Truri i njeriut është objekti më kompleks në universin e njohur me rreth 86 miliardë neurone dhe disa qindra-mijëra milje fibra që i lidhin ato.
Çuditërisht, procesi i palosjes së trurit që rezulton në gunga dhe gropa karakteristike të trurit është gjithashtu shumë kompleks. Pavarësisht dekadash spekulimesh dhe kërkimesh, mekanizmi themelor që qëndron pas këtij procesi mbetet keq i kuptuar.
Si studiues të biomekanikës dhe shkencave kompjuterike, ne kemi shpenzuar disa vite duke studiuar mekanikën e palosjes së trurit dhe mënyrat për të vizualizuar dhe hartuar trurin, respektivisht.
Zbulimi i këtij kompleksiteti mund t'i ndihmojë studiuesit të diagnostikojnë dhe trajtojnë më mirë çrregullimet e zhvillimit të trurit si lisencefalia, ose truri i lëmuar dhe epilepsia.
Për shkak se shumë çrregullime neurologjike shfaqen në fazat e hershme të zhvillimit, të kuptuarit se si funksionon palosja e trurit mund të sigurojë njohuri të dobishme për funksionin normal dhe patologjik të trurit.
Mekanika e palosjes së trurit
Truri përbëhet nga dy shtresa. Shtresa e jashtme, e quajtur korteksi cerebral, përbëhet nga lëndë gri e palosur e përbërë nga enë të vogla gjaku dhe trupa qelizore sferike të miliarda neuroneve. Shtresa e brendshme është e përbërë nga lënda e bardhë, e përbërë kryesisht nga bishtat e zgjatur të neuroneve, të quajtur aksonë të mielinuar.
Vitet e fundit, studiuesit kanë treguar se mekanika, ose forcat që objektet ushtrojnë mbi njëri-tjetrin, luajnë një rol të rëndësishëm në rritjen dhe palosjen e trurit.
Ndër disa hipoteza që shkencëtarët kanë propozuar për të shpjeguar se si funksionon palosja e trurit, rritja diferenciale tangjenciale është më e pranuara sepse mbështetet mirë nga vëzhgimet eksperimentale.
Kjo teori supozon se shtresa e jashtme e trurit rritet me një ritëm më të shpejtë se shtresa e brendshme për shkak të mënyrës se si neuronet shtohen dhe migrojnë gjatë zhvillimit.
Kjo mospërputhje në ritmet e rritjes vendos sasi në rritje të forcave shtypëse në shtresën e jashtme, duke çuar në paqëndrueshmëri të përgjithshme të strukturës së trurit në rritje. Palosja e këtyre shtresave, megjithatë, çliron këtë paqëndrueshmëri.
Për të shpjeguar më mirë këtë teori, ekipi hulumtues i Mir Jalil Razavi, asistent profesor i Inxhinierisë Mekanike, Universiteti Binghamton, Universiteti Shtetëror i Nju Jorkut, bëri një model mekanik të trurit që caktoi një shkallë më të madhe rritjeje në shtresën e jashtme sesa shtresën e brendshme. Siç pritej, kjo mospërputhje në ritmet e rritjes bëri që shtresa e brendshme të bllokonte shtresën e jashtme nga përhapja.
Për shkak se shtresa e jashtme nuk mund të zgjerohet më tej për shkak të këtij bllokimi, ajo duhet të paloset dhe të shtrëngohet brenda shtresës së brendshme për të arritur një strukturë më të qëndrueshme.
Një studim tjetër duke përdorur një model truri të printuar me hidroxhel tregoi gjithashtu se një mospërputhje në normat e rritjes rezulton në palosjen.
Ky përkulje ndodh sepse palosja maksimizon raportin sipërfaqe-vëllim të trurit, ose sasinë e sipërfaqes që truri ka në raport me madhësinë e tij. Një raport më i lartë sipërfaqe-vëllim i lejon trurit të grumbullojë më shumë neurone në një hapësirë të caktuar duke ulur distancën relative midis tyre.
Ekipi hulumtues i Jalilit ka zbuluar gjithashtu se faktorë të tjerë mekanikë ndikojnë gjithashtu në formën eventuale që do të marrë një tru në zhvillim, duke përfshirë trashësinë fillestare të shtresës së jashtme të trurit dhe sa të ngurtë janë të dy shtresat në lidhje me njëra-tjetrën.
Kohët e fundit, studimet simuluese kanë treguar se aksonet, pjesa e neuronit që e ndihmon atë të transmetojë sinjale elektrike, luajnë një rol në rregullimin e procesit të palosjes së trurit.
Modeli tregoi se kreshtat e trurit u formuan në zona me një numër të madh aksonësh, ndërsa luginat u formuan në zona me densitet të ulët aksonësh. Shkencëtarët i konfirmuamn këto gjetje me neuroimazhe dhe mostra të indeve nga truri i vërtetë i njeriut.
Kjo përforcon rëndësinë që luan densiteti i aksonit në zhvillimin e trurit dhe mund të flasë për origjinën e kushteve si autizmi dhe skizofrenia që kanë strukturë dhe lidhje të parregullt të trurit.
Të dy ne jemi tani në procesin e zhvillimit të modeleve më të sofistikuara të trurit të bazuara në neuroimazhimin e trurit real që do të sigurojë një simulim edhe më të detajuar të zhvillimit të trurit.
Mekanika e çrregullimeve të trurit
Modelet tona të trurit ofrojnë një shpjegim të mundshëm përse truri mund të formohet në mënyrë jonormale gjatë zhvillimit, duke theksuar rolin e rëndësishëm që luan struktura e trurit në funksionimin e duhur.
Truri me modele jonormale të palosjes mund të rezultojë në kushte shkatërruese.
Për shembull, një model truri me një shtresë të jashtme më të trashë se zakonisht formon kreshta dhe lugina më pak dhe më të mëdha se një me trashësi normale. Në ekstrem, kjo mund të rezultojë në një gjendje të quajtur lisencefali, ose truri i lëmuar, që ka një mungesë të plotë të palosjeve të trurit.
Shumë fëmijë me këtë gjendje kanë ngecje të rëndë të zhvillimit dhe vdesin para moshës 10-vjeç.
Nga ana tjetër, polimikrogjiria ka një shtresë të jashtme më të hollë se zakonisht dhe rezulton në palosje të tepërt. Kjo gjendje është përsëritur edhe përmes modelimit mekanik. Njerëzit me këtë gjendje mund të kenë probleme neurologjike të lehta deri në të rënda, duke përfshirë konvulsione.
Shkencëtarët kanë identifikuar gjithashtu modele anormale të palosjes në çrregullimet e trurit si skizofrenia dhe epilepsia.
Hapat e ardhshëm në mekanikën e trurit
Kuptimi i mekanizmave pas palosjes dhe lidhjes së trurit do t'u sigurojë studiuesve bazën e njohurive për të zbuluar rolin e tyre në çrregullimet e zhvillimit të trurit.
Në terma afatgjatë, sqarimi i lidhjes midis strukturës dhe funksionit të trurit mund të çojë në mjete diagnostikuese të hershme për sëmundjet e trurit.
Në të ardhmen, inteligjenca artificiale mund të jetë në gjendje të japë edhe më shumë njohuri për rritjen normale dhe palosjen e trurit të njeriut.
