Focus: Physical Model of Skull Growth

Почти ни для кого не секрет, что физики в последние десятилетия занимаются помимо прочего проблемами функционирования человеческого мозга, в основе которого закладываются модели динамики нейронных сетей. Но даже мозга нам мало: ученые добрались и до человеческого черепа! ?

Человеческий череп меняет форму в процессе роста, и физиологи и биологи очень хотят понять закономерности этого изменения и научиться предсказывать их. Рост черепа в сочетании с развитием мозга – процесс, безусловно, сложный. ? Биологи традиционно сосредоточены на биохимии и генетике в качестве основных факторов роста костей, но некоторые исследователи считают, что одинаково важны и механические напряжения, производимые растущим мозгом. ?

Теперь англо-американская группа исследователей разработала модель, которая предсказывает изменения формы черепа, основанные только на физических принципах и геометрии объекта, не принимая во внимание биохимию или генетику. Модель успешно описывает развитие известных деформаций черепа и помогает объяснить, как растущие кости реагируют на механические воздействия. ?

 Как известно, большая часть костной активности в черепе новорожденного происходит вдоль швов, мягких волокнистых границ между соседними костными пластинами. Моделирование позволило исследователям изучить деформации, которые возникают, когда мягкие ткани между двумя пластинами затвердевают слишком рано, останавливая рост от шва. ? Прекращение роста вдоль линий шва на разных временных шагах позволило наблюдать эволюцию аномальных форм черепа. Без какой-либо подгонки модель предсказала искаженные формы черепа точно. ? «Эти формы хорошо согласуются с формами, наблюдаемыми у пациентов, для которых отдельные пластины роста сливаются слишком рано», – говорят исследователи. Таким образом, полученные результаты обеспечивают первый шаг к модели, которая может помочь хирургам лечить младенцев с аномальным ростом черепа.

Подробности доступны по ссылке ниже. ?

В последние годы физика заметно расширила привычные границы, затрагивая не только твердое тело, элементарные частицы, космос или земную атмосферу, но и физиологию человека. Иногда просто поражаешься универсализму, которое дает фундаментальное образование в области физики и математики.

Источник: physics.aps.org

Комментарии: