Hvad er et connectom? De nye kort over hjernen

Den menneskelige hjerne er et af de mest komplekse naturlige systemer, man kender. Dette skyldes ikke blot, at den teknologiske udvikling har tilladt skabelsen af ​​måleværktøjer relativt nylig. tilstrækkelig til at studere dette sæt af organer, ikke til det faktum, at en gennemsnitlig menneskelig hjerne hos en voksen person indeholder ca. 80.000.000 neuroner. Nøglen er, hvordan disse nerveceller er forbundet.

Som vi vil se i denne artikel, begrebet connectome blev født for at hjælpe os med at forstå den indre logik i noget så kompliceret som en hjerne.

• Relateret artikel: "Dele af den menneskelige hjerne (og funktioner)"

Hvad er forbindelsen?

Som vi har set, er der et overvældende antal nerveceller i den menneskelige hjerne. Men også, hver neuron er i stand til at forbinde med hundreder, tusinder af andre neuroner. Disse forbindelser kan ændre sig og udvikle sig over tid.

Man kan sige, at hvis vores nervesystem fungerer, er det fordi neuronerne er i stand til at sende millioner af nerveimpulser til hinanden gennem disse touchdowns, kaldet synapse. Hver neuron er individuelt ikke i stand til at udføre nogen af ​​de funktioner, der tillader os at tænke, føle eller endda holde os i live.

Et connectom er altså en kortlægning af de neurale forbindelser, der findes i et nervesystem eller en del af et nervesystem, normalt en hjerne. I de senere år er der dukket flere projekter op, hvorigennem man forsøger at forstå funktionen af ​​forskellige dele af nervesystemet takket være disse repræsentationer.

Strukturelle forbindelser og funktionelle forbindelser

Ved design af konnektorer er det muligt at beskrive både strukturelle og funktionelle forbindelser. De første afslører generelle og makroanatomiske tilslutningsmønstre, normalt udformet i bjælker af axoner grupperet, der går fra en del af nervesystemet til en anden region af det. Den anden prøve fokuserer på lavere dimensionelle detaljer relateret til sandsynligheden for, at en gruppe af forbindelser neuroner sender visse nerveimpulser til en anden gruppe, en forbindelse der normalt laves i en mere uforudsigelig og afbrudt.

Human Connectome-projektet

Begrebet connectom sammenlignes ofte med genomets begreb, et ord, der igen refererer til informationen indeholdt i en anden type biologisk struktur: DNA. På samme måde som i det 20. århundrede biologi og beslægtede videnskabelige discipliner så stort håb om muligheden for at optrevle den indre logik i det menneskelige genom, i den seneste tid flere år neurovidenskab og psykologi, samt datalogi, er begyndt at se på muligheden for at forstå den typiske forbindelse for medlemmer af vores art.

Det er derfor i 2009 Human Connectome Project, eller Human Connectome Project, blev født, finansieret af medlemmer af National Institutes of Health i USA. Forbindelsen mellem dette initiativ og sundhed er tydelig: det er muligt at kortlægge forbindelserne i en sund menneskelig hjerne, men også en forbundet med en bestemt psykisk sygdom, for at lokalisere væsentlige forskelle i den måde, hvorpå nervecellerne kommunikerer med hinanden i hvert enkelt tilfælde.

Det er rimeligt at lede efter årsagerne til visse lidelser i dette tilslutningsmønster, da der i øjeblikket er en vigtig konsensus omkring ideen om, at mentale processer er mere tilbøjelige til at have funktionelle problemer, hvis grupper af neuroner, der driver dem, er meget adskilt fra hinanden, da arbejdet med disse afstande indebærer en højere omkostning stofskifte. Hvis afstanden mellem grupper af neuroner i en hjerne er unormalt stor, kan der forekomme ændringer i opfattelse eller adfærd. Den dag i dag kører Human Connectome Project stadig.

Et foto af hjernen?

Som vi har set, er connectomet en slags kort over hjernen, og det kan dens eksistens lette forståelsen af ​​dens funktion. Men i sagens natur er det et værktøj med begrænset kraft.

Dette skyldes, at nervesystemet, især hjernen, er et system i konstant forandring. Dette er et fænomen kendt som Neuronal plasticitet, hvorved enhver oplevelse, uanset dens betydning i psykologisk henseende, får vores neurons tilslutnings- og aktivitetsmønstre til at ændre sig.

Således kan et connectom give en omtrentlig idé om driften af ​​visse adfærdslogikker, af virkningerne af nogle psykiske sygdomme og hjerneskader, og kan endda bruges til at skabe neurale netværkslæringssystemer i computere. Faktisk har der allerede været lovende præstationer, såsom at genskabe hjernens connectom af en type orm, skabe en simulation med ham, og få ham til at lære bestemte adfærd ligesom et af disse dyr ville gøre uden at programmere en kodelinje.

Men et connectom kan ikke bruges til nøjagtigt at forudsige en organismes adfærd. med en hjerne som den menneskelige eller en af ​​lignende kompleksitet, da den er under forandring konstant. Hvis vi er i stand til at nå den grad af viden, ser det ud til, at der stadig er lang vej igen.