Konektom

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Trakt bijele materije unutar ljudskog mozga, što je vizualizovano MR traktografijom.

Konektom je sveobuhvatna karta neuronskih veza u mozgu, pa se i može smatrati njegovim "dijagramom ožičenja". U širem smislu, konektom bi uključivao mapiranje svih neuronske veze unutar nervnog sistema organizma.

Grupa konektoma zasnovana na 20 ispitanika.
Anatomska vlakna koja čine bijelu arhitekturu ljudskog mozga postaju vidljiva poprečnim kodiranjem boja (u xyz-pravacu mapiranje RGB boja). Vizualizacija vlakana je učinjeno pomoću TrackVis softvera.[1]

Proizvodnja i proučavanje konektoma, poznat ikao konektomika, mogu se se kretati u rasponu od detaljne karte sa punim setom neurona i sinapsi unutar dijela ili čitavog nervnog sistema organizma, za opis na makro skali funkcionalne i strukturne povezanosti između svih korteksnim područjima i [[mozak|subkoprteksnih ljudskih struktura. Izraz "konektom" se prvenstveno koristi u naučnim naporima da se uoči, mapira i razumije organizacija neuronskih interakcija u mozgu.

Istraživanja su uspješno izgradila punu konektom jedne životinje: oble gliste Caenorhabditis elegans, a parcijalni konetomi mišje mrežnjače i mišjeg primarnog vidnog korteksa su također uspješno izgrađeni.[2] and mouse primary visual cortex[3] Komplet 12TB podataka je javno dostupan na Open konektom Project.[4] Varshney et al., 2011[5]).

Krajnji cilj konnektomike je mapiranje ljudskog mozga. Ovaj napor se sprovodi istraživanjima u pkviru Projekta ljudski konektom, pod pokroviteljstvom Nacionalnog instituta za zdravlje, čiji je fokus je da se izgradi mrežna mapa ljudskog mozga u ži vih, zdravih, odraslih osoba.

Nastanak i upotreba termina "konektom"[uredi | uredi izvor]

U 2005. godini, Olaf Sporns na Indiana University i Patric Hagmann u Lausanne University Hospital nezavisno i istovremeno su predložili termin "konektom" koji se odnosi na kartu neuronskih veza u mozgu. Ovaj termin je nastao po uzoru na tekuće napora za sekvenciranje ljudskog genetičkog koda za izgradnju genoma.

Konnectomika (Hagmann, 2005) je definirana kao znanost koja se bavi sastavljanjem i analizom konektomskih skupova podataka U svom radu o strukturnom opisu ljudskog mozga (The Human Connectome, a structural description of the human brain), Sporns et al. navode:

Da bismo razumjeli funkcioniranje mreže, moraju se znati njeni elemenata i međusobne veze. Svrha ovog članka je kako bi razgovarali o strategijama istraživanja u cilju sveobuhvatnog strukturnoh opis mreže elemenata i priključaka za formiranje ljudskog mozga. Predlažemo da to zovemo skup ljudskih "konektoma" i tvrdimo da je suštinski važno u kognitivnoj neuroznanosti i neuropsihologiji. Konektom će značajno povećati naše razumijevanje o tome kako funkcionalna stanja mozga izađu iz svojih strukturnih podloga, te će pružiti novi mehanistički uvid u to kako to utiče na funkcije mozga, ako su ove strukturne podloge poremećene.[6][7]

Putevi kroz cerebralnu bijelu tvar može biti ucrtan po histološkoj disekciji i bojenju, metodama degeneracije, a prema aksonskim pretragama. Metodi praćenja aksona čine primarnu osnov za sistematsko kartiranje međumoždanih puteva u opsežne, specifične anatomske veze između matrice sive mase regija. Orijentirne studije su uključene u područja i veze u vidnog kortrks majmuna (Felleman i Van Essen, 1991)[8] i talamo-korteksni sistem mačjeg mozga. (Scannell et al., 1999).[9] Razvoj neuroinformatičke baze podataka za anatomska povezivanja omogućuju kontinuirano ažuriranje i profinjenost tih anatomskih karata veze. Povezivanje korteksa majmuna Maccaca alata za online CoCoMac (Kötter, 2004).[10]je prominentni primjer takve baze podataka. U ljudskom mozgu, značaj konektoma proizlazi iz spoznaje da se struktura i funkcija ljudskog mozga neraskidivo povezane, kroz više razina i načina povezivanja. Postoje snažna prirodna ograničenja po kojima neuroni ili neuronska grupa mogu komunicirati, ili koliko je jaka ili usmjerena njihova interakcija. Zaista, temelj ljudske spoznaje leži u obrascu dinamičke interakcije koju oblikuju konektomi.

Međutim, strukturai funkcija u mozgu su vjerojatno smanjene na jednostavno jedan-na-jedan mapiranje. U stvari, konektom može očigledno podržati veliki broj varijabli dinamičkih stanja, ovisno o trenutnim senzornim inputima, globalno stanje mozga, učenje i razvoj. Neke promjene u funkcijskom stanju mogu uključivati brze promjene strukturnih povezivanja na sinapsnoj razini , kao što je razjašnjena dva-fotonska eksperimenta snimanja pokazuju brzu pojavu i nestanak dendritskih nastavaka (Bonhoeffer and Yuste, 2002).[11] (Bonhoeffer i Yuste, 2002).

Unatoč tako složenom i varijabilnom strukturno-funkcijskom mapiranju, konektom je neophodan temelj za mehanicistička tumačenje dinamičkih podataka mozga, iz snimka jedne funkcionalne ćelije neuroimidžinga.[12] U 2012., Seung je objavio knjigu Connectome: How the Brain's Wiring Makes Us Who We Are.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Horn, Andreas; Ostwald, Dirk; Reisert, Marco; Blankenburg, Felix (2013). "The structural-functional connectome and the default mode network of the human brain". NeuroImage 102: 142–151. PMID 24099851. doi:10.1016/j.neuroimage.2013.09.069. 
  2. ^ Briggman, K. L.; Helmstaedter, M.; Denk, W. (Mar 10, 2011). "Wiring specificity in the direction-selectivity circuit of the retina". Nature 471 (7337): 183–8. Bibcode:2011Natur.471..183B. PMID 21390125. doi:10.1038/nature09818.  Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  3. ^ Bock, Davi D.; Lee, Wei-Chung Allen; Kerlin, Aaron M.; Andermann, Mark L.; Hood, Greg; Wetzel, Arthur W.; Yurgenson, Sergey; Soucy, Edward R.; Kim, Hyon Suk; Reid, R. Clay (2011). "Network anatomy and in vivo physiology of visual cortical neurons". Nature 471 (7337): 177–182. Bibcode:2011Natur.471..177B. PMC 3095821. PMID 21390124. doi:10.1038/nature09802. 
  4. ^ White, J. G.; Southgate, E.; Thomson, J. N.; Brenner, S. (1986). "The Structure of the Nervous System of the Nematode Caenorhabditis elegans". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 314 (1165): 1–340. Bibcode:1986RSPTB.314....1W. PMID 22462104. doi:10.1098/rstb.1986.0056. 
  5. ^ Varshney, L. R.; Chen, B. L.; Paniagua, E.; Hall, D. H.; Chklovskii, D. B. (2011). Sporns, Olaf, ur. "Structural Properties of the Caenorhabditis elegans Neuronal Network". PLoS Computational Biology 7 (2): e1001066. Bibcode:2011PLSCB...7E0010V. PMC 3033362. PMID 21304930. doi:10.1371/journal.pcbi.1001066.  publikacija otvorenog pristupa - besplatna za čitanje
  6. ^ Hagmann, Patric (2005). From diffusion MRI to brain connectomics (Thesis). Lausanne: EPFL. doi:10.5075/epfl-thesis-3230. Pristupljeno 2014-01-16. 
  7. ^ Sporns, Olaf; Tononi, Giulio; Kötter, Rolf (2005). "The Human Connectome: A Structural Description of the Human Brain". PLoS Computational Biology 1 (4): e42. Bibcode:2005PLSCB...1...42S. PMC 1239902. PMID 16201007. doi:10.1371/journal.pcbi.0010042. .
  8. ^ Felleman, Daniel J.; Rakic, David C. (1991). "Distributed Hierarchical Processing in the Primate Cerebral Cortex". Cerebral Cortex 1 (1): 1–47. PMID 1822724. doi:10.1093/cercor/1.1.1-a. 
  9. ^ Scannell, J.W.; Burns, GA; Hilgetag, CC; O'Neil, MA; Young, MP (1999). "The Connectional Organization of the Cortico-thalamic System of the Cat". Cerebral Cortex 9 (3): 277–99. PMID 10355908. doi:10.1093/cercor/9.3.277. 
  10. ^ Kötter, Rolf (2004). "Online Retrieval, Processing, and Visualization of Primate Connectivity Data From the CoCoMac Database". Neuroinformatics 2 (2): 127–44. PMID 15319511. doi:10.1385/NI:2:2:127. 
  11. ^ Bonhoeffer, Tobias; Yuste, Rafael (2002). "Spine MotilityPhenomenology, Mechanisms, and Function". Neuron (journal) 35 (6): 1019–27. PMID 12354393. doi:10.1016/S0896-6273(02)00906-6.  Tekst "Neuron " ignoriran (pomoć)
  12. ^ Seung, Sebastian (September 2010) [recorded July 2010]. "Sebastian Seung: I am my connectome". TEDTalks. Pristupljeno 2011-08-07. 

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]