Какво представлява connectome? Новите карти на мозъка

Човешкият мозък е един от най-сложните известни природни системи. Това не се дължи просто на сравнително скорошното време, че технологичното развитие е позволило създаването на адекватни инструменти за измерване, за да се проучи този набор от органи, а не фактът, че средният човешки мозък на възрастен човек съдържа приблизително 80 000 000 неврони. Ключът е как тези нервни клетки се свързват.

Както ще видим в тази статия, концепцията за connectome е роден, за да ни помогне да разберем вътрешната логика на нещо толкова сложно като мозъка.

• Свързана статия: "Части от човешкия мозък (и функции)"

Какво представлява connectome?

Както видяхме, в човешкия мозък има огромно количество нервни клетки. Но освен това, всеки неврон може да се свърже със стотици, хиляди други неврони. Тези връзки могат да се променят и да се развиват с течение на времето.

Може да се каже, че ако нашата нервна система работи, това е защото невроните са способни да изпращат милиони нервни импулси един към друг през тези контактни гнезда, наречени синапси. Всеки неврон, индивидуално, не е в състояние да изпълнява някоя от функциите, които ни позволяват да мислим, чувстваме или дори да останем живи.

Тогава е свързан картографиране на нервните връзки, които съществуват в нервната система или в част от нервната система, обикновено мозък. През последните години се появиха няколко проекта, чрез които се опитваме да разберем функционирането на различните части на нервната система благодарение на тези представи.

Структурни връзки и функционални връзки

При проектирането на конектоми е възможно да се опишат структурни връзки и функционални връзки. Първото разкриване общи и макроанатомични модели на свързаност, обикновено се изразява в снопчета от групирани аксони, които преминават от една част на нервната система в друга област на последната. Второто шоу се фокусира върху детайлите на по-малките измерения, свързани с вероятността група невронни връзки да изпраща определени нервни импулси в друга група, връзка, която обикновено се прави по по-непредсказуем и прекъснат начин..

Проектът „Човешки свързване“

Често е да се сравни понятието за свързване с това на генома, което от своя страна се отнася до информация, съдържаща се в друг тип биологична структура: ДНК. По същия начин, както в биологията и научните дисциплини на двадесети век, свързани с него, виждаме голяма надежда в възможността за разгадаване на вътрешната логика на човешкия геном, през последните години неврология и психология, както и компютърни науки, са започнали да разглеждат възможността за разбиране на типичната връзка между членовете на нашия вид.

Ето защо през 2009 г. се създаде проект Human Connectome или проект Human Connectome, финансиран от членове на Националните здравни институти на Съединените американски щати. Връзката на тази инициатива със здравето е очевидна: възможно е да се картографират връзките на един здрав човешки мозък, но и на една свързана с определена психична болест, по този начин да се открият значителни разлики в начина, по който нервните клетки общуват помежду си във всеки случай.

Разумно е да се търсят причините за някои нарушения в този модел на свързаност, тъй като понастоящем съществува важен консенсус около идеята, че умствените процеси са по-склонни да имат функционални проблеми, ако групите неврони, които ги управляват, са много отдалечени. Да, тъй като работата с тези разстояния предполага по-високи метаболитни разходи. Ако в мозъка това разстояние между групите неврони е необичайно голямо, може да се появят промени в възприятието или поведението. Днес проектът Human Connectome все още е в ход.

Снимка на мозъка?

Както видяхме, връзката е вид мозъчна карта и нейното съществуване може да улесни разбирането за неговата работа. Но по своята същност това е инструмент с ограничена сила.

Това е така, защото нервната система, особено мозъкът, е постоянно променяща се система. Това е явление, известно като невронална пластичност, чрез което всеки опит, независимо от значението му в психологически план, причинява моделите на свързаност и активност на нашите неврони да се променят.

Така, свързващият може да даде приблизителна представа за функционирането на определени поведенчески логики, ефектите на някои психични заболявания и мозъчни наранявания и дори може да служи за създаване на системи за обучение чрез невронни мрежи в компютрите. Всъщност вече са постигнати обещаващи постижения, като например пресъздаването на мозъчния контакт на един вид червей, създайте симулация с него и го накарайте да научи определени поведения точно както едно от тези животни би направило без програмиране или линия от код.

Но свързващият не може да служи точно за предсказване на поведението на организма с мозък като човека или с подобна сложност, тъй като той постоянно се променя. Ако можем да достигнем това ниво на познание, изглежда, че все още има много да се върви.