A mechanical model predicts morphological abnormalities in the developing human brain
Notice bibliographique
Résumé
The developing human brain remains one of the few unsolved mysteries of science. Advancements in developmental biology, neuroscience, and medical imaging have brought us closer than ever to understand brain development in health and disease. However, the precise role of mechanics throughout this process remains underestimated and poorly understood. Here we show that mechanical stretch plays a crucial role in brain development. Using the nonlinear field theories of mechanics supplemented by the theory of finite growth, we model the human brain as a living system with a morphogenetically growing outer surface and a stretch-driven growing inner core. This approach seamlessly integrates the two popular but competing hypotheses for cortical folding: axonal tension and differential growth. We calibrate our model using magnetic resonance images from very preterm neonates. Our model predicts that deviations in cortical growth and thickness induce morphological abnormalities. Using the gyrification index, the ratio between the total and exposed surface area, we demonstrate that these abnormalities agree with the classical pathologies of lissencephaly and polymicrogyria. Understanding the mechanisms of cortical folding in the developing human brain has direct implications in the diagnostics and treatment of neurological disorders, including epilepsy, schizophrenia, and autism.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».