Wat is een connectoom? De nieuwe kaarten van de hersenen

Het menselijk brein is een van de meest complexe natuurlijke systemen die we kennen. Dit is niet simpelweg omdat technologische ontwikkelingen relatief recentelijk de creatie van meetinstrumenten mogelijk hebben gemaakt. voldoende is om dit stel organen te bestuderen, niet op het feit dat een gemiddeld menselijk brein van een volwassen persoon ongeveer 80.000.000 neuronen. De sleutel is hoe deze zenuwcellen zijn verbonden.

Zoals we in dit artikel zullen zien, het begrip connectoom is geboren om ons te helpen de interne logica te begrijpen van zoiets ingewikkelds als de hersenen.

• Gerelateerd artikel: "Delen van het menselijk brein (en functies)"

Wat is het connectoom?

Zoals we hebben gezien, is er een overweldigend aantal zenuwcellen in het menselijk brein. Maar ook, elk neuron kan verbinding maken met honderden, duizenden andere neuronen. Deze verbindingen kunnen in de loop van de tijd veranderen en zich ontwikkelen.

Men kan zeggen dat als ons zenuwstelsel werkt, dit komt omdat de neuronen kunnen sturen miljoenen zenuwimpulsen naar elkaar door deze touchdowns, genaamd synaps. Elk afzonderlijk neuron is niet in staat om de functies uit te voeren die ons in staat stellen te denken, te voelen of zelfs in leven te blijven.

Een connectoom is dan een afbeelding van de neurale verbindingen die bestaan ​​in een zenuwstelsel of een deel van een zenuwstelsel, meestal een brein. De afgelopen jaren zijn er verschillende projecten verschenen waarin via deze representaties getracht wordt de werking van verschillende delen van het zenuwstelsel te begrijpen.

Structurele verbindingen en functionele verbindingen

Bij het ontwerpen van connectomen is het mogelijk om zowel structurele als functionele verbindingen te beschrijven. De eersten onthullen algemene en macro-anatomische patronen van connectiviteit, normaal belichaamd in balken van axonen gegroepeerd die van het ene deel van het zenuwstelsel naar een ander deel ervan gaan. Het tweede voorbeeld richt zich op lager-dimensionale details met betrekking tot de waarschijnlijkheid dat een groep verbindingen neuronen sturen bepaalde zenuwimpulsen naar een andere groep, een verbinding die meestal op een meer onvoorspelbare en onvoorspelbare manier tot stand komt onderbroken.

Het Human Connectome-project

Het concept connectoom wordt vaak vergeleken met dat van het genoom, een woord dat op zijn beurt verwijst naar de informatie in een ander type biologische structuur: DNA. Op dezelfde manier als in de 20e eeuw de biologie en aanverwante wetenschappelijke disciplines zagen grote hoop op de mogelijkheid om de interne logica van het menselijk genoom te ontrafelen, recentelijk jaar neurowetenschappen en psychologie, evenals informatica, zijn begonnen te kijken naar de mogelijkheid om het typische connectoom van leden van onze soort te begrijpen.

Dat is de reden waarom in 2009 het Human Connectome Project, of Human Connectome Project, werd geboren, gefinancierd door leden van de National Institutes of Health, van de Verenigde Staten van Amerika. De link van dit initiatief met gezondheid is evident: het is mogelijk om de verbindingen van een gezond menselijk brein in kaart te brengen, maar ook van een geassocieerd met een bepaalde geestesziekte, om significante verschillen te lokaliseren in de manier waarop de zenuwcellen telkens met elkaar communiceren.

Het is redelijk om in dit verbindingspatroon naar de oorzaken van bepaalde stoornissen te zoeken, aangezien er momenteel een belangrijke is consensus rond het idee dat mentale processen meer kans hebben op functionele problemen als groepen van de neuronen die ze aandrijven, zijn erg van elkaar gescheiden, aangezien het werken met deze afstanden hogere kosten met zich meebrengt metabolisch. Als in een brein die afstand tussen groepen neuronen abnormaal groot is, kunnen er veranderingen in perceptie of gedrag optreden. Tot op de dag van vandaag loopt het Human Connectome Project nog steeds.

Een foto van de hersenen?

Zoals we hebben gezien, is het connectoom een ​​soort kaart van de hersenen, en het bestaan ​​ervan kan dat ook het begrip van de werking ervan vergemakkelijken. Het is echter van nature een hulpmiddel met beperkte kracht.

Dit komt omdat het zenuwstelsel, vooral de hersenen, een constant veranderend systeem is. Dit is een fenomeen dat bekend staat als Neuronale plasticiteit, waarbij elke ervaring, ongeacht het belang ervan in psychologische termen, ervoor zorgt dat de connectiviteit en activiteitspatronen van onze neuronen veranderen.

Zo kan een connectoom bij benadering een idee geven van de werking van bepaalde gedragslogica's, van de effecten van sommige psychische aandoeningen en hersenletsel, en kan zelfs worden gebruikt om neurale netwerkleersystemen te creëren in computers. In feite zijn er al veelbelovende resultaten geboekt, zoals het herscheppen van het connectoom van de hersenen van een soort worm, maak een simulatie met hem en laat hem bepaald gedrag leren net zoals een van deze dieren zou doen zonder een regel code te programmeren.

Maar een connectoom kan niet worden gebruikt om het gedrag van een organisme nauwkeurig te voorspellen. met een brein zoals dat van de mens of een brein van vergelijkbare complexiteit, aangezien het aan het veranderen is voortdurend. Als we in staat zijn om dat niveau van kennis te bereiken, lijkt het erop dat er nog een lange weg te gaan is.