Human Connectome-prosjektet

august 22, 2019
Målet med Human Connectome-prosjektet er å forstå koblingene i hjernen til et sunt voksent menneske slik at leger og forskere har et referansepunkt for å identifisere anomalier i tilkoblinger relatert til hjernelidelser.

Human Connectome-prosjektet (HCP) ble lansert i juli i 2009 som en del av en 5-årig plan til 21.3 millioner euro av NIH (National Institutes of Health). Målet med prosjektet var å:

  • Gi en samling av nevrale data.
  • Tilby et grensesnitt som lar forskere navigere data grafisk.
  • Oppdage ny informasjon om den menneskelige hjernen.

Hagmann, en av prosjektets forskere, forklarer at: «For å forstå hvordan et nettverk fungerer, må man kjenne til elementene og sammenkoblingen mellom dem. Connectomet vil øke vår forståelse av hvordan funksjonelle hjernetilstander dukker opp fra deres underliggende strukturelle substrater betydelig, og vil tilby et nytt mekanistisk innblikk inn i hvordan hjernefunksjoner påvirkes hvis dette strukturelle substratet forstyrres.»

Før vi fortsetter, hva er det menneskelige connectomet? For å forklare det enklere, er det et slags kart over koblingene mellom hjernens nerveceller. Dermed er målet med prosjektet å bygge et kart som viser hjernens tilkoblingsnettverk på et anatomisk og funksjonelt nivå. Med andre ord, å få en detaljert forståelse av alle hjernekretsene og deres synapser.

Prosjektets andre mål går ut på å produsere et datasett som kan fremme forskning på forskjellige hjernelidelser.

«Ingen av nervecellene dine vet hvem du er… De bryr seg heller ikke.»

-Eduardo Punset-

Human Connectome-prosjektet

Målet med Human Connectome-prosjektet

The National Institutes of Health Blueprint for Neuroscience Research lanserer for tiden et prosjekt til 30 millioner dollar som vil bruke denne hjernebildeteknologien til å kartlegge kretsene i hjernen til sunne voksne mennesker.

Ved å samle hjernebildedata fra hundrevis av mennesker på en systematisk måte, vil Human Connectome-prosjektet gi informasjon om hjernekoblingene som ligger under hjernefunksjonen. Det åpner også nye veier til nevrovitenskapsforskning.

«I det menneskelige sinn, overskrider mengden mulige koblinger som kan formes mellom nerveceller mengden atomer som finnes i universet betydelig.»

-Alan Moore-

Nyere data og forskning

Så langt har forskere kun identifisert ett connectome: Det hos rundormer (nematoder, Caenorhabditis elegans). Deres beskjedne nervesystem består av 300 nerveceller. På 1970- og 1980-tallet lagde et forskerteam et kart over de 7000 internevrale koblingene. Navnet på kartet, som vi har nevnt tidligere, er connectome. Selvsagt er mennesker mye mer komplekse, med mer enn 100 milliarder nerveceller og 10 000 ganger flere tilkoblinger.

Ny forskning fra HCP-teamet foreslår at organiseringen av hjernekoblinger ligner mer på et gatekart av Manhattan enn den sammenviklede floken av veier i London. Med andre ord, er det menneskelige nervecellenettverket også ryddig og i orden, ikke rundt omkring og sammenviklet som forskere pleide å tro.

Forskjellige nye funn basert på nevrobildedata fra HCP og psykologisk forskning viser at forskjellene mellom hjernekoblinger mellom individer er en god indikator på atferd.

Disse forskerne mener at denne typen skanninger en dag vil være nyttige for å tilby en mer personlig tilpasset diagnose og behandling for pasienter med psykiske lidelser.

«I likhet med at entomologen leter etter fargerike sommerfugler, har oppmerksomheten min lett i hagene av grå substans-celler med delikate og elegante former, etter de mystiske sjelens sommerfugler, hvis vingeslag en dag kan vise oss sinnets hemmeligheter.»

-Santiago Ramon y Cajal-

Synapser

Konklusjoner og observasjoner fra Human Connectome-prosjektet

Hjernen fortsetter å være et komplekst og mystisk organ. Selv om forskere finner ut mer om hjernen hver eneste dag, er det fortsatt mye vi ikke vet. Dette er en av årsakene til at HCP er så viktig. Poenget er å prøve å bruke den beste teknologien vi har tilgjengelig for å kunne gjøre det klart hva hjernefunksjoner og nevrale koblinger gjør. Vi håper at denne nye informasjonen vil bidra til å utslette mange psykiske lidelser.

I dag vet forskere at mange psykiske lidelser, som schizofreni, er såkalte «connectopathies». Dette betyr at anomalien som forårsaker lidelsen er i hjernens «ledningsnett». Hvis forskere kan lage et kart over menneskehjernen og forstå dens strukturelle rammer, kan de kanskje kurere sykdommer som epilepsi.

Til sutt, hvis du er interessert i å lære mer om HCP, kan du klikke på denne lenken for å se en interaktiv struktur som tolker data fra tilkoblingsmatrisen fra konferansepublikasjonen: Anatomical structural network analysis of human brain using partial correlations of gray matter volumes av Anand A. Joshi, Shantanu H. Joshi, Ivo D. Dinov, David W. Shattuck, Richard M. Leahy, og Arthur W. Toga.

  • Van Essen DC, Barch DM. The human connectome in health and psychopathology. World Psychiatry 2015;14:154-7.
  • Bullmore E, Sporns O. Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural and functional systems. Nat Rev Neurosci 2009;10:186-98.