分层大脑皮层中的弹性失稳：一种修正的轴突张力皮层折叠模型
软凝聚态物质
2016-02-09 v2 生物物理
神经元与认知
摘要
我们将大脑皮层的弹性建模为一种分层材料，在平面和极坐标几何中均考虑了沿层的弯曲能和层间的弹性能。皮层还受到来自下方白质的轴突拉力。当拉力超过临界阈值时，“平坦”的皮层构型变得不稳定并出现周期性波动，即发生屈曲失稳。这些波动确实可能引发皮层折叠。我们解析地确定了波动的临界力和临界波长，这两个量均具有生理学相关数值。我们的模型是用于皮层折叠的轴突张力模型的修正版本，考虑了皮层的分层结构。此外，我们的模型建立了与另一种竞争性皮层折叠模型（即微分生长诱导屈曲模型）的联系。对于极坐标几何，我们研究了脑尺寸与临界力及波长之间的关系，以理解为何小鼠等小型大脑无折叠而人类等大型大脑有折叠。最后，可基于临界波长估算皮层的弯曲刚度常数。
引用
@article{arxiv.1407.3778,
title = {Elastic instabilities in a layered cerebral cortex: A revised axonal tension model for cortex folding},
author = {O. V. Manyuhina and David Mayett and J. M. Schwarz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.3778},
year = {2016}
}
备注
9.3 pages, 6 figures, accepted to New Journal of Physics