Slik får hjernen sine rynker

Hjernens ikoniske, valnøttformede overflate med rygger (gyri) og sprøyer (sulci) oppstår fordi den raske veksten av den ytre grå materie begrenses av den underliggende hvite materien – ifølge en ny studie publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences.

To geometriske parametre

Forskerne fant at mønsteret avhenger av to enkle parametre: grå materies vekstrate og tykkelse. Utviklingen kan etterlignes i laboratoriet ved hjelp av et dobbeltlags gel.

Gener spiller også en rolle ved å regulere hvordan nerveceller spreder og migrerer. Alle pattedyr har lignende lagdeling i hjernebarken, men bare store pattedyr (mennesker, hvaler, primater) har en brettet cortex. En rotte har glatt overflate; mennesker har titalls gyri og sulci. En brettet overflate gir større areal for informasjonsbehandling – men hva bestemmer akkurat mønsteret?

Tre historiske teorier – og en ny

1. Visse cortex-områder vokser mer og hever seg (gyri).
2. Sammenbundne nevroner trekkes sammen av hvite-substans-aksoner.
3. Grå materie vokser raskere enn hvit materie, noe som fører til «knusing» som gir cortex sin form.

Tidligere modeller av teori #3 feilet – de ga rynker som ikke lignet menneskehjernen. Den nye studien antok at grå og hvit materie har lignende stivhet, men ulike vekstrater. Matematiske simuleringer viste at modellen da reproducerte ulike hjernformer: små hjerner (under 1,27 cm diameter) blir glatte, mellomstore får sulci i grå materie, store blir sterkt brettede med sulci som trenger inn i hvitt stoff.

Forskerne repliserte også fenomene med to-lags gel – og kun når begge lag hadde lik mykhet, ga det menneskelignende gyri og sulci.

Begrensninger og fremtid

Modellen forklarer grunnleggende gyri/sulci, men ikke komplekse trekk som den dype groppen som skiller halvkulene. Å forstå hvordan hjernen brettes kan likevel hjelpe forskere å forklare medfødte tilstander som polymikrogyri (for mange folder), pakygyri (tykke folder) og lissensefali (glatt hjerne uten folder).