Human Connectome-projektet: att kartlägga hjärnan

5 augusti, 2019
Målet med Human Connectome-projektet är att förstå kopplingarna i den mänskliga hjärnan så att läkare och forskare har en referenspunkt för att identifiera kopplingsanomalier i relation till hjärnsjukdomar.

Human Connectome-projektet (HCP) startades i juli 2009 som en del av en 5-årig plan för 21,3 miljoner euro, vilket finansierats av NIH (National Institutes of Health). Målet med projektet är att:

  • Tillhandahålla en kompilering av neural data.
  • Erbjuda ett gränssnitt som låter forskare grafiskt navigera i datan.
  • Upptäcka ny information om den mänskliga hjärnan.

Hagmann, en av forskarna i projektet, förklara:

För att förstå funktionen hos ett nätverk måste man känna till dess element och deras kopplingar.

Connectome kommer avsevärt förbättra vår förståelse för hur funktionella hjärnstadier uppstår ur de underliggande strukturella substraten, och kommer tillhandahålla nya mekanistisk insikt i hur hjärnfunktionen påverkas om detta strukturella substrat störs.

Innan vi fortsätter kanske du undrar vad ”Human Connectome” innebär. I enkla ordalag är det en typ av karta över kopplingarna mellan nervceller i hjärnan.

Därmed är målet för Human Connectome-projektet att bygga en karta som visar hjärnans kopplingsnätverk på en anatomisk och funktionell nivå.

Med andra ord att komma fram till en detaljerad förståelse för alla hjärnkretsar och deras synapser. Man vill producera en uppsättning data som möjliggör forskning om olika hjärnsjukdomar.

”Ingen av dina nervceller vet vem du är… och de bryr sig heller inte.”

-Eduardo Punset-

Kopplingar i hjärnan

Målet med Human Connectome-projektet

National Institutes of Health Blueprint for Nueroscience Research håller på att lansera ett projekt för 290 miljoner kronor.

Det kommer använda den senaste teknologin för hjärnavbildning för att kartlägga kretsarna i den mänskliga, vuxna hjärnan.

Genom att systematiskt samla in data från hjärnavbildningen hundratals personer genomgått, kommer Human Connectome-projektet tillhandahålla information om kopplingarna som möjliggör hjärnans funktion.

Den kommer även öppna upp nya vägar för neurovetenskapens forskning.

”I det mänskliga sinnet överskrider antalet möjliga kopplingar som kan göras mellan nervceller antalet atomer i universum.”

-Alan Moore-

Den senaste datan och forskningen

Hittills har forskarna bara identifierat en connectome: den hos nematoden (Caenorhabditis elegans). Dess blygsamma nervsystem består av 300 nervceller.

På 70- och 80-talet tog forskare fram en karta över dess 7,000 nervkopplingar. Namnet man gav denna karta var som sagt connectome.

Människor är givetvis mycket mer komplexa, med fler än 100 miljarder nervceller och tiotusentals gånger fler kopplingar.

Ny forskning från Human Connectome-projektet antyder att organiseringen av hjärnkretsar mer liknar hur gatorna i Manhattan är organiserade än virrvarret i London.

Med andra ord är det mänskliga nervnätverket ordnat och prydligt, inte trassligt och indirekt som forskare tidigare trodde.

Diverse nya fynd baserat på neuroavbildning från detta projekt samt psykologisk forskning visar att skillnaderna i hjärnsammankoppling mellan individer kan förutsäga beteenden.

Dessa forskare tror att dessa typer av scanningar en dag kan hjälpa till att tillhandahålla mer skräddarsydda diagnoser och behandlingar för patienter med psykiska sjukdomar.

”Likt entomologen i sökandet efter färgglada fjärilar har min uppmärksamhet i trädgården av grå hjärnceller med sköra och eleganta former jagat själens mystiska fjärilar, vars slående vingar en dag kanske avslöjar sinnets hemligheter för oss.”

-Santiago Ramon y Cajal-

Synapser i hjärnan

Slutsatser och observationer om Human Connectome-projektet

Hjärnan fortsätter att vara ett komplext och mystiskt organ. Även om vetenskapen lär sig mer om detta organ dagligen, finns det fortfarande mycket vi inte vet. Det är en av anledningarna till att detta projekt är så viktigt.

Syftet är att använda den bästa tillgängliga teknologin för att klargöra hjärnfunktion och nervkopplingar. Hoppet är att denna information ska hjälpa oss att utrota många psykiska sjukdomar.

Idag vet forskarna att många psykiska sjukdomar, såsom schizofreni, är ”connectopatier” – alltså anomalier som orsakar fel i hjärnans ”kretsar”.

Om forskarna kan skapa en karta över människohjärnan och förstå dess strukturella ramverk, kan de kanske bota sjukdomar som epilepsi.

Om du är intresserad av att lära dig mer om Human Connectome-projektet kan du besöka denna länk för en interaktiv representation av datan från kopplingsmatrisen.

Datan kommer från konferenspublikationen 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 och 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.