Войти
Коннектомика - это создание и изучение коннектомов : комплексные карты связей в нервной системе организма, обычно в его мозге или глазу. Поскольку эти структуры чрезвычайно сложны, методы в этой области используют высокопроизводительное приложение нейронной визуализации и гистологические методы для увеличения скорости, эффективности и разрешения карт множество нейронных связей в нервной системе. Хотя основное внимание в таком проекте уделяется мозгу, любые нейронные связи теоретически могут быть отображены коннектомикой, включая, например, нервно-мышечные соединения. Это исследование иногда называют его предыдущим названием годология .
Одним из основных инструментов, используемых для исследования коннектомики на макроуровне, является диффузионная МРТ. Основным инструментом исследования коннектомики на микромасштабном уровне является химическая консервация мозга с последующей 3D электронной микроскопией, используемой для реконструкции нейронной цепи. Корреляционная микроскопия, сочетающая флуоресценцию с трехмерной электронной микроскопией, дает более интерпретируемые данные, поскольку она способна автоматически обнаруживать определенные типы нейронов и отслеживать их полностью с помощью флуоресцентных маркеров.
Чтобы увидеть один из первых микроконнектомов в полном разрешении, посетить сайт, на котором размещено несколько наборов данных коннектома, в том числе набор данных 12 ТБ от Bock et al. (2011).
Помимо человеческого мозга, некоторые из модельных систем, используемых для исследования коннектомики, - это мышь, плод fly, нематода C. elegans и сипуха.
Сравнивая больной коннектом и здоровый коннектом, мы должны понять некоторые психопатологии, такие как невропатическая боль и потенциальные методы лечения для них. Как правило, в области неврологии стандартизация и необработанные данные выгодны. Например, карты коннектомов могут использоваться для информирования вычислительных моделей динамики всего мозга. Современные нейронные сети в основном полагаются на вероятностные представления паттернов связности. Коннекограммы (круговые диаграммы коннектомики) использовались в случаях черепно-мозговой травмы для документирования степени повреждения нейронных сетей. 53>
Человеческий коннектом можно рассматривать как график, и к этим графам можно применять богатые инструменты, определения и алгоритмы теории графов. Сравнивая коннектомы (или брейнграфы) здоровых женщин и мужчин, Szalkai et al. показали, что по ряду глубоких теоретико-графических параметров структурный коннектом женщин значительно лучше связан, чем мужской. Например, женский коннектом имеет больше ребер, более высокую минимальную ширину разделения, большую собственную щель, большее минимальное покрытие вершины, чем у мужчин. Минимальная ширина разделения (или, другими словами, минимальный сбалансированный разрез ) - это хорошо известный показатель качества компьютерных многоступенчатых сетей межсоединений, он описывает возможные узкие места в сетевой коммуникации. : Чем выше это значение, тем лучше сеть. Большая собственная щель показывает, что женский коннектом лучше расширительный граф, чем мужской коннектом. Лучшее свойство расширения, более высокая минимальная ширина разделения и большее минимальное покрытие вершин демонстрируют значительные преимущества в сетевой связности в случае женского брейнграфа.
Коннектомы человека обладают индивидуальной изменчивостью, которую можно измерить с помощью кумулятивной функции распределения, как это было показано на. Анализируя индивидуальную изменчивость коннектомов человека в различных областях мозга, можно Установлено, что лобная и лимбическая доли более консервативны, а края в височных и затылочных долях более разнообразны. «Гибридное» консервативное / разнообразное распределение было обнаружено в парацентральной доле и веретенообразной извилине. Также оценивались меньшие области коры: прецентральные извилины оказались более консервативными, а постцентральные и верхние височные извилины - очень разнообразными.
Проект генома человека первоначально столкнулся со многими из вышеперечисленных критических замечаний, но, тем не менее, был завершен с опережением графика и привел к многим достижениям в генетике. Некоторые утверждали, что можно проводить аналогии между геномикой и коннектомикой, и поэтому нам следует хотя бы немного более оптимистично оценивать перспективы коннектомики. Другие критиковали попытки создания микромасштабного коннектома, утверждая, что у нас недостаточно знаний о том, где искать инсайты, или что это не может быть выполнено в реалистичные сроки.
Eyewire - это онлайн-игра, разработанная американским ученым Себастьяном Сеунгом из Принстонского университета. Он использует социальные вычисления, чтобы помочь составить карту коннектома мозга. Он привлек более 130 000 игроков из более чем 100 стран.
