Konektom - dijagram ljudskog ožičenja

Konektom - dijagram ljudskog ožičenja

    Moje zanimanje za električne veze unutar čovjeka dovelo me je do ideje da napišem nešto na tu temu, ukratko, to će biti prozor u svijet multidisciplinarne nauke. Uvest ću neke nove koncepte kao i zanimljive podatke.

Zanimljivi podaci

    Struja je svuda, čak i u ljudskom tijelu. Naše ćelije su specijalizovane za provođenje električnih struja. Struja je potrebna nervnom sistemu da šalje signale u cijelo tijelo i mozak, što nam omogućava da se krećemo, razmišljamo i osjećamo.

    Svaki neuron ima napon mirovanja od 70 milivolta (0,07 V). Do sada to ne izgleda kao velika stvar, ali proračuni sugeriraju da ljudski mozak ima regije koje posjeduju električno polje snage 14 miliona volti po metru, što je mnogo veće od udara munje na tlo.

    Zanimljivo je da sam mozak troši 20% telesne hemijske energije, iako čini samo 2% telesne mase. Metaforički rečeno, svima nam u glavi gori sijalica od 20 W, čak i kada ležimo u potpunom mraku i fizički ništa ne radimo.

    Iako postoje male komponente naizmenične struje u električnoj aktivnosti mozga, preovlađujući oblik je jednosmerna struja. Naš mozak radi na približno istoj distribuciji amper sata kao baterija od 9 volti. Ovo se može testirati uranjanjem baterije u vodu vašim rukama.

    U toplim i vlažnim uslovima sa znojnom kožom, otpor tela pada na oko 1000 oma. U takvim slučajevima, napon koji bi mogao biti fatalan bi trebao biti veći od 0,05 (50 mAmp)×1000=50 Volti.

    Budući da je atom električno neutralan sa jednakim količinama pozitivnog i negativnog naboja, telo je kao takvo takođe neutralno.

    U našem mozgu postoje dve vrste energije ili polja: elektromagnetno i kvantno polje. Smatra se da je elektromagnetno polje dominantna energija u čisto motoričkim i senzornim inputima u naš mozak, dok se kvantno polje ili energija percipira kao utecajniji na moždane spoznaje.

C. elegans worm
Crv C. elegans

Map of the C. elegans nervous system, or “connectome”
Mapa C. elegans nervnog sistema, ili „connectome“

Uvod

    Zastrašeni složenošću mozga, mnogi neuronaučnici su odlučili da proučavaju životinje sa drastično manje neurona od ljudi. Crvu C. elegansa (To je naučno ime za crva dugog jedan milimetar.) prikazanom na slici nedostaje ono što bismo nazvali mozak. Njegovi neuroni su rasuti po celom telu, a ne centralizovani u jednom organu. Zajedno formiraju nervni sistem koji sadrži samo 300 neurona.

    Svaki neuron u ovom crvu je dobio jedinstveno ime i ima karakterističnu lokaciju i oblik. Crvi su kao precizne mašine koje se masovno proizvode u fabrici: svaka ima nervni sistem izgrađen od istog skupa delova, a delovi su uvek raspoređeni na isti način.

    Štaviše, ovaj standardizovani nervni sistem je u potpunosti mapiran.

    Ime svakog neurona je sastavljeno od četiri slova a linije predstavljaju veze između neurona.

    Kažemo da su dva neurona „povezana” ako postoji mali spoj, nazvan sinapsa, na mestu gde se neuroni dodiruju. Preko sinapse jedan neuron šalje poruke drugom.

    Inženjeri znaju da je radio konstruisan spajanjem elektronskih komponenti kao što su otpornici, kondenzatori i tranzistori. Nervni sistem je takođe skup neurona, "povezanih" zajedno svojim vitkim granama. Zato je mapa prikazana na slici prvobitno nazvana dijagram ožičenja. Nedavno je uveden novi termin - konektom.

    Konektom je ukupnost veza između neurona u nervnom sistemu. Konektom nije jedna veza, ili čak više njih. To su svi oni.

    Savremena teorija kaže da proučavanjem ljudskog konektoma shvatamo da je ljudski mozak jedinstven, za razliku od konektoma crva, i da pored istraživanja genoma kao moćnog oružja, proučavanjem konektoma, možemo razumeti i neke ljudske psihološke bolesti i druge bolesti, kao i da ih koriguju promenom konektoma.

    Za razliku od vašeg genoma, koji je fiksiran od trenutka začeća, vaš konektom se menja tokom života. Neuronaučnici su već identifikovali osnovne vrste promena. Neuroni prilagođavaju, ili „pretežu“, svoje veze tako što ih jačaju ili slabe. Neuroni se ponovo povezuju stvaranjem i eliminacijom sinapsi, a ponovo se povezuju tako što rastu i uvlače grane. Konačno, regeneracijom se stvaraju potpuno novi neuroni i eliminišu postojeći.

    Mapiranje C. elegans nervnog sistema trajalo je više od desetak godina, iako sadrži samo 7.000 veza. Vaš konektom je 100 milijardi puta veći, sa milion puta više veza nego što vaš genom ima slova.

    Proučavanje živog mozga je jedini pravi način bavljenja neuronaukom, jer: Vi ste aktivnost vaših neurona.

    Ovde se „aktivnost“ odnosi na električnu signalizaciju neurona. Merenja ovih signala su pružila dovoljno dokaza da neuronska aktivnost u vašem mozgu u svakom trenutku kodira vaše misli, osećanja i percepcije u tom trenutku.

    Tokom dužeg vremenskog perioda, na isti način na koji voda potoka polako oblikuje korito, neuronska aktivnost menja konektom.

    Mozak sadrži 100 milijardi neurona, činjenica koja je preplavila i najneustrašivije istraživače.     Jedno rešenje je zaboraviti na neurone i umesto toga podeliti mozak na mali broj regiona. Neurolozi su naučili mnogo o funkcijama ovih regiona tumačeći simptome oštećenja mozga. U razvoju ove metode bili su inspirisani školom mišljenja iz devetnaestog veka poznatom kao frenologija.

 Iako frenologija dodeljuje funkcije regionima mozga, ona ne pokušava da objasni kako svaki region obavlja svoju funkciju. Bez toga, ne možemo na zadovoljavajući način objasniti zašto region može posebno dobro funkcionisati kod nekih ljudi, a biti greška kod drugih. Možemo i moramo pronaći manje površan odgovor od veličine.

    Drugo rešenje uvodi alternativu frenologiji pod nazivom konekcionizam, koja takođe datira iz devetnaestog veka. Ovaj pristup je konceptualno ambiciozniji, jer pokušava da objasni kako regioni mozga zapravo funkcionišu. Konekcionisti posmatraju region mozga ne kao elementarnu jedinicu, već kao složenu mrežu sastavljenu od velikog broja neurona. Veze mreže su organizovane tako da njeni neuroni mogu kolektivno da generišu zamršene obrasce aktivnosti koji su u osnovi naših percepcija i misli. Organizacija veza se može promeniti iskustvom, što nam omogućava da učimo i pamtimo. Organizaciju takođe oblikuju geni, kao što će biti opisano, tako da se genetski uticaji na um takođe mogu objasniti.Konekcionizam, uprkos svojoj intelektualnoj privlačnosti, nikada nije uspeo da postane prava nauka, jer su neuronaučnicima nedostajale dobre tehnike za mapiranje veza između neurona.

 U ovom postu bloga radi boljeg shvatanja nekih pitanja predstavljeni su medicinski pojmovi. U vezi bilo kojih medicinskih problema obratite se medicinskom stručnjaku, podaci izneti u ovom postu su samo informativne prirode. Obavezno pročitajte poglavlje bloga pod nazivom Upozorenje.