Was ist eine Verbindung? Die neuen Gehirnkarten

Das menschliche Gehirn ist eines der komplexesten bekannten natürlichen Systeme. Dies ist nicht einfach auf die Tatsache zurückzuführen, dass die technologische Entwicklung vor kurzem die Schaffung angemessener Messinstrumente zur Untersuchung dieser Gruppe von Organen ermöglichte, und nicht die Tatsache, dass ein durchschnittliches menschliches Gehirn eines Erwachsenen ungefähr 80.000.000 enthält Neuronen Der Schlüssel ist, wie sich diese Nervenzellen verbinden.

Wie wir in diesem Artikel sehen werden, das Konzept von connectome ist geboren, um die innere Logik eines so komplizierten Gehirns zu verstehen.

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Was ist das Verbindungsstück??

Wie wir gesehen haben, gibt es im menschlichen Gehirn eine überwältigende Anzahl von Nervenzellen. Aber zusätzlich, Jedes Neuron kann sich mit Hunderten, Tausenden von anderen Neuronen verbinden. Diese Verbindungen können sich im Laufe der Zeit verändern und entwickeln.

Man kann sagen, wenn unser Nervensystem funktioniert, dann, weil die Neuronen in der Lage sind, Millionen von Nervenimpulsen durch diese Kontaktbuchsen, so genannte Synapsen, zueinander zu senden. Jedes Neuron ist nicht in der Lage, eine der Funktionen auszuführen, die es uns ermöglichen, zu denken, zu fühlen oder sogar zu überleben.

Ein Connectome ist also eine Abbildung der neuralen Verbindungen, die in einem Nervensystem oder in einem Teil eines Nervensystems vorhanden sind, normalerweise ein Gehirn. In den letzten Jahren sind mehrere Projekte aufgetaucht, mit denen versucht wird, die Funktionsweise verschiedener Teile des Nervensystems dank dieser Darstellungen zu verstehen.

Strukturelle Verbindungen und funktionale Verbindungen

Bei der Gestaltung von Conectomen können sowohl strukturelle als auch funktionale Zusammenhänge beschrieben werden. Die erste Enthüllung allgemeine und makroanatomische Muster der Konnektivität, normalerweise in Bündeln von gruppierten Axonen gebildet, die von einem Teil des Nervensystems zu einem anderen Bereich des Letzteren gelangen. Die zweite Show konzentriert sich auf Details kleinerer Dimensionen, die sich auf die Wahrscheinlichkeit beziehen, mit der eine Gruppe neuronaler Verbindungen bestimmte Nervenimpulse an eine andere Gruppe sendet. Diese Verbindung wird in der Regel unvorhersehbarer und unterbrochener hergestellt..

Das Human Connectome-Projekt

Es ist üblich, das Konzept des Connectoms mit dem des Genoms zu vergleichen, was sich wiederum auf die Informationen bezieht, die in einem anderen Typ einer biologischen Struktur enthalten sind: DNA. Auf die gleiche Weise, wie im 20. Jahrhundert Biologie und wissenschaftliche Disziplinen damit in Verbindung standen, sah man in den letzten Jahren große Hoffnung auf die Möglichkeit, die innere Logik des menschlichen Genoms zu enträtseln Neurowissenschaften und Psychologie sowie Informatik, haben begonnen, die Möglichkeit zu untersuchen, das typische Verbindungsstück der Mitglieder unserer Spezies zu verstehen.

Aus diesem Grund wurde 2009 das Human Connectome Project oder Human Connectome Project gegründet, das von Mitgliedern der National Institutes of Health der Vereinigten Staaten von Amerika finanziert wird. Die Verbindung dieser Initiative mit der Gesundheit ist offensichtlich: Es ist möglich, die Verknüpfungskartierung eines gesunden menschlichen Gehirns, aber auch von eine mit einer bestimmten psychischen Krankheit verbunden, auf diese Weise signifikante Unterschiede in der Art und Weise zu finden, in der die Nervenzellen miteinander kommunizieren.

Es ist vernünftig, die Ursachen für bestimmte Störungen in diesem Verbindungsmuster zu suchen, da derzeit ein wichtiger Konsens über die Vorstellung besteht, dass mentale Prozesse eher Funktionsprobleme haben, wenn die Neuronengruppen, die sie antreiben, sehr weit voneinander entfernt sind. Ja, da das Arbeiten mit diesen Entfernungen mit höheren Stoffwechselkosten einhergeht. Wenn in einem Gehirn dieser Abstand zwischen Neuronengruppen ungewöhnlich groß ist, können Veränderungen der Wahrnehmung oder des Verhaltens auftreten. Das Human Connectome-Projekt ist noch heute im Gange.

Ein Foto des Gehirns?

Wie wir gesehen haben, ist das Connectome eine Art Gehirn-Map, und seine Existenz kann erleichtern das Verständnis seiner Funktionsweise. Es ist jedoch von Natur aus ein Werkzeug mit begrenzter Leistung.

Dies liegt daran, dass das Nervensystem, insbesondere das Gehirn, ein sich ständig veränderndes System ist. Dies ist ein Phänomen, das als neuronale Plastizität bekannt ist, durch das jede Erfahrung, unabhängig von ihrer psychologischen Bedeutung, die Muster der Konnektivität und Aktivität unserer Neuronen verändert.

So kann ein Connectome eine ungefähre Vorstellung von der Funktionsweise bestimmter Verhaltenslogiken, den Auswirkungen einiger psychischer Erkrankungen und Hirnverletzungen geben und sogar dazu dienen, Lernsysteme durch neuronales Netzwerk in Computern zu erstellen. Vielversprechende Erfolge wurden bereits erzielt, z. B. die Verbindung des Gehirns mit einer Art Wurm, Erstellen Sie mit ihm eine Simulation und lassen Sie ihn bestimmte Verhaltensweisen lernen so wie eines dieser Tiere ohne Programmierung oder Codezeile auskommen würde.

Ein Conectoma kann jedoch nicht dazu verwendet werden, das Verhalten eines Organismus mit einem Gehirn wie dem Menschen oder einem ähnlichen Komplex genau vorherzusagen, da es sich ständig ändert. Wenn wir diesen Wissensstand erreichen können, scheint noch viel zu tun zu sein.