Wat is een connectome? De nieuwe hersenen kaarten

Het menselijk brein is een van de meest complexe natuurlijke systemen die er zijn. Dit is niet alleen te wijten aan het feit dat de relatief recente technologische ontwikkeling het mogelijk heeft gemaakt adequate meetinstrumenten te maken om deze set organen te bestuderen, niet het feit dat een gemiddeld menselijk brein van een volwassene ongeveer 80.000.000 bevat neuronen. De sleutel is hoe deze zenuwcellen verbinden.

Zoals we in dit artikel zullen zien, het concept van connectome is geboren om ons te helpen de interne logica te begrijpen van iets dat zo ingewikkeld is als een brein.

• Gerelateerd artikel: "Delen van het menselijk brein (en functies)"

Wat is het connectome?

Zoals we hebben gezien, is er in het menselijk brein een overweldigend aantal zenuwcellen. Maar bovendien, elk neuron kan verbinding maken met honderden, duizenden andere neuronen. Deze verbindingen kunnen in de loop van de tijd veranderen en zich ontwikkelen.

Het kan gezegd worden dat als ons zenuwstelsel werkt het komt omdat de neuronen in staat zijn om miljoenen zenuwimpulsen naar elkaar toe te sturen via deze contactbussen, synapsen genoemd. Elke neuron is individueel niet in staat om een ​​van de functies uit te voeren die ons in staat stellen te denken, voelen of zelfs in leven te blijven.

Een connectome is dat dan een in kaart brengen van de neurale verbindingen die bestaan ​​in een zenuwstelsel of in een deel van een zenuwstelsel, normaal gesproken een brein. In de afgelopen jaren zijn er verschillende projecten verschenen waardoor pogingen om het functioneren van verschillende delen van het zenuwstelsel te begrijpen dankzij deze representaties.

Structurele verbindingen en functionele verbindingen

Bij het ontwerpen van conectomen is het mogelijk om zowel structurele verbindingen als functionele verbindingen te beschrijven. De eerste openbaring algemene en macroanatomische patronen van connectiviteit, gewoonlijk gevormd in bundels van gegroepeerde axonen die van het ene deel van het zenuwstelsel naar een ander gebied van de laatste gaan. De tweede show richt zich op details van kleinere dimensies die verband houden met de waarschijnlijkheid dat een groep neuronale verbindingen bepaalde zenuwimpulsen naar een andere groep stuurt, een verbinding die meestal op een meer onvoorspelbare en onderbroken manier wordt gemaakt..

Het Human Connectome-project

Het is gebruikelijk om het concept connectoom te vergelijken met dat van het genoom, dat op zijn beurt verwijst naar de informatie in een ander type biologische structuur: DNA. Op dezelfde manier dat in de twintigste eeuw de biologie en de wetenschappelijke disciplines die daarmee verband hielden grote hoop hadden op de mogelijkheid om de interne logica van het menselijk genoom de laatste jaren te ontrafelen neurowetenschap en psychologie, evenals informatica, begonnen te kijken naar de mogelijkheid om het typische verband van de leden van onze soort te begrijpen.

Dat is de reden waarom in 2009 het Human Connectome Project werd geboren, of Human Connectome Project, gefinancierd door leden van de National Institutes of Health, van de Verenigde Staten van Amerika. De link van dit initiatief met gezondheid is evident: het is mogelijk om de verbindingen in kaart te brengen van een gezond menselijk brein, maar ook van een geassocieerd met een bepaalde geestesziekte, om op deze manier significante verschillen te vinden in de manier waarop de zenuwcellen in elk geval met elkaar communiceren.

Het is redelijk om te zoeken naar de oorzaken van bepaalde stoornissen in dit verbindingspatroon, omdat er momenteel een belangrijke consensus bestaat rond het idee dat mentale processen waarschijnlijker functionaliteitsproblemen hebben als de groepen neuronen die hen aansturen ver uit elkaar liggen. Ja, omdat met deze afstanden wordt gewerkt, veronderstelt hogere metabolische kosten. Als in een brein de afstand tussen groepen neuronen abnormaal groot is, kunnen er veranderingen in de waarneming of het gedrag optreden. Het Human Connectome-project is nog steeds aan de gang.

Een foto van de hersenen?

Zoals we hebben gezien, is het connectoom een ​​soort hersenkaart, en het bestaan ​​ervan kan het begrip van de werking ervan vergemakkelijken. Het is echter van nature een hulpmiddel met beperkte kracht.

Dit komt omdat het zenuwstelsel, vooral de hersenen, een systeem is dat voortdurend verandert. Dit is een fenomeen dat bekend staat als neuronale plasticiteit, waardoor elke ervaring, ongeacht het belang ervan in psychologische termen, de patronen van connectiviteit en activiteit van onze neuronen verandert..

Zo kan een connectoom een ​​idee geven van het functioneren van bepaalde gedragslogica's, de effecten van bepaalde psychische aandoeningen en hersenletsel en kan het zelfs dienen om leersystemen te creëren door neurale netwerken in computers. In feite zijn al veelbelovende resultaten geboekt, zoals het herscheppen van het connectoom van een soort worm, maak een simulatie met hem en laat hem bepaalde gedragingen leren net zoals een van deze dieren zou doen zonder te programmeren of een regel code.

Maar een conectoma kan niet worden gebruikt om het gedrag van een organisme met een brein zoals het menselijke of een van vergelijkbare complexiteit nauwkeurig te voorspellen, omdat het voortdurend verandert. Als we dat niveau van kennis kunnen bereiken, lijkt er nog veel te gaan.