Cos'è un connettoma? Le nuove mappe del cervello

Il cervello umano è uno dei sistemi naturali più complessi conosciuti. Questo non è semplicemente perché gli sviluppi tecnologici hanno consentito la creazione di strumenti di misurazione in tempi relativamente recenti. adeguato per studiare questo insieme di organi, non al fatto che un cervello umano medio di una persona adulta contiene circa 80.000.000 neuroni. La chiave è come queste cellule nervose sono collegate.

Come vedremo in questo articolo, il concetto di connettoma è nato per aiutarci a capire la logica interna di qualcosa di così complicato come un cervello.

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Cos'è il connettoma?

Come abbiamo visto, c'è un numero enorme di cellule nervose nel cervello umano. Ma anche, ogni neurone è in grado di connettersi con centinaia, migliaia di altri neuroni. Queste connessioni possono cambiare e svilupparsi nel tempo.

Si può dire che se il nostro sistema nervoso funziona è perché i neuroni sono in grado di trasmettere milioni di impulsi nervosi tra loro attraverso questi touchdown, chiamati sinapsi. Ogni neurone, individualmente, non è in grado di svolgere nessuna delle funzioni che ci permettono di pensare, sentire o addirittura rimanere in vita.

Un connettoma, quindi, lo è una mappatura delle connessioni neurali che esistono in un sistema nervoso o parte di un sistema nervoso, di solito un cervello. Negli ultimi anni sono apparsi diversi progetti attraverso i quali si tenta di comprendere il funzionamento di varie parti del sistema nervoso grazie a queste rappresentazioni.

Connessioni strutturali e connessioni funzionali

Quando si progettano i connettomi, è possibile descrivere connessioni sia strutturali che funzionali. I primi rivelano modelli generali e macroanatomici di connettività, normalmente incarnato in fasci di assoni raggruppati che vanno da una parte del sistema nervoso a un'altra regione di esso. Il secondo esempio si concentra su dettagli di dimensioni inferiori relativi alla probabilità che un gruppo di connessioni i neuroni inviano determinati impulsi nervosi a un altro gruppo, una connessione che di solito viene stabilita in modo più imprevedibile e interrotto.

Il Progetto Connettoma Umano

Il concetto di connettoma viene frequentemente accostato a quello di genoma, parola che a sua volta si riferisce all'informazione contenuta in un altro tipo di struttura biologica: il DNA. Allo stesso modo che nel 20° secolo videro la biologia e le discipline scientifiche affini grande speranza nella possibilità di svelare la logica interna del genoma umano, in tempi recenti anni neuroscienze e psicologia, nonché informatica, hanno iniziato a considerare la possibilità di comprendere il tipico connettoma dei membri della nostra specie.

Per questo nel 2009 è nato lo Human Connectome Project, o Human Connectome Project, finanziato dai membri del National Institutes of Health, degli Stati Uniti d'America. Il legame di questa iniziativa con la salute è evidente: è possibile mappare le connessioni di un cervello umano sano, ma anche di uno associato a una certa malattia mentale, al fine di individuare differenze significative nel modo in cui le cellule nervose comunicano tra loro in ciascun caso.

È ragionevole cercare le cause di alcuni disturbi in questo modello di connettività, poiché attualmente esiste un importante consenso intorno all'idea che i processi mentali hanno maggiori probabilità di avere problemi funzionali se i gruppi dei neuroni che li guidano sono molto separati tra loro, poiché lavorare con queste distanze comporta l'assunzione di un costo maggiore metabolico. Se in un cervello tale distanza tra gruppi di neuroni è anormalmente grande, potrebbero comparire alterazioni nella percezione o nel comportamento. Fino ad oggi il progetto Human Connectome è ancora in corso.

Una fotografia del cervello?

Come abbiamo visto, il connettoma è una specie di mappa del cervello, e la sua esistenza può esserlo facilitare la comprensione del suo funzionamento. Tuttavia, per sua stessa natura, è uno strumento con poteri limitati.

Questo perché il sistema nervoso, in particolare il cervello, è un sistema in continua evoluzione. Questo è un fenomeno noto come Plasticità neuronale, per cui qualsiasi esperienza, indipendentemente dalla sua importanza in termini psicologici, fa cambiare la connettività e i modelli di attività dei nostri neuroni.

Così, un connettoma può dare un'idea approssimativa del funzionamento di certe logiche comportamentali, degli effetti di alcune malattie mentali e lesioni cerebrali, e può anche essere utilizzato per creare sistemi di apprendimento di reti neurali in computer. In effetti, ci sono già stati risultati promettenti, come ricreare il connettoma del cervello di un tipo di verme, crea una simulazione con lui e fagli imparare determinati comportamenti proprio come farebbe uno di questi animali senza programmare una riga di codice.

Ma un connettoma non può essere utilizzato per prevedere con precisione il comportamento di un organismo. con un cervello come quello umano o di complessità simile, poiché sta cambiando costantemente. Se riusciremo a raggiungere quel grado di conoscenza, sembra che ci sia ancora molta strada da fare.