Vì sao não người lại "nhăn"?

Một nghiên cứu cho thấy lý do khiến bộ não của chúng ta có hình dạng giống quả óc chó nhăn nheo có thể là do sự phát triển nhanh chóng của phần não ngoài của não - chính là chất xám - và sự phát triển này lại bị hạn chế bởi chất trắng.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng mô hình cụ thể của các đường gờ và đường nứt trên bề mặt phức tạp của não, được gọi là Gyri và Sulci, phụ thuộc vào hai thông số hình học đơn giản: tốc độ phát triển của chất xám và độ dày của nó. Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, sự phát triển của các nếp nhăn trong não có thể được mô phỏng trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng gel hai lớp.

Hình ảnh não chuột (bên trái) và não người.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng cùng với những ràng buộc vật lý này, gene cũng có vai trò quyết định hình dạng của não, bởi vì chúng điều chỉnh cách tế bào thần kinh sinh sôi và di chuyển đến đích của chúng. 

Tất cả các loài động vật có vú đều có sự phân lớp giống nhau ở lớp ngoài của não - chính là vỏ não - nhưng chỉ những động vật có vú lớn hơn mới có vỏ não gấp lại. Ví dụ, bộ não chuột có bề mặt nhẵn, trong khi bộ não lớn hơn đáng kể như của người, có hàng chục Gyri và Sulci. Bề mặt não con người gấp lại vì thế diện tích thực tế của nó lớn hơn - nghĩa là sức mạnh xử lý thông tin lớn hơn, nhưng không hoàn toàn rõ ràng những yếu tố nào quyết định hình dạng biểu tượng của Gyri và Sulci trong não người.

Biết được cách thức bộ não phát triển thành hình dạng gấp khúc có thể giúp các nhà khoa học giải thích rõ hơn những gì xảy ra ở những người mắc các bệnh bẩm sinh như polymicrogyria (một tình trạng đặc trưng bởi số lượng nếp gấp quá nhiều), pachygyria (tình trạng não có các nếp gấp dày bất thường) và lissencephalia (một tình trạng não không có nếp gấp).

Trong lịch sử, đã có ba ý tưởng rộng rãi về cách Gyri và Sulci phát triển. Một ý kiến ​​cho rằng một số khu vực của vỏ não chỉ đơn giản là phát triển nhiều hơn và vượt lên trên các khu vực khác, tạo ra Gyri. Một ý tưởng khác cho rằng các nhóm tế bào thần kinh có liên kết chặt chẽ với nhau trong vỏ não được kéo gần nhau về mặt cơ học. Tuy nhiên, bằng chứng cho thấy cả hai ý kiến ​​này đều không đúng.

Các nhà nghiên cứu cho biết ý kiến ​​thứ ba là chất xám phát triển nhiều hơn chất trắng, dẫn đến sự "vênh" và tạo cho vỏ não có hình dạng kiểu nếp gấp, hay chúng ta thường đùa là "não nhăn".

Các nhà nghiên cứu cho biết, những nỗ lực trước đó nhằm mô hình hóa sự chênh lệch này đã không thành công. Trong các nghiên cứu trước đây, các nhà nghiên cứu cho rằng chất xám là một lớp mỏng và cứng phát triển trên lớp nền dày và mềm của chất trắng, nhưng giả thiết này tạo ra các nếp nhăn không giống như các nếp nhăn trong não người thật.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu giả định chất xám và chất trắng có độ cứng giống nhau, nhưng tốc độ phát triển khác nhau. Sử dụng các mô phỏng toán học, họ đã chỉ ra rằng tùy thuộc vào kích thước của não, mô hình của họ tạo ra các hình dạng bề mặt não khác nhau. Ví dụ, đối với một bộ não nhỏ có đường kính dưới nửa inch, bề mặt não được dự đoán là nhẵn. Những bộ não có kích thước trung bình được dự đoán là có một số Sulci trong chất xám và những bộ não lớn hơn lại có rất nhiều gấp khúc.

Các nhà khoa học cũng tái tạo hiện tượng gấp khúc của não bằng cách sử dụng vật liệu gel trương nở hai lớp và chỉ ra rằng chỉ khi cả hai lớp có độ mềm tương tự nhau thì các nếp gấp thu được mới trông giống với Gyri và Sulci của não người.

Các nhà nghiên cứu lưu ý mặc dù mô hình của họ đúng đối với lý thuyết Gyri và Sulci cơ bản, nhưng vẫn không thể giải thích các đặc điểm phức tạp hơn của não - ví dụ, rãnh sâu ngăn cách hai bán cầu và các đường rãnh lớn khác xác định các thùy chính của não.

Nguồn: Khoa học.tv