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          机械力可依据大脑发育和一些疾病

          用于研究混凝土相同的工具,现在对大脑如何折叠和功能揭示奥秘。

          了解在大脑工作的机械力可能在医学重要的应用| istock /mustafahacalaki

          通过对她的几个项目来看书桌,一些脑组织的照片通过显微镜,大脑的塑料模型,毛绒玩具的神经元取艾伦·库尔,机械工程教授,是所有出场的神经学家,她目前的研究大脑的发育和疾病备份这件事。

          但库尔,机械工程教授,让她开始做别的事情:“我学的具体的,”她说。虽然主题已经改变了多年来,有什么保持一致是她在复杂的系统,包括大脑的工作了解的机械力的兴趣。

          “很多人认为,因为它是孤立大脑不参与任何力学,”库尔说,但其实这些机制可能是必要的。库尔和她的实验室已经表明机械力如何帮助塑造发展的大脑,而现在,她发现机械力在分子水平上可依据疾病等不同的颅脑损伤和阿尔茨海默氏病。

          令人费解的褶皱

          首先什么吸引了库尔的注意力吸引到大脑的机械挑战是,一直困扰着科学家,因为他们第一眼看到一个人的大脑一个问题:什么是所有这些褶皱的背后?神经学家认为他们知道为什么褶皱存在 - 它们认为可以增加大脑的连接,因此它的计算能力和他们理解比以往任何时候约大脑折叠疾病的遗传和生物起源等等。但脑折叠的实际机制仍不清楚。

          要解决这一问题,库尔和她的团队,与越来越多的其他实验室一起,看着,传统分析地壳褶皱工具。在2014年,与数学,实验和计算机模拟的混合,他们表现出的力量如何机械与大脑发育过程中遗传和其他因素相互作用。这些发现铺平了道路,已知有遗传或环境原因引起的脑折疾病的纯机械的解释,这表明虽然他们并不是故事的全部,机械力仍然在了解神经系统疾病的重要篇章。

          缩小规模

          现在,库尔和她的实验室都采用相同的策略,联分子和细胞高阶的大脑水平力学行为的功能,到今天了解一些最重要的问题在神经科学。

          “这个想法是非常小的尺度来弥补,比如说,一个培养皿到真正的大脑,”库尔说,虽然这将是一个挑战:“这是从细胞到大脑一个很大很大的一步,”她说。

          在一个项目中,库尔和他的同事正在研究在分子水平背后慢性创伤性脑病,通过反复的头部受伤,如由足球运动员发生所带来的疾病的力量。本病常伴有严重的精神疾病,但因为伤病的性质还不是很清楚,目前无法确诊无脑的死后研究中的一部分。

          在该方向上,库尔和研究生Rijk的德rooij第一努力正在研究的基础分子结构的神经元 - 尤其是,轴突的结构,神经元负责从一个神经元发送信号到另一台以及如何结构的部分响应突然冲击导致外伤。该项目部分由资助 2016生物-X种子许可 到库尔和 聪一若月,光子学教授结构生物学和。

          在另一个项目中,通过资助部分 2014生物-X种子许可,库尔, 安东尼奥hardan,精神病学和行为科学教授, 罗兰·班默,放射学教授,正在研究自闭症的使用数学和计算模型,nanoforce测量和MRI脑部扫描的混合发展。通过这些研究动机,球队将在人们的生活,从字面上通过轻轻晃动它们,看着晃动造成波传播如何使用MRI脑成像进行一些脑部的机械性能的第一次测量的。

          路越走越,库尔说,她认为,研究人员可以链接在大脑中的不同尺度下并在不同的时间跨度操作的疾病。创伤,例如,迅速在大脑中的一个狭窄的区域发生,而阿尔茨海默氏症在整个大脑慢慢发生,但“对我们来说,从一个力学角度,他们都种同样的事情,”库尔说: 。

          十年之内,她说,有可能建立的脑机制,包括其最初的发展以及长期下降和疾病的模型。但即使不来传递,库尔说,脑科学已经走过了很长的路要走。 “现在有一个很大的推动,现在很多人进入它说,哎,实际上是力学和我们不能忽视它。”

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