Human Connectome Project - poznać i zrozumieć mózg

ludzki mózg

“Gdyby mózg był na tyle prosty żebyśmy mogli go zrozumieć, my bylibyśmy zbyt prości, żeby to zrobić.”

Ludzki mózg to najbardziej skomplikowana struktura odkryta przez człowieka. Centralny organ naszego układu nerwowego, odpowiedzialny jest za większość aktywności w naszym ciele, przetwarzanie, integrację i koordynowanie informacji, które docierają do niego z naszych narządów zmysłów oraz podejmowanie decyzji dotyczących instrukcji wysyłanych do całego ciała. Mózg składa się z 86 miliardów (86 000 000 000) neuronów, a każdy z nich posiada średnio 7 tysięcy połączeń synaptycznych do innych neuronów. Szacuje się, że mózg trzyletniego dziecka posiada biliard (1 000 000 000 000 000) połączeń synaptycznych. Taką liczbę trudno jest sobie wyobrazić.


Z tych powodów pełna struktura i zasada działania mózgu jest wciąż dla nas nieznana. Badacze jednak nie dają za wygraną. W 2009 roku amerykańscy naukowcy utworzyli Human Connectome Project (HCP), czyli Projekt Ludzkiego Konektomu, którego zadaniem jest zbudowanie komputerowej mapy sieci neuronowej ludzkiego mózgu. Konektom to właśnie pełna mapa połączeń w mózgu. Jak gigantyczne jest to przedsięwzięcie, może świadczyć fakt, że do tej pory jedynym w pełni poznanym konektonem jest ten, należący do nicienia Caenorhabditis elegans, organizmu o wielkości 1mm, którego mózg składa się z 302 neuronów i 5000 synaps. Czeka więc nas długa droga, dziesiątki lat badań i ogrom zaangażowania. Jednak właśnie dzięki inicjatywom takim jak HCP odkrywamy kolejne tajemnice najwspanialszego narzędzia, jakim jest nasz mózg.

konektom nicienia Caenorhabditis elegans
Konektom nicienia Caenorhabditis elegans, źródło: https://pl.wikipedia.org/

Czy warto zgłębiać tajniki ludzkiego konektomu? Jakie korzyści może dać nam stworzenie mapy mózgu? Trudno je sobie nawet wyobrazić, ale kilka jest pewnych. Przede wszystkim: lubimy wiedzieć! Ciekawość poznania świata to jedna z najsilniejszych motywacji, jaką może posiadać człowiek. A co może dać nam więcej satysfakcji, jeśli nie zrozumienie jak działa narzędzie, za pomocą którego poznajemy świat i siebie? Z tej wiedzy wynika wiele innych korzyści. Choroby neurologiczne i zaburzenia psychiczne takie jak schizofrenia, autyzm, epilepsja, dysleksja, udary czy Alzheimer przestaną być tak tajemnicze, jak to jest obecnie. Będziemy w stanie o wiele skuteczniej prowadzić rehabilitację, a może nawet uda się je wyleczyć?

wizualizacja fragmentu konektonu
Wizualizacja fragmentu konektomu ludzkiego mózgu, fot. http://www.humanconnectomeproject.org/

Po kilku latach działania projektu HCP nadal jesteśmy na początku drogi do poznania kompletnego konektomu człowieka, jednak pierwsze efekty są już widoczne. Znaleziono korelację między połączeniami w mózgu a prawdopodobieństwem występowania cech charakteru i trybu życia uważanych za pozytywne. Ustalono, że indywidualne różnice w łączności różnych funkcjonalnych obszarów mózgu mogą trafnie przewidzieć zachowanie danej osoby. Pokazano, że struktura połączeń w naszym mózgu przypomina bardziej sieć ulic na Manhattanie niż chaotyczną plątaninę dróg w Londynie.

Siatka głównych szlaków w lewej półkuli mózgu człowieka, źródło: https://directorsblog.nih.gov/

Co czeka nas dalej? Kolejne badania, dane, wizualizacje, analizy i wnioski dokonywane przez piękne umysły naukowców w celu zrozumienia samych siebie.
Każdy z nas posiada to cudowne narzędzie w głowie. Warto wykorzystywać je we właściwy sposób.

HCP-wizualizacja-konektomu
wizualizacja fragmentu konektomu ludzkiego mózgu, fot. http://www.humanconnectomeproject.org/
Maciej Podgórski
Maciej Podgórski
Fundacja Teraz Nauka
https://teraznauka.org/