Денис Драгунский о мужестве
честно вглядеться в лица
своих предков

Мозг человека слепили из геля

Ученые создали модель, имитирующую развитие человеческого мозга

Дарья Сапрыкина 02.02.2016, 08:31

Гелевая модель человеческого мозга, способная полностью воспроизвести все этапы реального роста и развития органа, была создана биофизиками. Отдел науки «Газеты.Ru» рассказывает, зачем нужен гелевый мозг и почему врачам нужно знать законы физики.

Человеческий мозг — один из самых удивительных и сложно функционирующих органов. Авторы учебника по психиатрии, изданного в Оксфорде, утверждают, что одними из первых исследовать мозг начали еще древние шумеры за четыре тысячелетия до нашей эры. Судя по найденным записям, шумеры проводили подобие трепанации черепа. Изучая мозг в течение 6 тыс. лет, ученые еще далеки от полного понимая принципов и механизмов его работы.

Вокруг «серых клеточек» создано большое количество мифов. Один из них, к примеру, прямо связывает физические характеристики мозга — размер и объем — с уровнем интеллекта. В 1927 году выдающийся отечественный физиолог, невропатолог и психиатр Владимир Михайлович Бехтерев опубликовал в газете «Известия» статью под названием «О создании Пантеона в СССР». Замысел коллекционировать мозги известных деятелей эпохи был вызван недавними на тот момент смертями Блока, Васнецова, Есенина, Ленина. Бехтерев просил родственников умерших перестать совершать преступления против науки: «Бросьте глупые предрассудки против анатомирования человеческих трупов». По мнению ученого,

исследование строения и особенностей мозга талантливейших людей позволило бы выявить биологические причины гениальности.

Как известно, одними из первых экспонатов коллекции стали мозги В.И. Ленина и В.В. Маяковского.

Свидетельств того, что физические особенности строения мозга связаны с уровнем интеллекта человека, обнаружить так и не удалось, хотя ученые смогли установить, например, что строение мозга может быть причиной апатичности человека.

Впрочем, мнение о том, что количество извилин напрямую связано с интеллектуальным уровнем развития человека, бытует до сих пор. В какой-то степени такое предположение не лишено оснований:

если на ранних стадиях формирования мозга его поверхность является абсолютно гладкой, то по мере развития органа появляются борозды и извилины.

Ученым известно, что их появление связано с увеличением числа нейронов мозга, однако вопрос о том, какие именно механизмы за это отвечают, был прояснен не до конца.

Биофизики из Финляндии и США вновь обратились к вопросу появления складчатой структуры мозга. Ученым удалось доказать, что извилистая поверхность — явление физическое, а не биологическое.

Впервые о превосходстве физических факторов над биологическими заявили Малькольм Стюарт, Дэвид Ричман, Джон Хатчинсон и Верне Кавинесс. В 1975 году ученые опубликовали в журнале Science статью под названием «Механическая модель сжатия мозга». Исследование представляло собой гипотезу, которая в силу ряда причин не могла найти реального подтверждения. Проблемы более детального изучения были связаны с этическими соображениями, наложившими запрет на эксперименты с человеческим мозгом. Ученым того времени было позволено лишь анатомировать трупы для изучения органов, что, естественно, не могло дать полного представления о всех протекающих в мозге процессах. Недостаток технического оборудования также играл свою роль.

Современным ученым удалось полностью подтвердить гипотезу 1975 года. На основе изображения мозга, полученного методом магнитно-резонансной томографии, биофизики создали из мягкого геля трехмерную модель мозга, абсолютно идентичную реальной, а результаты работы были опубликованы в журнале Nature Physics. Для создания модели использовались разные виды мягкого геля, которые соответствовали различным участкам головного мозга. Поверх первого слоя геля (он имитировал белое вещество мозга) на модель наносили еще один слой (который играл роль коры) и погружали в специальный раствор. Под действием механической компрессии наружный слой геля начинал поглощать раствор и набухать, в результате чего на модель оказывалось двухстороннее давление — снаружи и изнутри.

В итоге на поверхности заготовки сформировались извилины и борозды, аналогичные извилинам настоящего мозга. В целом же процесс имитировал развитие органа от зародышевого до взрослого состояния.

Авторы работы уверены, что большое количество неврологических расстройств вызвано не только биологическими, но и физическими факторами, которые, к сожалению, не зависят от человека. При диагностике и лечении таких болезней исследователи настоятельно рекомендуют принимать во внимание законы физики, а наглядно понаблюдать за тем, как они воплощаются в жизнь, теперь можно на созданной биофизиками модели.