠或皱纹是机械不稳定 - 压缩力施加到材料的某些部分的结果。因此，例如，如果材料的一部分存在不均匀的膨胀，则可能被迫折叠另一部分以适应压力。在有机体中，科学家发现了两个地方的这种机械不稳定：细胞骨架 - 有机体凝结中心的细胞内部骨架 - 内部骨架;和表面附近细胞的细胞核膨胀。或者，要别的方式想到它，“皮塔饼”的外面比内心更快地增长。
虽然这一成就令人印象深刻，但浓度并不相信有机体中的皱纹真正建模了发展大脑中的褶皱。因此，该组织繁重的有机体，这次患有婴儿患有平滑的脑综合征的突变。Reiner已鉴定出该基因 - LIS1 - 于1993年返回，并在发展中异性的大脑和疾病中调查了其在30,000名诞生中的作用。除此之外，该基因涉及胚胎发育期间神经细胞迁移到大脑，还调节细胞中的细胞骨架和分子马达。
带有突变基因的类器官生长到与其他类器官相同的比例，但它们很少产生褶皱，而且它们确实产生的褶皱在形状上与正常的褶皱非常不同。在化学研究支持部门的西德尼·科恩博士的帮助下，研究小组假设细胞物理性质的差异是造成这些变化的原因，并利用原子力显微镜对类器官细胞进行了研究。根据弹性的衡量，正常细胞的硬度大约是突变细胞的两倍，而突变细胞基本上是软的。Reiner:“我们发现这两种类器官细胞的物理特性有显著差异，但我们也观察到它们的生物特性也存在差异。例如，突变的类器官中心的细胞核移动得更慢，我们看到了基因表达的显著差异。”
来源：魏茨曼科学研究所
