สมองที่เรียบง่าย

โดยหลักการแล้ว Connectome ของมนุษย์ประกอบด้วยทุกส่วนเชื่อมโยงระหว่างเซลล์ประสาททุกเซลล์หรือเซลล์ประสาทในสมอง แต่แผนที่ที่สมบูรณ์ดังกล่าวยังห่างไกลจากเทคโนโลยีในขณะนี้ ด้วยจำนวนเซลล์ประสาทประมาณ 85 พันล้าน ซึ่งแต่ละเซลล์ยังคงรักษาการเชื่อมต่อไว้ได้หลายพันการเชื่อมต่อ Connectome ประกอบด้วยเครือข่ายที่กว้างใหญ่ไพศาลซึ่งมีการเชื่อมโยงหลายร้อยล้านล้าน ดังนั้นในมนุษย์ การวิจัยคอนเนกโทมจึงมุ่งเน้นไปที่ความเชื่อมโยงระหว่างบริเวณสมองทางกายวิภาคหรือเนื้อเยื่อสมองชิ้นเล็กๆ โครงการ Human Connectome ซึ่งเปิดตัวโดยสถาบันสุขภาพแห่งชาติในปี 2010 ทำแผนที่ส่วนของสสารสีเทาในระดับลูกบาศก์มิลลิเมตร ซึ่งมีขนาดประมาณเม็ดเกลือ มันเหมือนกับการทำแผนที่ถนนที่เชื่อมระหว่างเมืองและเมืองต่างๆ แต่ละเลยถนนด้านข้างและบ้านแต่ละหลัง

รอยย่นของความซับซ้อนเพิ่มเติมแยกความแตกต่างระหว่าง

การเชื่อมโยงทางกายภาพผ่านสสารสีขาว (การฉายภาพเซลล์ที่หุ้มด้วยไมอีลินที่เชื่อมบริเวณเข้าด้วยกัน) และการเชื่อมต่อที่ใช้งานได้ซึ่งระบุโดยบริเวณสมองที่ทำงานพร้อมกันเมื่อทำงานเฉพาะ

โครงสร้างคอนเนคโทม

การสแกนด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก T1 จะระบุส่วนต่างๆ ทางกายวิภาคของสมองและแบ่งย่อยออกเป็นชิ้นเล็กๆ ของเนื้อเยื่อสสารสีเทาที่มีขนาดใกล้เคียงกัน (โดยทั่วไปแล้วจะมีทั้งหมดมากกว่า 1,000 ชิ้น) อีกรูปแบบหนึ่งของ MRI ที่เรียกว่า diffusion tensor Imaging ติดตามเส้นทางของเส้นใยสสารสีขาวที่เชื่อมต่อพื้นที่โครงสร้างต่างๆ ของสมอง ตำแหน่งของเส้นใยสสารสีขาวช่วยให้สามารถสร้างแผนที่คอนเน็กโทมที่เผยให้เห็นว่าห่อของสสารสีเทามีการเชื่อมต่อทางกายภาพอย่างไร

เครดิต: MP van den Heuvel และ O. Sporns/ J. of Neuroscience 2013

แน่นอนว่า “คอนเน็กโตมที่ใช้งานได้”

 นี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับลิงก์ทางกายภาพ แต่ความซับซ้อนของสมองของมนุษย์ทำให้ไม่สามารถติดตามความสัมพันธ์นั้นในระดับของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ได้ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงแสวงหาสิ่งทดแทนที่ง่ายกว่าเพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกว่าเซลล์ประสาทโต้ตอบกันอย่างไร

ที่ชื่นชอบสำหรับจุดประสงค์นี้คือCaenorhabditis elegansซึ่งมีหนึ่งในสมองที่ง่ายที่สุดในชีวมณฑล C. elegansเพศผู้มีเซลล์ประสาท 383 เซลล์ (กระเทยมีน้อยกว่านั้น) ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดหมวดหมู่เซลล์ประสาทของหนอนพยาธิทั้งหมดและติดตามการเชื่อมต่อมากกว่า 2,000 รายการโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

เวิร์มและผู้คนมีบรรพบุรุษร่วมกัน โดยบอกว่าเวิร์มสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสมองของมนุษย์ได้ แม้ว่าเวิร์มจะแยกจากกันโดยวิวัฒนาการหลายชั่วอายุคน เวิร์มก็ใช้สารเคมีจากเซลล์เดียวกันและแสดงคุณสมบัติอื่นๆ ที่มนุษย์รู้จัก Emmons ชี้ให้เห็นในเดือนพฤศจิกายนในการประชุมประจำปีของ Society for Neuroscience สามารถอธิบายได้ทั้งหนอนและสมองของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น โดยทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของเครือข่าย หรือที่รู้จักกันอย่างเป็นทางการว่า ทฤษฎีกราฟ ในทฤษฎีกราฟ เครือข่ายจะแสดงด้วยจุดที่เชื่อมต่อกับเส้น เส้นเรียกว่าลิงก์ (หรือขอบ) และจุดเรียกว่าโหนด (หรือจุดยอด) ในC. elegans, โหนดต่างๆ เป็นเซลล์ประสาท ซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยไซแนปส์ที่เซลล์ประสาทสื่อสารกัน คณิตศาสตร์เครือข่ายช่วยให้สามารถคำนวณคุณสมบัติต่างๆ ได้ เช่น จำนวนลิงก์ที่เซลล์ประสาทสร้างโดยเฉลี่ยไปยังเซลล์ประสาทอื่นๆ และจำนวนการเชื่อมต่อขั้นต่ำที่จำเป็นในการส่งสัญญาณจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งในเครือข่าย

การวิเคราะห์เครือข่ายของC. elegansได้เปิดเผยว่าชุดของเซลล์ประสาทที่เชื่อมต่อถึงกันสูงสามารถทำหน้าที่เป็นโมดูลเพื่อควบคุมพฤติกรรมเช่นการผสมพันธุ์ได้อย่างไร การใช้คณิตศาสตร์เครือข่ายเพื่อแยกแยะองค์กรแบบแยกส่วนของสมองอาจใช้งานได้ทั้งกับคนและเวิร์ม โดยบอกว่าการวิจัยเกี่ยวกับคอนเนกโทมอาจมีประโยชน์แม้จะไม่ได้ทำแผนที่ไซแนปส์ทั้งหมดก็ตาม Emmons ตั้งข้อสังเกต

“เราต้องระบุไซแนปส์ทุกครั้งเพื่อทำความเข้าใจการเชื่อมต่อของสมอง หรือเราสามารถหาหน่วยย่อยทางคอมพิวเตอร์ของเซลล์ประสาทที่ทำหน้าที่คล้ายคลึงกันและปฏิบัติต่อพวกมันเป็นกลุ่มได้หรือไม่” เขาพูดในที่ประชุมประสาทวิทยา เขาเชื่อว่าอาจเป็นไปได้เพื่อแสดงให้เห็นว่าเครือข่ายถูกสร้างขึ้นจากกลุ่มของเซลล์ประสาทโดยไม่จำเป็นต้องกำหนดการเดินสายทั้งหมดภายในแต่ละกลุ่มอย่างไร “นี่เป็นเป้าหมายที่ท้าทายและน่าตื่นเต้นอย่างแน่นอนเนื่องจากการเชื่อมต่อของสมองก้าวไปข้างหน้า” เอ็มมอนส์กล่าว

credit : kiyatyunisaptoko.com dabawenyangiska.com millstbbqcompany.net olympichopefulsmusic.com tyxod.net rasityakali.com palmettobio.org cheap-wow-power-leveling.com nykvarnshantverksby.com inghinyero.com