Мозъкът като смачкана хартия

Защо мозъкът е изпъстрен с гънки, докато при някои животни главният мислителен орган изглежда доста гладък?

Последната научна работа на бразилски невролози показва: това зависи от площта на повърхността и от дебелината на кората на главния мозък – външния слой на мозъка, известен също като сиво вещество.

Мозъците на различни видове животни доста съществено се различават един от друг не само по размери – при такива същества като плъхове и мишки мозъците са сравнително гладки, докато мозъкът на хора, свине, кучета, котки и много други бозайници са изпълнени с гребени, бразди и извивки.

Учените издигнали няколко теории в опит да обяснят тези различия. Моделирането на бразилските учени показало: тъй като кората е прикрепена към бялото вещество под нея, то тя се и сбръчква според разширяването на това вещество. Благодарение на новото изследване биолозите въвели математическа формула, която прогнозира как ще се „сбръчква“ почти всеки мозък на бозайник.

През последните 10 години неврологът Сузана Еркулано-Хузел (Suzana Herculano-Houzel) от Федералния институт на Рио де Жанейро и колегите ѝ внимателно изучавали и записвали всички параметри на мозъка на десетки бозайници, включително торбести, примати и делфини. Те документирали обема на мозъка, площта на неговата повърхност и дебелина, както и степента на огънатост и дори количеството корови неврони.

Преди учените смятали, че тъкмо някои от тези нервни клетки ръководят процесите на сбръчкване – според това как се появяват повечето неврони мозъкът се нуждае от голямо количество гънки, за да им позволи да се свързват помежду си. Но това се оказало далеч не така – при слоновете например гънките на мозъка са два пъти повече, отколкото при хората, а необходимите неврони – три пъти по-малко.

Еркулано-Хузел потърсила причините на друго място. Тя решила, че за гънките на мозъка отговаря същата физика, която действа, когато смачкваме лист хартия в топка, а именно – приемането на най-стабилна конфигурация с най-малко свободна енергия. Така може да се представи мозъкът като смачкана хартия.

„Прекарат цял ден, като в детската градина, мачкайки различни листове хартия, и ги измервах – разказва изследователката. – В края на краищата създадохме формула, която обяснява всичко. Оказва се, че има две променливи, важни при изчисляването как ще се смачка хартията – и колко гънки ще има на мозъка.“

Първата е повърхностната област от кората – колкото е по-голяма тя, толкова повече се „смачква“ мозъка. Втората – дебелината на кората, която ограничава количеството възможни гънки. Отчитайки тези два фактора, учените сега могат да прогнозират как трябва да изглежда мозъкът на едно или друго животно.

В статия, публикувана в сп. Science, изследователите правят извод, че множеството различни форми на мозъка на животните се определят не от еволюционното развитие, а процесът по-скоро е физически.