Human Connectome Project: neuronikartta ihmisaivoista

29.9.2019
Human Connectome Projectin tavoitteena on ymmärtää terveiden ihmisaivojen hermoyhteyksiä, jotta lääkärit ja tiedemiehet voivat käyttää sitä apuna tunnistaakseen aivosairauksiin liittyviä hermokytkösten poikkeavuuksia.

Human Connectome Project (HCP) -projekti käynnistettiin heinäkuussa 2009 osana Yhdysvaltain terveysviraston viisivuotista, 21,3 miljoonan dollarin hanketta.

Projektin tavoitteena on:

  • Antaa kooste hermostosta.
  • Tarjota käyttöliittymä, jonka kautta tutkijat voivat graafisesti navigoida tietoja.
  • Saada uutta tietoa ihmisen aivoista.

Hagmann, yksi projektin tutkijoista, selittää: ”Verkoston toiminnan ymmärtämiseksi on tunnettava sen osatekijät ja niiden väliset kytkökset. Konnektomi lisää merkittävästi ymmärrystämme siitä, kuinka toiminnalliset aivotilat syntyvät niiden perustana olevasta rakenteellisesta kasvualustasta, ja antaa uuden mekanistisen käsityksen siitä, kuinka aivotoiminta muuttuu, jos tässä rakenteellisessa kasvualustassa on häiriö.”

Ennen kuin jatkamme, mitä konnektomi tarkoittaa? Se on yksinkertaistettuna eräänlainen kartta aivojen neuronien välisistä yhteyksistä. Projektin tavoitteena on siis rakentaa kartta, joka näyttää aivojen hermoverkon kytkökset anatomisella ja toiminnallisella tasolla. Toisin sanoen se antaa yksityiskohtaista tietoa aivojen kaikista hermoverkoista ja niiden synapseista.

Projektin toinen tavoite on saada aikaan kokoelma tietoja, jotka helpottaisivat tutkimusta eri aivosairauksista.

”Yksikään hermosoluistasi ei tiedä kuka olet… Eikä välitä siitä.”

-Eduardo Punset-

Human Connectome Project antaa tietoa neuronien välisistä yhteyksistä

Human Connectome Project: tavoitteet

The National Institutes of Health Blueprint for Neuroscience Research on parhaillaan käynnistämässä 30 miljoonan dollarin projektia, jossa hyödynnetään viimeisintä aivojen kuvantamisteknologiaa kartoittamaan aikuisen terveiden aivojen hermoverkot.

Keräämällä järjestelmällisesti tietoa satojen ihmisten aivokuvista Human Connectome Project pystyy antamaan tietoa aivojen hermoyhteyksistä aivotoimintojen taustalla. Tämä avaa uusia polkuja tutkimukselle neurotieteessä.

”Ihmisen mielessä mahdollisten neuronien välisten kytkösten lukumäärä ylittää suuresti atomien määrän maailmankaikkeudessa.”

-Alan Moore-

Viimeaikaisia tietoja ja tutkimuksia

Tähän mennessä tiedemiehet ovat tunnistaneet vasta yhden konnektomin: sukkulamadon (Caenorhabditis elegans). Sen vaatimaton hermosto koostuu 300 neuronista. Vuosien 1970 ja 1980 aikana tutkijaryhmä kartoitti sen 7 000 neuronien välistä kytköstä. Kartan nimi on, kuten jo mainitsimme, konnektomi. Ihmisen aivot ovat luonnollisestikin paljon monimutkaisemmat: niissä on yli 100 miljardia neuronia ja 10 000 kertaa enemmän kytköksiä.

Human Connectome Projectin tutkijatiimin uusi tutkimus ehdottaa, että järjestäytynyt aivoverkko muistuttaa läheisemmin Manhattanin katukarttaa kuin Lontoon mutkikasta tieverkkoa. Toisin sanoen ihmisen hermoverkko on myös järjestynyt ja siisti, ei kiertelevä ja mutkainen kuten tutkijat aiemmin uskoivat.

Human Connectome Project -hankkeen ja psykologisten tutkimuksen myötä aivojen kuvantamisesta saadut useat uudet löydökset osoittavat, että erot aivojen hermokytköksissä eri yksilöiden välillä ennustavat hyvin ihmisen käytöstä. Tutkijat uskovat, että tämän tyyppiset aivokuvat saattaisivat olla avuksi tulevaisuudessa yksilöidymmän diagnoosin saamisessa ja psyykkisistä sairauksista kärsivien potilaiden hoidossa.

Human Connectome Project antaa tietoa synapseista

Yhteenveto ja huomioita Human Connectome Projectista

Aivot ovat edelleen monimutkainen ja arvoituksellinen elin. Vaikka tutkijat oppivat niistä joka päivä lisää, on edelleen paljon mitä emme tiedä. Tästä syystä Human Connectome Project on niin tärkeä. Ideana on käyttää parasta saatavilla olevaa teknologiaa saadaksemme paremman selvyyden aivojen toiminnasta ja hermoyhteyksistä. Toiveena on, että tämä uusi tieto auttaisi hävittämään monia psyykkisiä sairauksia.

Nykyään tutkijat tietävät, että monet psyykkiset sairaudet, kuten vaikka skitsofrenia, johtuvat poikkeavuuksista aivojen hermoyhteyksissä. Jos tutkijat pystyvät luomaan kartan ihmisen aivoista ja ymmärtämään sen rakennetta, he saattavat kyetä parantamaan erilaisia sairauksia, kuten epilepsian.

Jos haluat saada lisää tietoa Human Connectome Projectista, klikkaa tätä linkkiä niin näet konferenssijulkaisusta (Anatomical structural network analysis of human brain using partial correlations of gray matter volumes, tehnyt Anand A. Joshi, Shantanu H. Joshi, Ivo D. Dinov, David W. Shattuck, Richard M. Leahy ja Arthur W. Toga) interaktiivisen katseluohjelman, joka tulkitsee hermoverkon kytköksistä saatua dataa.

  • 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.