Що таке connectome? Нові карти мозку

Мозок людини є однією з найбільш складних природних систем, відомих. Це не просто з-за відносно недавнього часу, коли технологічний розвиток дозволив створити адекватні засоби вимірювання для вивчення цього набору органів, а не той факт, що середній людський мозок дорослої людини містить приблизно 8000000 нейронів Ключовим є те, як зв'язуються ці нервові клітини.

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

• Схожі статті: "Частини людського мозку (і функції)"

Що таке зв'язок?

Як ми бачили, у людському мозку є величезна кількість нервових клітин. Але, крім того, кожен нейрон здатний з'єднуватися з сотнями, тисячами інших нейронів. Ці зв'язки можуть змінюватися і 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 контактні розетки, які називаються синапсами. Кожен нейрон, індивідуально, не здатний виконувати будь-яку з функцій, які дозволяють нам думати, відчувати або навіть залишатися в живих.

Отже, є зв'язок картування нервових зв'язків, які існують в нервовій системі або в частині нервової системи, нормально мозок. В останні роки з'явилося кілька проектів, за допомогою яких ми намагаємося зрозуміти функціонування різних частин нервової системи завдяки цим уявленням.

Структурні з'єднання і функціональні з'єднання

При проектуванні conectomas можна описати як структурні з'єднання, так і функціональні з'єднання. Перші розкриваються загальні та макроанатомічні структури зв'язку, зазвичай експресується в пучках згрупованих аксонів, які йдуть від однієї частини нервової системи до іншої області останньої. Друге шоу фокусується на деталях менших розмірів, пов'язаних з вірогідністю того, що група нейрональних зв'язків посилає певні нервові імпульси в іншу групу, з'єднання, яке зазвичай робиться більш непередбачуваним і перерваним чином..

Проект Human Connectome

Загальноприйнятним є порівняння поняття «зв'язок» з поняттям геному, що в свою чергу відноситься до інформації, що міститься в іншому типі біологічної структури: ДНК. Так само, як у біології та наукових дисциплінах ХХ століття, пов'язаних з нею, спостерігалася велика надія на можливість розгадувати внутрішню логіку людського геному, в останні роки неврології та психології, а також інформатики, почали розглядати можливість розуміння типових зв'язків членів нашого виду.

Саме тому в 2009 році зародився проект Human Connectome або проект Human Connectome, що фінансується членами Національних інститутів охорони здоров'я Сполучених Штатів Америки. Зв'язок цієї ініціативи зі здоров'ям очевидна: можна зіставити зв'язки здорового людського мозку, а також один пов'язаний з певним психічним захворюванням, таким чином виявити значні відмінності в тому, як нервові клітини взаємодіють один з одним у кожному конкретному випадку.

Доцільно шукати причини деяких розладів у цій схемі підключення, оскільки в даний час існує важливий консенсус щодо ідеї, що психічні процеси частіше мають проблеми з функціональністю, якщо групи нейронів, які керують ними, дуже далекі. Так, оскільки робота з цими відстанями передбачає більш високу метаболічну вартість. Якщо в мозку, що відстань між групами нейронів аномально велика, можуть виникнути зміни сприйняття або поведінки. Сьогодні проект Human Connectome все ще триває.

Фотографія головного мозку?

Як ми бачили, зв'язок є своєрідною картою мозку, і її існування може полегшити розуміння його функціонування. Однак, за самою своєю природою, це інструмент з обмеженою владою.

Це тому, що нервова система, особливо мозок, є постійно мінливою системою. Це явище, відоме як нейрональна пластичність, завдяки якому будь-який досвід, незалежно від його важливості в психологічному плані, призводить до зміни моделей зв'язку та активності наших нейронів.

Таким чином, зв'язок може дати приблизне уявлення про функціонування певної поведінкової логіки, наслідки деяких психічних захворювань і травм головного мозку, і може навіть служити для створення навчальних систем нейронною мережею в комп'ютерах. Насправді, вже були зроблені перспективні досягнення, такі як відтворення мозкових зв'язків типу черв'яка, створити з ним симуляцію і змусити його навчитися певній поведінці так само, як одне з цих тварин обійдеться без програмування або лінії коду.

Але зв'язок не може служити для точного прогнозування поведінки організму з мозку, подібного до людини, або ж подібної складності, оскільки вона постійно змінюється. Якщо ми зможемо досягти такого рівня знань, здається, що ще багато чого треба.