新的研究揭示了干细胞功能与神经组织中分子扩散之间的复杂相互作用

新的数学模型描述了3D组织中分子扩散，代谢和结构的动力学-

新的研究揭示了干细胞功能与神经组织中分子扩散之间的复杂相互作用，这可能解释了从干细胞分化到大脑皮质形成的许多现象。在研究重建大脑和脊髓中3D神经组织和神经通路的新方法时，Richard McMurtrey博士设计了新的数学方法来理解3D组织结构中营养物质的浓度以及这如何影响组织生长。

干细胞具有非常独特的行为和对特定浓度的许多分子因子的响应，这意味着了解3D组织中营养信号，扩散和代谢的复杂动态非常重要。构造了许多3D组织，希望从患者自身的干细胞中复制“微型器官”，包括可用于研究神经系统疾病的“微型大脑”或脑器官，或者有一天可能直接移植到受损的组织中。患者的组织。因此，引导和指导干细胞发育并在类器官中达到所需作用的能力是这项研究的重要方面。

麦克默特里博士说：“当我试图弄清楚如何在我设计的由神经干细胞组成的某些3D组织中获得确切的营养物浓度时，我首先偶然发现了这些想法。”“所涉及的数学一直让我着迷，但令我惊讶的是，回答我的问题比我想象的要困难得多。我觉得自己一直在努力寻找解决方案，但最终我发现了可以回答我问题的数学。我认为这些想法确实可以帮助我们比以往任何时候都更好地理解扩散在脑功能和神经发育中的作用。但是，当然还有很多东西需要学习。”

在人类发育过程中，发育中的大脑中心附近的干细胞将向外迁移，并在大脑外缘的皮层中形成神经元，在大脑的外缘是思想的形成和处理区域。该论文中描述的数学工作描述了由扩散和代谢所施加的生长限制，并为神经迁移到致密的外部皮层的现象提供了潜在的物理基础。一旦将神经元编程为迁移到外表面，皮质就会变得更易卷曲或起皱，从而形成更广泛的神经网络。