Что такое коннектом? Новые карты мозга

Человеческий мозг — одна из самых сложных известных природных систем. Это не просто потому, что технологические разработки позволили создать инструменты измерения относительно недавно. достаточно для изучения этого набора органов, не факт, что средний человеческий мозг взрослого человека содержит примерно 80 000 000 нейроны. Ключ в том, как эти нервные клетки связаны.

Как мы увидим в этой статье, концепция коннектома был создан, чтобы помочь нам понять внутреннюю логику чего-то столь сложного, как мозг.

• Статья по теме: "Части человеческого мозга (и функции)"

Что такое коннектом?

Как мы видели, в человеческом мозгу подавляющее количество нервных клеток. Но и, каждый нейрон способен соединяться с сотнями, тысячами других нейронов. Эти связи могут изменяться и развиваться с течением времени.

Можно сказать, что если наша нервная система работает, то это потому, что нейроны способны посылать миллионы нервных импульсов друг к другу через эти приземления, называемые синапс. Каждый нейрон в отдельности не способен выполнять ни одну из функций, которые позволяют нам думать, чувствовать или даже оставаться в живых.

Таким образом, коннектом отображение нейронных связей, которые существуют в нервной системе или части нервной системы, обычно мозг. В последние годы появилось несколько проектов, в рамках которых предпринимается попытка понять функционирование различных отделов нервной системы благодаря этим представлениям.

Структурные связи и функциональные связи

При проектировании коннектомов возможно описание как структурных, так и функциональных связей. Первые раскрывают общие и макроанатомические закономерности связности, обычно воплощенный в лучах аксоны сгруппированы, которые идут от одной части нервной системы к другой ее области. Второй образец фокусируется на деталях более низкого измерения, связанных с вероятностью того, что группа соединений нейроны посылают определенные нервные импульсы в другую группу, связь, которая обычно осуществляется в более непредсказуемой и прервано.

Проект человеческого коннектома

Понятие коннектома часто сравнивают с понятием генома, слово, которое, в свою очередь, относится к информации, содержащейся в другом типе биологической структуры: ДНК. Точно так же, как в 20 веке биология и смежные научные дисциплины большие надежды на возможность разгадки внутренней логики генома человека, в последнее время годы неврология и психология, а также информатика, начали рассматривать возможность понимания типичного коннектома представителей нашего вида.

Вот почему в 2009 году родился проект Human Connectome, или проект Human Connectome Project, финансируемый членами Национального института здравоохранения Соединенных Штатов Америки. Связь этой инициативы со здоровьем очевидна: можно нанести на карту связи здорового человеческого мозга, а также связанный с определенным психическим заболеванием, чтобы обнаружить существенные различия в том, как нервные клетки сообщаются друг с другом в каждом конкретном случае.

Целесообразно искать причины определенных нарушений в этой схеме связности, поскольку в настоящее время существует важная консенсус вокруг идеи о том, что психические процессы с большей вероятностью будут иметь функциональные проблемы, если группы нейронов, которые управляют ими, сильно отделены друг от друга, так как работа с такими расстояниями предполагает более высокую стоимость метаболический. Если в мозгу такое расстояние между группами нейронов аномально велико, могут появиться изменения в восприятии или поведении. По сей день проект Human Connectome все еще работает.

Фотография мозга?

Как мы видели, коннектом — это своего рода карта мозга, и его существование может облегчить понимание его работы. Однако по самой своей природе это инструмент с ограниченной мощностью.

Это так, потому что нервная система, особенно мозг, является постоянно изменяющейся системой. Это явление известно как Нейрональная пластичность, посредством чего любой опыт, независимо от его важности с психологической точки зрения, вызывает изменение связности и моделей активности наших нейронов.

Таким образом, коннектом может дать приблизительное представление о работе определенных поведенческих логик, об эффектах некоторых психических заболеваний и черепно-мозговых травм, и даже могут быть использованы для создания систем обучения нейронных сетей в компьютеры. На самом деле уже есть многообещающие достижения, такие как воссоздание коннектома мозга типа червя, создайте с ним симуляцию и заставьте его научиться определенному поведению точно так же, как одно из этих животных обошлось бы без программирования строки кода.

Но коннектом нельзя использовать для точного предсказания поведения организма. с мозгом, подобным человеческому или аналогичному по сложности, поскольку он меняется постоянно. Если мы сможем достичь такой степени знания, то, похоже, нам еще предстоит пройти долгий путь.