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本文来自窗敲雨的微信个人公众号“酷炫科学”

泡大珠(或者说叫水宝宝、水晶花泥之类的)这个东西大家应该不陌生了,之前在这个账号也介绍过一些它的性质,比如说这种高吸水性树脂做成的小球能吸收很多水分膨胀,吸满水变大的凝胶球和水的折射率会变得特别接近,甚至可以在水中隐形……

下面是几颗凝胶球泡水前后的对比图,可以看到它泡水后体积变大了多少。而我想说的是:你们注意过这中间的过程小球会变成什么样吗?

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事实上,在完全泡透、变成一个饱满的大球之前,这些凝胶小球看起来就像是——一颗水晶小脑花:

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这是同一颗凝胶球在泡胀不同阶段的样子,在泡水时,这些小球总是会先在表面形成褶皱,最终才变成饱满光滑的样子。

这些褶皱看起来有点像是脑子,这也让我想起了一个关于大脑发育的很有趣的研究。

人类的大脑上有丰富的沟回褶皱,这对提升脑的功能很有意义,但目前科学家还没有真正确定这些沟回在发育中是如何长成的。有研究者认为,这过程中应该会有复杂的调控机制,不过也有科学家觉得,这可能是一个纯粹物理的过程:位于脑子表面的灰质长得比内部的白质快,大脑的褶皱就自然地“挤”出来了。

有意思的是,持这种观点的科学家们为验证自己想法做的实验,就是泡一颗凝胶水晶小脑花。只不过,他们用的是聚二甲基硅氧烷(PDMS)凝胶和有机溶剂,并用双层结构来模拟大脑的灰质和白质。

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后来,这组研究者还进行了更加精细的改进实验,这一次他们按照胎儿大脑的真实样子来设计凝胶。结果发现,这团凝胶在溶剂中泡胀的样子,真的是和大脑十分相像了:

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水宝宝没有专门设计的双层结构,不过在“泡发”还不充分的时候,也是外层比内部更容易率先吸水膨胀,所以也出现了类似的褶皱吧。

虽然单靠这个实验还不能证实大脑的沟回完全只靠物理过程产生,不过真的是个很有趣的思路。说不定研究者也是泡水宝宝的时候想到的呢……

原研究:https://www.nature.com/articles/nphys3632

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