树礼科普社·沃吉岛·进“水”的“大脑”
2020-11-09 14:56:30沃·吉·岛
树礼科普社
当当当~“沃吉岛”第十期和大家见面啦~
有没有敲兴奋，敲激动~~
（今天是低配版的“科技蓝”，因为小编要罢工！！！）
众读者们：脑子进水了吧你
“大脑”不进“水”，你怎么做实验？
七夕快到了（还没到啊）
这让小编我不由得想起双星系统凄美的的爱情，不定积分中常数C对原函数的执着追求，电磁波中E与B比翼双飞以及千古爱情经典《罗密欧与朱丽叶》
名场面来袭！！
剧中，朱丽叶这样对罗密欧讲到，
“只有你的名字才是我的仇敌；你即使不姓蒙太古，仍然是这样的一个你。姓不姓蒙太古又有什么关系呢？”
“它又不是手”
“又不是脚”
“又不是手臂”
“又不是脸”
“又不是身体上任何其他部分......罗密欧，抛弃你的名字吧；我愿意用我整个的心灵，赔偿你这一个身外的空名。”
大脑表示：我竟不配拥有姓名？？？
以上图片来源：medinart
这些人体器官的图片均出于艺术家Karine Jollet之手，由旧床单拼接而成。
某甲
啊，看到这些逼真的器官，我真想赞美我自己：
我的手就像床单一样温暖，
脸就像床单一样柔软~
你的脑袋里塞满床单(＃｀д´)ﾉ
小编
（我又来了）
一说完，小编立马意识到自己说错了。作为一个严谨科学的人，我马上改口：
你的大脑是个皱了吧唧的核桃(＃｀д´)ﾉ
小编
然后小编还是被胖揍了一顿
我没有说错啊。研究表明，只有较大型哺乳动物才具有褶皱的皮层，老鼠是小型哺乳动物，老鼠的大脑是光滑的。你大脑不是皱了吧唧的，你是老鼠吗？？？
人类在前20周左右大脑是光滑的，后来才慢慢长皱。你大脑不是皱了吧唧的，你是胎儿吗？？？
小编
大脑为什么是皱皱的？
这个问题困扰了科学家们好多年。
*先让我们简单地认识一下大脑：
大脑表面一层叫灰质，顾名思义，也称作大脑皮层。大脑皮层之下为白质，由很多很多神经纤维组成。2016年的一项研究表明，日本猕猴和其他灵长类动物不能说话的原因是其大脑缺少控制发声的“硬件”，而不是缺乏声道。而人类大脑在不断的进化中get了控制声带的技能，从而有了说话的能力。
我的大脑好厉害！我说的每一句话，都是自然在进化过程中对人类大脑的眷顾。“人类是多么一件了不起的杰作！”
小编
新冠：“呵呵”
（再次提醒，疫情还没结束，出门要戴口罩，否则，保不齐你就真的呵呵了）
接下来，再让我们康康Tallinen, T., Chung, J., Rousseau, F. 和他的小伙伴们是怎么研究这个问题的
在他们的论文发表之前，关于大脑变得皱皱的猜测有很多，于是他们选择了最可能的一个来验证：大脑的第一层（灰质）向周围扩张比第二层（白质）快，所以形成了皱皱的表面。
下面是婴儿大脑发育的图像，图中的GW是 gestational week (怀孕周数)的缩写。可以看到小婴儿在22-23周的时候脑袋是光溜溜的。
科研团队以GW22为模板，3D打印了一个GW22周的大脑。
这还不算完，科研团队给这个脑模型覆上一层凝胶，充当白质。
有了内层白质，还要在最外层覆上较薄的一层弹力胶，充当灰质。这层弹力胶在溶液中吸收溶剂（己烷）膨胀。
然后把这玩意儿扔到溶液里就可以观察了。
在溶液中，表层（灰质）不断吸收溶剂，扩张开来，比内层快。脑皮层相对与内层的扩张会产生压力，压力带来的力学不稳定性产生了褶皱。
所以说这是个让大脑进“水”的实验啦
小编
在不同时间段观察到的大脑如下，和真实大脑非常相近。
实验中大脑的截面图很清晰地体现了大脑沟回的产生。
类似的实验模拟早期也有，但是都没有成功，是因为早期人员把灰质设定成比白质坚硬。而在新的研究里，研究人员把灰质设定成与白质相同的坚硬程度。由此得到非常成功的大脑生长模拟。
某甲
大脑皱皱的有什么好处呢？
小编
赵亚溥先生在他的书中写过很形象的比喻：“这种褶皱是一个强有力的大型处理器被塞入小小颅骨的自然解决之道。这就像把一张平整的正方形纸张揉皱了放到一个圆形小洞里。褶皱使更多神经元得以更紧密地装到一起，他们之间的连接因此变得更短、反应更快。”
某甲
这个过程是不是让你想起在水里泡久而褶皱的双手？
小编
手掌泡久起皱很可能是由神经控制的血管收缩产生的，和表层因泡水而变大的速度比里层快无关哦~
生物力学之父冯元桢
上面的内容很大部分属于生物力学的范畴，提到生物力学，不得不提的一位大家就是生物力学之父——冯元桢。冯先生九十岁生日时，学者陶祖莱专门写了一篇文章在《力学进展》中发表，记录了他与冯元桢间的几段对话，从中可窥见冯老作为一个大家，（陶祖莱评价道），真是一根挺直的脊梁。
冯元桢与陶祖莱在餐后聊天后幽默地问陶祖莱是要下海还是当票友。冯先生解释道“票友，就是找几个问题，写几篇好文章......下海，就是解决实际问题，你的生理学知识就不能低于一个大夫。”作为一个大家，最重要的是解决问题，冯先生的独到见解振聋发聩：“论文要解决实际问题，不要点缀升平(点缀升平:为统治者歌功颂德,美化政绩)。解决问题要彻底，最好不要让人家再来做。”冯先生强调解决实际问题不图虚名，说到做到，他解决了非常多难题，被称赞为“敢为天下先”。发展科学技术也要考虑社会的意义：“工程学本身就具有经济的内涵。美欧各国倡导生物医学工程的初衷之一是控制医疗费用，而不仅仅是为了医学的进步”如此大家，实验室却惊人的朴素，只因为他坚信一点“自然界是朴素的”。
灼灼风骨，当与君共勉
参考文献
[1]Tallinen, T., Chung, J., Rousseau, F. et al. On the growth and form of cortical convolutions. Nature Phys 12, 588–593 (2016).
[2]陶祖莱.“独上高楼,望尽天涯路”——为冯元桢先生九十华诞作[J].力学进展,2010,40(01):113-120..
[3]赵亚溥.力学讲义.北京：科学出版社，2018.5
