对于大脑而言，出生时带有“塔布拉拉莎”(tabra rasa)(干净的板岩)是一种诅咒。出生时，我们的大脑已经像核桃一样起皱。出生时没有这些皱纹的婴儿(大脑平滑综合症)患有严重的发育缺陷，并且预期寿命明显缩短。导致该综合征的基因最近帮助魏茨曼科学研究所的研究人员探查了导致大脑皱纹形成的物理力。在《自然物理学》今天报道的研究结果中，研究人员描述了他们开发的一种用于从人体细胞中生长微小“芯片上的大脑”的方法，该方法使他们能够追踪起皱过程的物理和生物学机制。

在过去的十年中，Professor率先在实验室中从胚胎干细胞(所谓的类器官)中培育出了微小的大脑。日本的Sasai Yoshiki和奥地利的Juergen Knoblich。该研究所分子遗传学系的奥利·赖纳(Orly Reiner)教授说，她的实验室以及许多其他实验室都接受了种植类器官的想法。但是Eyal Karzbrun博士在她的实验室中不得不对他们的热情加以抑制：他们获得的类器官的大小远非均匀;没有血管，内部没有稳定的营养供应并开始死亡。组织的厚度受光学成像和显微镜跟踪的影响。

因此，卡兹布鲁恩(Karzbrun)开发了一种新的方法来种植类器官-使该小组能够实时跟踪其生长过程：他限制了其在垂直轴上的生长。这给了他一个“皮塔”形的类器官-圆形且平坦，中间有一个很小的空间。这种形状使该小组能够在薄组织成像时对其成像，并向所有细胞提供营养。在微小的“大脑”生长发育的第二周，皱纹开始出现，然后加深。Karzbrun：“这是首次在类动物器官中观察到折叠，这显然是由于我们系统的体系结构所致。”

Karzbrun是一位受过训练的物理学家，他自然而然地转向物理模型来研究弹性材料的行为，以了解皱纹的形成。表面上的褶皱或皱纹是机械不稳定性的结果–机械力施加到材料的某些部分。因此，例如，如果材料的一部分膨胀不均匀，则可能会迫使另一部分折叠以适应压力。在类器官中，科学家在两个地方发现了这种机械不稳定性：类器官中央的细胞的细胞骨架-内部骨架收缩;并且靠近表面的细胞核扩展了。或者，换一种说法，“皮塔饼”的外部增长快于其内部。

尽管这一成就令人印象深刻，但Reiner并没有确信类器官的皱纹确实在模拟大脑发育中的皱纹。因此，该小组长出了新的类器官，这次携带了患有平滑脑综合征的婴儿所携带的相同突变。赖纳(Reiner)早在1993年就鉴定出该基因LIS1，并研究了它在大脑发育和疾病中的作用，这种疾病影响了30,000名婴儿中的一个。除其他事项外，该基因在胚胎发育过程中参与神经细胞向大脑的迁移，并且还调节细胞中的细胞骨架和分子运动。

具有突变基因的类器官的生长比例与其他类器官相同，但它们形成了很少的褶皱，并且确实形成的褶皱与正常皱纹的形状有很大不同。该小组假设细胞物理性质的差异是造成这些差异的原因，在化学研究支持部的Sidney Cohen博士的帮助下，该小组通过原子力显微镜对类器官的细胞进行了研究。通过弹性测量，正常细胞的硬度大约是突变细胞的两倍，而突变细胞基本上是柔软的。Reiner：“我们发现了两种类器官中细胞的物理特性存在显着差异，但是我们也观察到它们的生物学特性也存在差异。例如，突变类器官中心的核移动得更慢，