İnsan Connectome Projesi

Ağustos 15, 2019
İnsan Connectome Projesinin amacı, sağlıklı insan beynindeki bağlantıları anlamaktır; böylece doktorlar ve bilim adamları, beyin bozukluklarıyla ilgili bağlantı anomalilerini belirlemek için bir referans noktasına sahip olurlar.

İnsan Connectome Projesi (HCP), 2009 yılının Temmuz ayında, 5 yıllık, 21,3 milyon avroluk bir NIH (Ulusal Sağlık Enstitüleri) planının bir parçası olarak başlatıldı. Projenin hedefleri:

  • Bir nöral veri derlemesi sağlamak.
  • Bilim insanlarının verileri grafiksel olarak yönlendirmelerini sağlayan bir arayüz sunmak.
  • İnsan beyni hakkında yeni bilgiler keşfetmek.

Projenin araştırmacılarından Hagmann, şöyle açıklıyor: “Bir ağın işleyişini anlamak için, kişi unsurlarını ve aralarındaki bağlantıları bilmek zorundadır. Bu bağlayıcı, fonksiyonel beyin durumlarının altta yatan yapısal alt tabakadan nasıl ortaya çıktığına dair anlayışımızı önemli ölçüde artıracak ve bu yapısal alt tabaka bozulursa beyin fonksiyonunun nasıl etkilendiğine dair yeni mekanik anlayışlar sağlayacaktır.”

Devam etmeden önce, insan connectome nedir? Basit bir ifadeyle, beyin nöronları arasındaki bağlantıların bir haritasıdır. Bu nedenle, projenin amacı, beynin anatomik ve işlevsel düzeyde bağlantı ağını gösteren bir harita oluşturmaktır. Başka bir deyişle, tüm beyin devrelerini ve bunların sinapslarını detaylı bir şekilde anlamaktır.

Projenin diğer amacı, farklı beyin hastalıkları ile ilgili araştırmaları kolaylaştıracak bir veri seti üretmektir.

“Nöronların hiçbiri sizin kim olduğunuzu bilmiyor… Umurunda da değildir.”

– Eduardo Punset

insan beyni bağlantıları

İnsan Connectome Projesinin Hedefleri

Ulusal Sinirbilim Araştırmaları Ulusal Sağlık Planı, şu anda sağlıklı yetişkin insan beynindeki devreleri haritalamak için en son beyin görüntüleme teknolojisini kullanacak 30 milyon dolarlık bir proje başlatıyor.

Yüzlerce kişiden beyin görüntüleme verilerini sistematik olarak toplayarak, İnsan Connectome Projesi, beyin fonksiyonunun altında yatan beyin bağlantıları hakkında bilgi sağlayacaktır. Aynı zamanda sinirbilim araştırmaları için yeni yollar açacaktır.

“İnsan zihninde, nöronlar arasında yapılabilecek muhtemel bağlantıların sayısı, evrendeki atomların sayısını büyük ölçüde aşıyor.”

– Alan Moore

Son Veriler ve Araştırma

Henüz, bilim adamları sadece bir bağlayıcı tanımladılar: bir nematod (Caenorhabditis elegans). Basit sinir sistemi sadece 300 nörondan ibarettir. 1970’lerde ve 1980’lerde bir araştırmacı ekibi 7.000 nöronlar arası bağlantının haritasını çıkardı. Bu haritanın adı, daha önce de bahsettiğimiz gibi, Connectome’dur. Açıkçası, 100 milyardan fazla nöron ve 10 bin kat daha fazla bağlantısı olan insanlar çok daha karmaşıktır.

Connectome ekibi tarafından yapılan yeni araştırmalar, beyin devrelerinin yerleşiminin, Londra’daki kıvrımlı yollardan ziyade bir Manhattan sokak haritasına daha çok benzediğini gösteriyor. Başka bir deyişle, insan sinir ağı aynı zamanda düzenli ve temizdir, bilim adamlarının inandığı gibi dolambaçlı ve karışık değildir.

Connectome projesinden alınan beyin görüntüleme verilerine dayanan çeşitli yeni bulgular ve psikolojik araştırmalar, bireyler arasındaki beyin bağlantısındaki farklılıkların iyi bir davranış göstergesi olduğunu göstermektedir.

Bu araştırmacılar, bu tür taramaların, bir gün zihinsel bozukluğu olan hastalara daha kişiselleştirilmiş tanı ve tedavi sağlamada yardımcı olabileceğine inanmaktadır.

“Renkli kelebekler arayan entomologlar gibi, dikkatimi gri madde hücrelerinin bahçelerindeki narin ve zarif şekillere vermiştim, ruhun gizemli kelebekleri, kanatları bir gün bize aklın sırlarını gösterebilirdi.”

– Santiago Ramon ve Cajal

sinapslar

İnsan Connectome Projesi ile İlgili Sonuç ve Gözlemler

Beyin karmaşık ve gizemli bir organ olmaya devam ediyor. Bilim adamları her gün beyin hakkında daha fazla bilgi bulsalar da, bilmediğimiz çok şey var. Bu, Connectome projesinin bu denli önemli olmasının sebeplerinden biri. Amaç beyin fonksiyonunu ve sinirsel bağlantıları netleştirmek için mevcut en iyi teknolojiyi kullanmak. Bu yeni bilginin birçok zihinsel bozukluğun yok edilmesine yardımcı olacağı umut edilmektedir.

Günümüzde bilim adamları, şizofreni gibi birçok zihinsel bozukluğun konektopatiler olduğunu biliyor. Bu, hastalığa neden olan anomalinin beynin “kablo sisteminde” olduğu anlamına gelir. Bilim adamları insan beyninin bir haritasını oluşturabilir ve yapısal çerçevesini anlayabilirlerse, epilepsi gibi hastalıkları tedavi edebilirler.

Son olarak, eğer Connectome projesi hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, bu bağlantıyı ziyaret ederek “Gri madde hacimlerinin kısmi korelasyonlarını kullanarak insan beyninin anatomik yapısal ağ analizi” isimli ve Anand A. Joshi, Shantanu H. Joshi, İvo D. Dinov, David W. Shattuck, Richard M. Leahy ve Arthur W. Toga’nın katıldığı konferans yayınındaki bağlantı matrisinden elde edilen verileri yorumlayan etkileşimli bir görüntüleyiciyi izleyebilirsiniz.

  • 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.