机械应力介导大脑发育中皮层折叠与轴突组织的力学耦合机制

为解决大脑皮层折叠形态与轴突组织关联性的力学机制争议，研究人员通过整合机械应力测量与物理数学模型，提出受限皮层扩张(CCE)引发的张力不仅驱动皮层折叠，还通过张力诱导生长(tension-induced growth)调控轴突路径规划。该研究为神经发育障碍的形态学异常提供了新的力学解释框架。

　　

在具有沟回结构的脑发育过程中，皮层折叠(cortical folding)与轴突束(axonal tracts)的形成均需大规模机械变形协同作用。皮层折叠通过提升表面积与体积比增强神经处理能力，而复杂的轴突网络则实现脑区间远程通讯。尽管皮层折叠与白质(white matter)组织的形成机制长期存在争议，最新机械应力测量结合物理模型表明：受限皮层扩张(CCE)通过力学不稳定性产生褶皱。

研究亮点揭示：
• 传统假说认为皮层下轴突(subcortical axons)直接驱动折叠，虽与褶皱形态-轴突分布相关性吻合，但缺乏组织机械应力证据支持；
• CCE产生的拉伸应力(tensile stress)虽能解释折叠力学原理，却无法阐明其与轴突组织的关联；
• 新提出的张力诱导生长机制显示，CCE产生的应力可能通过力学信号调控轴突生长方向，从而协调形态发生与连接组(connectome)构建；
• 该发现为神经发育障碍(neurodevelopmental disorders)中折叠异常伴随连接异常的临床现象提供潜在解释，未来需进一步探究张力诱导生长对短/长程脑连接的调控作用。

这项研究开创性地提出力学应力在脑形态发生与白质纤维束(fascicles)空间编排中的双重作用，为理解大脑结构与功能耦合发育提供新范式。