Що таке коннектом? Нові карти мозку

Людський мозок є однією з найскладніших природних систем. Це не просто тому, що технологічний розвиток дозволив створити вимірювальні інструменти порівняно недавно. достатньо для вивчення цього набору органів, а не факту, що середній мозок дорослої людини містить приблизно 80 000 000 нейронів. Ключовим є те, як з’єднані ці нервові клітини.

Як ми побачимо в цій статті, поняття коннектом був народжений, щоб допомогти нам зрозуміти внутрішню логіку чогось такого складного, як мозок.

• Пов'язана стаття: "Частини людського мозку (і функції)"

Що таке коннектом?

Як ми бачили, в мозку людини знаходиться величезна кількість нервових клітин. Але також, кожен нейрон здатний з'єднуватися з сотнями, тисячами інших нейронів. Ці зв’язки можуть змінюватися та розвиватися з часом.

Можна сказати, що якщо наша нервова система працює, це тому, що нейрони здатні посилати мільйони нервових імпульсів один до одного через ці торкання, т.зв синапс. Кожен нейрон окремо не здатний виконувати жодну з функцій, які дозволяють нам думати, відчувати чи навіть залишатися в живих.

Отже, коннектом є відображення нейронних зв’язків, які існують у нервовій системі або частині нервової системи, як правило, мозок. В останні роки з'явилося кілька проектів, за допомогою яких робиться спроба зрозуміти функціонування різних частин нервової системи завдяки цим уявленням.

Структурні зв'язки та функціональні зв'язки

При проектуванні коннектомів можна описати як структурні, так і функціональні зв'язки. Перші розкривають загальні та макроанатомічні закономірності зв'язності, як правило, втілений у пучках аксони згруповані, які йдуть від однієї частини нервової системи до іншої її ділянки. Друга вибірка зосереджена на деталях нижчого виміру, пов’язаних з імовірністю того, що група зв’язків нейрони посилають певні нервові імпульси іншій групі, зв’язок, який зазвичай здійснюється більш непередбачуваним і переривається.

Проект Human Connectome

Поняття коннектома часто порівнюють із поняттям геном, слово, яке, у свою чергу, відноситься до інформації, що міститься в іншому типі біологічної структури: ДНК. Так само, як у 20 столітті бачили біологія та суміжні наукові дисципліни Велика надія на можливість розгадки внутрішньої логіки людського геному останнім часом років неврології та психології, а також інформатики, почали шукати можливість зрозуміти типовий коннектом представників нашого виду.

Ось чому в 2009 році народився проект Human Connectome, або Human Connectome Project, який фінансується членами Національного інституту охорони здоров'я Сполучених Штатів Америки. Зв’язок цієї ініціативи зі здоров’ям очевидний: можна відобразити зв’язки здорового людського мозку, а також пов'язаний з певним психічним захворюванням, щоб знайти значні відмінності в тому, як нервові клітини спілкуються одна з одною в кожному конкретному випадку.

Доцільно шукати причини певних порушень у цій моделі зв’язності, оскільки в даний час існує важлива консенсус навколо ідеї, що розумові процеси частіше мають функціональні проблеми, якщо групи нейронів, які керують ними, дуже віддалені один від одного, оскільки робота з цими відстанями передбачає більш високу вартість метаболічний. Якщо в мозку відстань між групами нейронів аномально велика, можуть виникнути зміни у сприйнятті або поведінці. До цього дня проект Human Connectome продовжує працювати.

Фотографія мозку?

Як ми бачили, коннектом є своєрідною картою мозку, і його існування може полегшити розуміння його роботи. Однак за своєю природою це інструмент з обмеженою потужністю.

Це тому, що нервова система, особливо мозок, є системою, яка постійно змінюється. Це явище, відоме як Пластичність нейронів, завдяки чому будь-який досвід, незалежно від його важливості в психологічному плані, спричиняє зміну зв’язків і моделей активності наших нейронів.

Таким чином, коннектом може дати приблизне уявлення про роботу певних поведінкових логік, про ефекти деяких психічних захворювань і травм головного мозку, і навіть може використовуватися для створення систем навчання нейронних мереж комп'ютери. Насправді вже є багатообіцяючі досягнення, такі як відтворення коннектома мозку одного з видів хробаків, створіть симуляцію з ним і змусьте його навчитися певній поведінці так само, як одна з цих тварин обійдеться без програмування рядка коду.

Але коннектом не можна використовувати для точного прогнозування поведінки організму. з мозком, подібним до людського, або подібної складності, оскільки він змінюється постійно. Якщо ми зможемо досягти такого рівня знання, здається, що попереду ще довгий шлях.