Zo groeien hersenkronkels

Een snel groeiende hersenschors geeft ons brein zijn grote groeven, die dankzij de vorm van onze hersenen bij alle mensen dezelfde zijn.

Waarom heeft de buitenste laag van onze hersenen, de hersenschors, zulke groeven en rimpels? De eerste weken van de zwangerschap hebben we immers een vrij glad brein. Het antwoord is vrij eenvoudig: doordat de hersenschors meer groeit dan de rest van het brein wordt ze doorheen de groeiperiode onstabiel, wat leidt tot de vorming van kronkels in onze hersenen. Het valt een beetje te vergelijken met de gevaarlijke knik die kan ontstaan in spoorstaven wanneer ze uitzetten bij grote warmte. Gelukkig bieden onze hersenplooien wel een voordeel: meer oppervlakte, en dus meer zenuwcellen, dan bij een gladde hersenschors. En dat voor hetzelfde volume.

Een groep wetenschappers uit de V.S., Finland en Frankrijk bootsten de vorming van onze hersenplooien na met een 3D-gelmodel van foetale hersenen gebaseerd op MRI-scans. De resultaten verschenen in Nature Physics. De hersenschors werd nagemaakt via een gel bestaande uit elastomeren, moleculen met rubberachtige eigenschappen. De onderzoekers dompelden het gladde model onder in een vloeistof die vooral door de elastomeren wordt geabsorbeerd, zodat de buitenste laag sneller groeit dan de binnenste. Dat gaf het model automatisch binnen enkele minuten plooien gelijkaardig aan grootte en vorm bij de echte hersenen.

Zelfs de onderzoekers waren verrast door de overeenkomsten in patroon tussen het model en echte hersenen. Het zou aan de vorm van ons brein liggen, die de plooien in bepaalde richtingen duwt. Enkel de kleinste vouwen en kronkelingen kwamen niet overeen, wat niet verrassend was omdat er ook bij de mens individuele verschillen in de kleinste plooitjes zijn. Zolang de grote groeven kloppen, zeggen de onderzoekers, is alles in orde. Maar als een deel van het brein niet goed groeit of de globale vorm verstoord is, kan het mislukte patroon hersenstoornissen veroorzaken.

Slechts een handvol dieren, waaronder dolfijnen, olifanten en varkens, hebben zulke diepe groeven in hun hersenen als wij. Bij de mens duiken de eerste rimpels op rond de twintigste week van de zwangerschap en liggen de hersenen pas in hun plooi wanneer het kind anderhalf jaar is. (tn)