Was ist ein Konnektom? Die neuen Karten des Gehirns

Das menschliche Gehirn ist eines der komplexesten bekannten natürlichen Systeme. Dies liegt nicht nur daran, dass technologische Entwicklungen erst vor relativ kurzer Zeit die Entwicklung von Messinstrumenten ermöglicht haben. ausreichend, um diese Gruppe von Organen zu untersuchen, nicht auf die Tatsache, dass ein durchschnittliches menschliches Gehirn eines Erwachsenen ungefähr 80.000.000 enthält Neuronen. Der Schlüssel ist, wie diese Nervenzellen miteinander verbunden sind.

Wie wir in diesem Artikel sehen werden, Das Konzept des Konnektoms wurde geboren, um uns dabei zu helfen, die interne Logik von etwas so Kompliziertem wie einem Gehirn zu verstehen.

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Was ist das Connectom?

Wie wir gesehen haben, gibt es im menschlichen Gehirn eine überwältigende Anzahl von Nervenzellen. Aber auch, Jedes Neuron ist in der Lage, sich mit Hunderten, Tausenden anderer Neuronen zu verbinden. Diese Verbindungen können sich im Laufe der Zeit ändern und weiterentwickeln.

Man kann sagen, dass unser Nervensystem funktioniert, weil die Neuronen senden können Millionen von Nervenimpulsen miteinander durch diese Touchdowns, genannt Synapse. Jedes einzelne Neuron ist nicht in der Lage, eine der Funktionen auszuführen, die es uns ermöglichen, zu denken, zu fühlen oder sogar am Leben zu bleiben.

Ein Konnektom ist also eine Kartierung der neuronalen Verbindungen, die in einem Nervensystem oder einem Teil eines Nervensystems existieren, normalerweise ein Gehirn. In den letzten Jahren sind mehrere Projekte erschienen, in denen versucht wird, die Funktionsweise verschiedener Teile des Nervensystems anhand dieser Darstellungen zu verstehen.

Strukturelle Verbindungen und funktionale Verbindungen

Bei der Konstruktion von Konnektomen können sowohl strukturelle als auch funktionelle Verbindungen beschrieben werden. Die ersten verraten allgemeine und makroanatomische Konnektivitätsmuster, normalerweise in Strahlen verkörpert Axone gruppiert, die von einem Teil des Nervensystems zu einer anderen Region davon gehen. Die zweite Stichprobe konzentriert sich auf niederdimensionale Details in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit, dass eine Gruppe von Verbindungen besteht Neuronen senden bestimmte Nervenimpulse an eine andere Gruppe, eine Verbindung, die normalerweise unvorhersehbarer und unvorhersehbarer erfolgt unterbrochen.

Das Human Connectome-Projekt

Das Konzept des Konnektoms wird häufig mit dem des Genoms verglichen, ein Wort, das sich wiederum auf die Informationen bezieht, die in einer anderen Art biologischer Struktur enthalten sind: der DNA. So wie es im 20. Jahrhundert die Biologie und verwandte Wissenschaftsdisziplinen sahen große Hoffnung in die Möglichkeit, die interne Logik des menschlichen Genoms zu enträtseln, in letzter Zeit Jahre Neurowissenschaften und Psychologie sowie Informatik, haben damit begonnen, die Möglichkeit zu untersuchen, das typische Konnektom von Mitgliedern unserer Spezies zu verstehen.

Aus diesem Grund wurde 2009 das Human Connectome Project oder Human Connectome Project ins Leben gerufen, das von Mitgliedern der National Institutes of Health der Vereinigten Staaten von Amerika finanziert wird. Die Verbindung dieser Initiative mit Gesundheit ist offensichtlich: Es ist möglich, die Verbindungen eines gesunden menschlichen Gehirns, aber auch von zu kartieren eine, die mit einer bestimmten psychischen Erkrankung in Verbindung gebracht wird, um jeweils signifikante Unterschiede in der Art und Weise, wie die Nervenzellen miteinander kommunizieren, zu lokalisieren.

Es ist sinnvoll, die Ursachen bestimmter Störungen in diesem Konnektivitätsmuster zu suchen, da es derzeit eine wichtige Rolle spielt Konsens darüber, dass mentale Prozesse in Gruppen eher funktionelle Probleme haben der Neuronen, die sie antreiben, sind sehr weit voneinander entfernt, da das Arbeiten mit diesen Abständen mit höheren Kosten verbunden ist Stoffwechsel. Wenn in einem Gehirn dieser Abstand zwischen Neuronengruppen ungewöhnlich groß ist, können Veränderungen in der Wahrnehmung oder im Verhalten auftreten. Bis heute läuft das Human Connectome Project.

Ein Foto des Gehirns?

Wie wir gesehen haben, ist das Konnektom eine Art Karte des Gehirns, und seine Existenz kann erleichtert das Verständnis der Funktionsweise. Es ist jedoch von Natur aus ein Werkzeug mit begrenzter Leistung.

Denn das Nervensystem, insbesondere das Gehirn, ist ein sich ständig veränderndes System. Dies ist ein Phänomen, das als bekannt ist Neuronale Plastizität, wobei jede Erfahrung, unabhängig von ihrer psychologischen Bedeutung, eine Veränderung der Konnektivität und der Aktivitätsmuster unserer Neuronen bewirkt.

Somit kann ein Konnektom eine ungefähre Vorstellung von der Funktionsweise bestimmter Verhaltenslogiken und den Auswirkungen einiger geben psychische Erkrankungen und Hirnverletzungen und kann sogar verwendet werden, um Lernsysteme für neuronale Netzwerke zu erstellen Computers. Tatsächlich wurden bereits vielversprechende Errungenschaften erzielt, wie die Nachbildung des Konnektoms des Gehirns einer Wurmart, Erstellen Sie eine Simulation mit ihm und lassen Sie ihn bestimmte Verhaltensweisen lernen so wie eines dieser Tiere ohne Programmieren einer Codezeile auskommen würde.

Aber ein Konnektom kann nicht verwendet werden, um das Verhalten eines Organismus genau vorherzusagen. mit einem Gehirn wie dem Menschen oder einem ähnlich komplexen, da es sich verändert ständig. Wenn wir in der Lage sind, diesen Wissensstand zu erreichen, scheint es, als wäre noch ein langer Weg zu gehen.