WikiSort.ru - Не сортированное

Коннекто́м (англ. connectome /kəˈnɛktoʊm/) — полное описание структуры связей в нервной системе организма^[2][3]. Область исследований, включающая в себя картографирование и анализ архитектуры нейрональных связей, называется «коннектомика».

Первым, в 1986 году, был описан коннектом червя-нематоды Caenorhabditis elegans, чья нервная система насчитывает всего 302 нейрона. Команда ученых нанесла на карту все 7000 соединений между нейронами^[4]. Что касается мозга человека, то он, по последним данным^{[когда?]}, содержит около 86 миллиардов нервных клеток и в 10 тысяч раз больше соединений^{[источник не указан 916 дней]}. Считается, что в связях между нейронами заключены многие аспекты человеческой индивидуальности, такие как личность и интеллект, поэтому описание коннектома человека может стать большим шагом к пониманию многих умственных процессов. Определение коннектома червя-нематоды Caenorhabditis elegans заняло более 12 лет упорного труда. Чтобы определить коннектом мозга, сравнимого с нашим, необходимо иметь более продвинутые автоматизированные технологии, которые увеличат скорость нахождения коннектомов.

Сам термин «коннектом» был предложен в 2005 году независимо друг от друга двумя исследователями Олафом Спорнсом и Патриком Хэгмэнном.

Некоторые исследователи называют коннектомом карту связей не всего организма, а его части. Так, в 2009 году было опубликовано исследование коннектома аксонов, иннервирующих межщитковые мышцы ушных раковин мыши (англ. interscutularis muscle connectome)^[5].

Летом 2009 года Национальным институтом здоровья США был начат проект «Коннектом человека» (англ.)русск. с первоначальным финансированием в 30 млн долларов^[6].

Происхождение и использование термина «коннектом»

В 2005 доктор Олаф Спорнс из университета Индианы и доктор Патрик Хагман из госпиталя Луизинского университета независимо и одновременно предложили термин «коннектом» для обозначения карты нейронных соединений в мозге. Это название было предложено из-за созвучия с термином «геном».

«Коннектомика» (Хагман, 2005) была определена как наука о сборе и анализе данных коннектома.

В своей статье от 2005 года «Человеческий коннектом, структурное описание человеческого мозга» Спорнс и члены его команды написали :

Для понимания функционирования сети необходимо знать её элементы и их взаимосвязи. Цель этой статьи состоит в том, чтобы обсудить стратегии исследований, направленных на комплексное описание элементов сети и их соединений в человеческом мозгу. Мы предлагаем назвать этот набор данных человеческим «коннектомом», и мы считаем, что термин будет применён в когнитивной неврологии и нейропсихологии. Коннектом будет существенно увеличивать наше понимание функционирования мозга на низком уровне и представит понимание, как изменится функционирование головного мозга, если его изменить на низком уровне.

В 2005 году доктор Хагман в своей статье «От диффузионной МРТ головного мозга к коннектомике» писал:

Понятно, что, как и геном, который больше, чем просто множество генов, множество всех нейрональных соединений в мозге важнее, чем каждое отдельное соединение.

Пути через мозговое белое вещество могут быть определены с помощью гистологического исследования методом дегенерации и аксональной трассировки. Метод аксональной трассировки — первичный базис картирования длинных мозговых путей белого вещества в обширную матрицу соединений между регионами серого вещества. Первые подобные исследования проводились в зрительной коре макаки (Феллман и Ван Эссен, 1991) и таламо-корковом пути в кошачьем мозге (Сканнел и др., 1999). Создание баз данных для подобных массивов анатомических соединений позволяет постоянно их обновлять и увеличивать их точность. Яркий пример подобных баз данных — онлайн-база данных соединения кортекса макак CoCoMac (Кётер, 2004).

Коннектом в различных масштабах

Сети соединений мозга могут быть представлены в разных масштабах, что соответствует уровням пространственного разрешения в визуализции головного мозга (Кётер, 2007; Спорнс, 2010). Эти уровни могут быть грубо классифицированы как микромасштаб, мезомасштаб и макроуровень. В конечном счете можно будет присоединить результаты, полученные на разных уровнях, в единую иерархическую карту нейрональной организации, которая сможет показать отдельный нейрон в популяции нейронов до таких больших систем, как кортикальные области. Из-за того, что у разных индивидов будут отличия в коннектомах, любая унифицированная карта скорее всего будет предоставлять вероятностную информацию о связности нейронов (Спорнс и др., 2005)

Картирование коннектома на микроуровне (с разрешением в микрометры) означает постройку полной карты нейронной сети, нейрон к нейрону. Одна только кора головного мозга содержит порядка 10 миллиардов нейронов, соединенных 10¹⁴ синапическими связями. Для сравнения: число пар оснований в человеческом геноме — 3×10⁹. Некоторые из основных проблем построения человеческого коннектома на микроуровне сегодня^{[когда?]} включают в себя: (1) на сбор данных потребовались бы годы при нынешней технологии, (2) инструменты машинного зрения на сегодняшний день находятся в зачаточном состоянии, (3) нет ни теории, ни алгоритмов для анализа поступающих данных. Для решения проблем со сбором данных несколько групп ученых создают серийные электронные микроскопы с высокой пропускной способностью (Кацури и др., 2009)(Бок и др., 2011). Наконец, статистическая теория графов является новой дисциплиной, которая развивает изощренные способы распознавания образов и инструменты для логической обработки этих мозговых графов (Голденберг и др., 2009).

«Мезо»-коннектом соответствует масштабу в сотни микрометров. Вместо того, чтобы пытаться отобразить каждый отдельный нейрон, коннектом на мезомасштабе будет пытаться захватить анатомически и функционально различные популяции нейронов, соединенные в локальные цепи (например, мозговые колонки), состоящие из сотен или тысяч отдельных нейронов. Задача создания мезоконнектома до сих пор амбициозна, и пока может быть решена только инвазивными методами.

Коннектом на макроуровне (с разрешением в миллиметры) пытается захватить большие мозговые системы. Базы данных коннектома на микроуровне и мезоуровне могут быть значительно более компактными, чем на клеточном уровне.

См. также

• Аксональное наведение — процесс, во многом определяющий топологию связей
• EyeWire — проект по картированию сетчатки глаза человека силами добровольцев.

Примечания

Ссылки

	Коннектомика на Викискладе

• Medportal — Объявлена дата публикации результатов проекта «Коннектом человека» — статья в медицинском издании Medportal.ru, 2011
• http://www.wormatlas.org/  (англ.) — сайт с информацией о коннектоме и остальными сведениями о черве C. elegans
• NanoNewsNet.ru — Где и как в России исследуется коннектом человека
• Себастьян Сеунг. Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть — «БИНОМ. Лаборатория знаний».
  • Sebastian Seung, Connectome: How the Brain’s Wiring Makes Us Who We Are, 2012 — ISBN 978-0547508184

Для улучшения этой статьи желательно: Проставив сноски, внести более точные указания на источники. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии.