Vad är ett connectome? De nya kartorna över hjärnan

Den mänskliga hjärnan är ett av de mest komplexa naturliga systemen som är kända. Detta beror inte bara på att den tekniska utvecklingen har möjliggjort skapandet av mätverktyg relativt nyligen. tillräcklig för att studera denna uppsättning organ, inte till det faktum att en genomsnittlig mänsklig hjärna hos en vuxen person innehåller cirka 80 000 000 neuroner. Nyckeln är hur dessa nervceller är anslutna.

Som vi kommer att se i den här artikeln, begreppet connectome föddes för att hjälpa oss förstå den inre logiken i något så komplicerat som en hjärna.

• Relaterad artikel: "Delar av den mänskliga hjärnan (och funktioner)"

Vad är kopplingen?

Som vi har sett finns det ett överväldigande antal nervceller i den mänskliga hjärnan. Men också, varje neuron kan ansluta till hundratals, tusentals andra neuroner. Dessa kopplingar kan förändras och utvecklas över tid.

Man kan säga att om vårt nervsystem fungerar beror det på att neuronerna kan skicka miljontals nervimpulser till varandra genom dessa touchdowns, kallade synaps. Varje neuron, individuellt, är inte kapabel att utföra någon av de funktioner som gör att vi kan tänka, känna eller ens hålla oss vid liv.

En connectome är alltså en kartläggning av de neurala samband som finns i ett nervsystem eller en del av ett nervsystem, vanligtvis en hjärna. Under senare år har flera projekt dykt upp genom vilka man försöker förstå hur olika delar av nervsystemet fungerar tack vare dessa representationer.

Strukturella anslutningar och funktionella anslutningar

Vid design av kopplingar är det möjligt att beskriva både strukturella och funktionella kopplingar. De första avslöjar allmänna och makroanatomiska anslutningsmönster, normalt förkroppsligade i strålar av axoner grupperade som går från en del av nervsystemet till en annan region av det. Det andra urvalet fokuserar på lägre dimensionella detaljer relaterade till sannolikheten att en grupp av anslutningar neuroner skickar vissa nervimpulser till en annan grupp, en koppling som vanligtvis görs i en mer oförutsägbar och avbröts.

Human Connectome-projektet

Konceptet connectom jämförs ofta med genomet, ett ord som i sin tur syftar på informationen som finns i en annan typ av biologisk struktur: DNA. På samma sätt som på 1900-talet biologi och närliggande vetenskapliga discipliner såg stort hopp om möjligheten att reda ut den interna logiken i det mänskliga genomet, på senare tid år neurovetenskap och psykologi, samt datavetenskap, har börjat titta på möjligheten att förstå det typiska sambandet för medlemmar av vår art.

Det är därför 2009 Human Connectome Project, eller Human Connectome Project, föddes, finansierat av medlemmar av National Institutes of Health i USA. Kopplingen mellan detta initiativ och hälsa är uppenbar: det är möjligt att kartlägga sambanden mellan en frisk mänsklig hjärna, men också en förknippad med en viss psykisk sjukdom, för att lokalisera signifikanta skillnader i sättet på vilket nervcellerna kommunicerar med varandra i varje enskilt fall.

Det är rimligt att leta efter orsakerna till vissa störningar i detta anslutningsmönster, eftersom det för närvarande finns en viktig konsensus kring tanken att mentala processer är mer benägna att ha funktionella problem om grupper av neuroner som driver dem är mycket separerade från varandra, eftersom att arbeta med dessa avstånd innebär att man antar en högre kostnad metabolisk. Om avståndet mellan grupper av nervceller är onormalt stort i en hjärna, kan förändringar i uppfattning eller beteende uppstå. Än idag pågår Human Connectome Project fortfarande.

Ett foto av hjärnan?

Som vi har sett är connectome en sorts karta över hjärnan, och dess existens kan underlätta förståelsen av dess funktion. Men till sin natur är det ett verktyg med begränsad kraft.

Detta beror på att nervsystemet, särskilt hjärnan, är ett ständigt föränderligt system. Detta är ett fenomen som kallas Neuronal plasticitet, varvid varje upplevelse, oavsett dess betydelse i psykologiska termer, gör att anslutnings- och aktivitetsmönster hos våra neuroner förändras.

Således kan en konnektor ge en ungefärlig uppfattning om hur vissa beteendelogiker fungerar, om effekterna av vissa psykiska sjukdomar och hjärnskador, och kan till och med användas för att skapa neurala nätverksinlärningssystem i datorer. Faktum är att det redan har gjorts lovande landvinningar, som att återskapa hjärnans kopplingspunkt hos en typ av mask, skapa en simulering med honom och få honom att lära sig vissa beteenden precis som ett av dessa djur skulle göra utan att programmera en kodrad.

Men ett connectome kan inte användas för att exakt förutsäga beteendet hos en organism. med en hjärna som den mänskliga eller en av liknande komplexitet, eftersom den förändras ständigt. Om vi ​​kan nå den graden av kunskap verkar det som om det fortfarande är en lång väg kvar.