Hva er en forbindelse? De nye hjernekartene

Den menneskelige hjerne er et av de mest komplekse naturlige systemene som er kjent. Dette skyldes ikke bare at relativt nylig teknologisk utvikling har tillatt å skape tilstrekkelige måleverktøy for å studere dette settet av organer, ikke det faktum at en gjennomsnittlig menneskelig hjerne hos en voksen inneholder ca 80.000.000 nevroner. Nøkkelen er hvordan disse nervene kobles sammen.

Som vi vil se i denne artikkelen, konseptet av connectome er født for å hjelpe oss å forstå den interne logikken til noe så komplisert som en hjerne.

• Relatert artikkel: "Deler av den menneskelige hjerne (og funksjoner)"

Hva er forbindelsen?

Som vi har sett, er det i det menneskelige hjernen et overveldende antall nerveceller. Men i tillegg, hver nevron er i stand til å koble til hundrevis, tusenvis av andre nevroner. Disse forbindelsene kan endres og utvikles over tid.

Det kan sies at hvis vårt nervesystem fungerer, er det fordi nevronene er i stand til å sende millioner av nerveimpulser til hverandre gjennom disse kontaktstikkene, kalt synapser. Hver neuron, individuelt, er ikke i stand til å utføre noen av funksjonene som tillater oss å tenke, føle eller til og med holde seg i live.

En kobling er da en kartlegging av nevrale forbindelser som eksisterer i et nervesystem eller i en del av et nervesystem, normalt en hjerne. I de senere år har flere prosjekter vist seg gjennom hvilke forsøk på å forstå funksjonene til ulike deler av nervesystemet takket være disse representasjonene.

Strukturelle forbindelser og funksjonelle tilkoblinger

Ved utforming av konektomer er det mulig å beskrive både strukturelle forbindelser og funksjonelle tilkoblinger. Den første avslører generelle og makroanatomiske mønstre for tilkobling, normalt dannet i bunter av grupperte axoner som går fra en del av nervesystemet til en annen region av sistnevnte. Sistnevnte viser fokus på mindre detaljer knyttet til sannsynligheten for at en gruppe av nerveforbindelser sender visse nerveimpulser til andre gruppen forbindelse utføres oftere og uforutsigbart avbrutt.

The Human Connectome Project

Det er vanlig å sammenligne begrepet connectome med det av genomet, som i sin tur refererer til informasjonen i en annen type biologisk struktur: DNA. På samme måte som biologiske og vitenskapelige disipliner knyttet til det i det tjuende århundre så stor håp om muligheten for å opprøre den interne logikken til det menneskelige genomet de siste årene nevrovitenskap og psykologi, samt datavitenskap, har begynt å se på muligheten for å forstå den typiske forbindelsen til medlemmene av vår art.

Det er derfor i 2009 Human Connectome Project ble født, eller Human Connectome Project, finansiert av medlemmer av National Institutes of Health, i USA. Koblingen til dette initiativet med helse er tydelig: det er mulig å spore sammenhengenes kartlegging av en sunn menneskelig hjerne, men også av en assosiert med en viss psykisk lidelse, å på denne måten finne signifikante forskjeller i hvordan nervceller kommuniserer med hverandre i hvert tilfelle.

Det er rimelig å lete etter årsakene til visse tilstander i dette mønsteret av tilkoblingsmuligheter, fordi det er nå en sterk konsensus rundt ideen om at mentale prosesser er mer sannsynlig å ha problemer med funksjonalitet hvis grupper av nerveceller som driver dem er langt fra hverandre Ja, siden arbeid med disse avstandene innebærer å anta høyere metabolisk kostnad. Hvis i en hjerne denne avstanden mellom grupper av nevroner er unormalt stor, kan endringer av oppfatning eller oppførsel oppstå. Human Connectome Project er fortsatt i gang i dag.

Et fotografi av hjernen?

Som vi har sett, er forbindelsen en slags hjernekart, og dens eksistens kan legge til rette for forståelsen av operasjonen. Men av sin natur er det et verktøy med begrenset styrke.

Dette skyldes at nervesystemet, spesielt hjernen, er et stadig skiftende system. Dette er et fenomen som kalles neuronal plastisitet, hvor enhver erfaring, uavhengig av dens betydning i psykologiske termer, gjør mønstrene for tilkobling og aktivitet av våre nevroner forandring.

Dermed kan en connectome gi en viss idé om hvordan visse atferds logikk av effektene av noen mental sykdom og hjerneskade, og kan også brukes til å lage læringssystemer nevrale nettverk datamaskiner. Faktisk har lovende prestasjoner allerede blitt gjort, for eksempel å gjenopprette hjernenes kobling til en type orm, skape en simulering med ham, og få ham til å lære visse oppføringer akkurat som et av disse dyrene ville gjøre uten programmering eller en linje med kode.

Men et konektom kan ikke brukes til å nøyaktig forutsi oppførselen til en organisme med en hjerne som mennesket eller en lignende kompleksitet, siden den hele tiden endres. Hvis vi er i stand til å nå det nivået av kunnskap, ser det ut til at det fortsatt er mye å gå.