Какво е конектом? Новите карти на мозъка

Човешкият мозък е една от най-сложните познати природни системи. Това не е просто защото технологичното развитие позволи създаването на инструменти за измерване сравнително наскоро. достатъчен за изучаване на този набор от органи, а не на факта, че среден човешки мозък на възрастен човек съдържа приблизително 80 000 000 неврони. Ключът е как са свързани тези нервни клетки.

Както ще видим в тази статия, концепцията за конектом е роден, за да ни помогне да разберем вътрешната логика на нещо толкова сложно като мозъка.

• Свързана статия: "Части от човешкия мозък (и функции)"

Какво представлява конектомът?

Както видяхме, в човешкия мозък има огромен брой нервни клетки. Но също, всеки неврон е способен да се свързва със стотици, хиляди други неврони. Тези връзки могат да се променят и развиват с течение на времето.

Може да се каже, че ако нашата нервна система работи, това е защото невроните са способни да изпращат милиони нервни импулси един към друг чрез тези докосвания, т.нар синапс. Всеки неврон поотделно не е в състояние да изпълнява нито една от функциите, които ни позволяват да мислим, чувстваме или дори да останем живи.

Следователно конектомът е картографиране на невронните връзки, които съществуват в нервна система или част от нервна система, обикновено мозък. През последните години се появиха няколко проекта, чрез които се прави опит да се разбере функционирането на различни части на нервната система благодарение на тези представяния.

Структурни връзки и функционални връзки

При проектирането на конектори е възможно да се опишат както структурни, така и функционални връзки. Първите разкриват общи и макроанатомични модели на свързаност, обикновено въплътен в греди от аксони групирани, които преминават от една част на нервната система към друга част от нея. Втората проба се фокусира върху детайли с по-ниско измерение, свързани с вероятността група от връзки невроните изпращат определени нервни импулси към друга група, връзка, която обикновено се осъществява по по-непредсказуем и прекъснат.

Проектът Human Connectome

Концепцията за конектом често се сравнява с тази за генома, дума, която от своя страна се отнася до информацията, съдържаща се в друг вид биологична структура: ДНК. По същия начин, по който биологията и свързаните с нея научни дисциплини през 20-ти век видяха голяма надежда във възможността за разкриване на вътрешната логика на човешкия геном, наскоро години невронауки и психология, както и компютърни науки, започнаха да разглеждат възможността за разбиране на типичния конектом на членовете на нашия вид.

Ето защо през 2009 г. се роди проектът Human Connectome или Human Connectome Project, финансиран от членове на Националните здравни институти на Съединените американски щати. Връзката на тази инициатива със здравето е очевидна: възможно е да се картографират връзките на здравия човешки мозък, но също и на свързан с определено психично заболяване, за да се локализират значителни разлики в начина, по който нервните клетки комуникират една с друга във всеки отделен случай.

Разумно е да се търсят причините за определени нарушения в този модел на свързаност, тъй като в момента има важен консенсус около идеята, че умствените процеси са по-склонни да имат функционални проблеми, ако групите невроните, които ги задвижват, са много отделени един от друг, тъй като работата с тези разстояния включва допускане на по-високи разходи метаболитни. Ако в мозъка това разстояние между групи от неврони е необичайно голямо, могат да се появят промени във възприятието или поведението. Към днешна дата проектът Human Connectome все още работи.

Снимка на мозъка?

Както видяхме, конектомът е вид карта на мозъка и неговото съществуване може улесняват разбирането на неговата работа. По своята същност обаче това е инструмент с ограничена мощност.

Това е така, защото нервната система, особено мозъкът, е постоянно променяща се система. Това е феномен, известен като Невронна пластичност, при което всяко преживяване, независимо от значението му от психологическа гледна точка, кара моделите на свързаност и активност на нашите неврони да се променят.

По този начин конектомът може да даде приблизителна представа за действието на определени поведенчески логики, за ефектите на някои психични заболявания и мозъчни травми и дори може да се използва за създаване на системи за обучение на невронни мрежи компютри. Всъщност вече има обещаващи постижения, като пресъздаване на конектора на мозъка на вид червей, създайте симулация с него и го накарайте да научи определени поведения точно както едно от тези животни би направило, без да програмира ред код.

Но конектомът не може да се използва за точно прогнозиране на поведението на даден организъм. с мозък като човешкия или такъв с подобна сложност, тъй като той се променя постоянно. Ако успеем да достигнем тази степен на познание, изглежда, че има още много да извървим.