Kaj je konektom? Novi zemljevidi možganov

Človeški možgani so eden najbolj zapletenih naravnih sistemov. To ni samo zato, ker je tehnološki razvoj relativno nedavno omogočil ustvarjanje merilnih orodij. primerno za preučevanje tega nabora organov, ne glede na dejstvo, da povprečni človeški možgani odrasle osebe vsebujejo približno 80.000.000 nevroni. Ključno je, kako so te živčne celice povezane.

Kot bomo videli v tem članku, koncept konektoma je bil rojen, da bi nam pomagal razumeti notranjo logiko nečesa tako zapletenega, kot so možgani.

• Sorodni članek: "Deli človeških možganov (in funkcije)"

Kaj je konektom?

Kot smo videli, je v človeških možganih ogromno živčnih celic. Ampak tudi, vsak nevron se je sposoben povezati s stotinami, tisoči drugih nevronov. Te povezave se lahko sčasoma spreminjajo in razvijajo.

Lahko rečemo, da če naš živčni sistem deluje, je to zato, ker so nevroni sposobni pošiljati na milijone živčnih impulzov drug drugemu prek teh dotikov, imenovanih sinapse. Vsak nevron posebej ni sposoben opravljati nobene od funkcij, ki nam omogočajo razmišljanje, čustvovanje ali celo preživetje.

Connectome je torej kartiranje nevronskih povezav, ki obstajajo v živčnem sistemu ali delu živčnega sistema, ponavadi možgani. V zadnjih letih se je pojavilo več projektov, s katerimi se poskuša razumeti delovanje različnih delov živčnega sistema zahvaljujoč tem predstavam.

Strukturne povezave in funkcionalne povezave

Pri načrtovanju konektomov je možno opisati tako strukturne kot funkcionalne povezave. Prve razkrivajo splošni in makroanatomski vzorci povezljivosti, ki je običajno utelešen v tramovih aksonov ki segajo od enega dela živčnega sistema do drugega dela živčnega sistema. Drugi vzorec se osredotoča na nižjedimenzionalne podrobnosti, povezane z verjetnostjo, da skupina povezav nevroni pošiljajo določene živčne impulze drugi skupini, povezava, ki se običajno vzpostavi v bolj nepredvidljivem in zmoten.

Projekt Human Connectome

Koncept konektoma se pogosto primerja s konceptom genoma, besede, ki se nanaša na informacije, ki jih vsebuje druga vrsta biološke strukture: DNK. Na enak način, kot so ga v 20. stoletju videle biologija in sorodne znanstvene discipline veliko upanje v možnost razkritja notranje logike človeškega genoma, v zadnjih leta nevroznanost in psihologija, pa tudi računalništvo, so začeli preučevati možnost razumevanja tipičnega konektoma članov naše vrste.

Zato se je leta 2009 rodil projekt Human Connectome ali Human Connectome Project, ki so ga financirali člani Nacionalnega inštituta za zdravje Združenih držav Amerike. Povezava te pobude z zdravjem je očitna: mogoče je preslikati povezave zdravih človeških možganov, pa tudi povezana z določeno duševno boleznijo, da bi našli pomembne razlike v načinu, kako živčne celice komunicirajo med seboj v vsakem primeru.

Vzroke za določene motnje je smiselno iskati v tem vzorcu povezljivosti, saj trenutno obstaja pomembna soglasje o ideji, da imajo mentalni procesi večjo verjetnost, da bodo imeli funkcionalne težave, če so skupine nevronov, ki jih poganjajo, so zelo ločeni drug od drugega, saj delo s temi razdaljami vključuje domnevo višjih stroškov presnovni. Če je v možganih ta razdalja med skupinami nevronov nenormalno velika, se lahko pojavijo spremembe v zaznavanju ali vedenju. Do danes še vedno poteka projekt Human Connectome.

Fotografija možganov?

Kot smo videli, je konektom nekakšen zemljevid možganov in njegov obstoj lahko olajšati razumevanje njegovega delovanja. Vendar pa je po svoji naravi orodje z omejeno močjo.

To je tako, ker je živčni sistem, zlasti možgani, nenehno spreminjajoč se sistem. To je pojav, znan kot Nevronska plastičnost, pri čemer vsaka izkušnja, ne glede na njen pomen v psihološkem smislu, povzroči spremembo povezljivosti in vzorcev aktivnosti naših nevronov.

Tako lahko konektom poda približno predstavo o delovanju določene vedenjske logike, o učinkih nekaterih duševne bolezni in možganske poškodbe ter se lahko uporabi celo za ustvarjanje učnih sistemov nevronske mreže računalniki. Pravzaprav že obstajajo obetavni dosežki, kot je poustvarjanje konektoma možganov neke vrste črva, ustvarite simulacijo z njim in ga pripravite do tega, da se nauči določenih vedenj tako kot bi ena od teh živali naredila brez programiranja vrstice kode.

Toda konektoma ni mogoče uporabiti za natančno napovedovanje vedenja organizma. z možgani, podobnimi človeškim ali podobnimi kompleksnostjo, saj se spreminjajo nenehno. Če nam bo uspelo doseči to stopnjo znanja, je pot, kot kaže, še dolga.