Conectivitatea este cheia intelegerii creierului

Intelegerea creierului uman necesita descifrarea interconexiunilor cerebrale si a functionalitatii sale interactive, conform unui material publicat de LiveScience.

Creierul uman este o capodopera a interconexiunilor neuronale, pornind de la legaturile simple dintre neuroni individuali si pana la fibrele nervoase care strabat mari zone cerebrale. Eforturile de a intelege interconexiunile cerebrale sunt grupate generic sub numele de "conectom".

Interesul stiintific cu privire la intelegerea conectomului a crescut in ultima perioada de timp, apreciaza neurologul Henry Kennedy de la Institutul francez de cercetare a creierului si a celulelor stem.

"Este acceptat faptul ca intelegerea proceselor neuronale implica intelegerea structurii lor de baza", a precizat Kennedy pentru LiveScience.

Teoria dominanta in conectivitatea cerebrala, "Small World"

Pana recent, teoria dominanta cu privire la conectivitatea cerebrala a fost asa-numitul "model Small World". In societatea umana, acest model indica faptul ca grupurile sociale sunt puternic conectate si ca oricare doi indivizi sunt la doar "sase strangeri de mana" sau intalniri pentru a se cunoaste. Transpus in neurologie acest model ia in considerare doar relatia de conectare/neconectare dintre doua regiuni ale creierului si nu intensitatea sau distanta eventualei conexiuni.

Prin contrast, Kennedy si colegii sai sustin acum ca sistemul nervos central uman este o retea densa de conexiuni, in care 70% dintre regiunile cerebrale sunt conectate cu toate celelalte regiuni cerebrale. Daca revenim la analogia cu grupurile sociale, creierul este mai degraba ca o societate tribala, in care fiecare membru ii cunoaste si are relatii cu toti ceilalti membri ai comunitatii, insa anumiti membri, asa cum ar fi seful comunitatii, sunt mai influenti decat altii.

Folosind o noua baza de date cu privire la conectivitatea corticala - conexiunile care se produc in stratul exterior al creierului, acolo unde se nasc gandurile complexe - cercetatorii au descoperit ca intensitatea conexiunii dintre doua zone cerebrale scade odata cu cresterea distantei dintre ele.

Noua paradigma poate dezvalui modelul de conectare al creierului

Aceasta noua paradigma cu privire la modul in care diferite regiuni cerebrale sunt interconectate poate dezvalui intregul model de conectare al creierului, de la nivelul macro, al regiunilor cerebrale, pana la nivelul neuronilor individuali, a precizat Kennedy.

Insa conectivitatea creierului nu ofera decat o abordare incompleta. Creierul este un organ dinamic, iar modelele sale dinamice de activitate sunt cele care asigura bogatia si diversitatea cognitiei umane.

Pentru a dezlega misterul functionalitatii creierului, oamenii de stiinta recurg atat la abordari teoretice cat si la abordari experimentale, apeland deseori la imagistica sistemului nervos central. In particular, imagistica prin rezonanta magnetica functionala (fMRI) a jucat un rol major in neurologia cognitiva. Aceasta tehnologie este usor disponibila si le permite oamenilor de stiinta sa studieze creierul intr-un mod neinvaziv.

Abordarea generala, precizeaza neurologul Nicholas Turk-Browne de la Universitatea Princeton, este de a incerca sa identifici focarele de activare din creier unde activitatea este corelata de anumite procese in derulare, asa cum ar fi recunoasterea chipurilor.

"Am reusit sa facem niste importanti pasi inainte cu aceasta abordare, dar inca exista numeroase aspecte ale functionalitatii creierului care nu sunt contabilizate", a sustinut Turk-Browne pentru LiveScience.

Intr-unul dintre articolele stiintifice pe care le-a publicat, Turk-Browne explica faptul ca functiile cerebrale sunt distribuite in mai multe zone ale creierului si nu restranse intr-o singura regiune. Astfel, orice comportament complex necesita interactiuni intre aceste zone. Mai mult decat atat, aceste interactiuni depind de "starea cognitiva" a unei persoane - daca o persoana se gandeste la ce a mancat la micul dejun sau asculta opera, spre exemplu.

Pentru studierea creierului trebuie sa se aplice la informatica

Studierea creierului in complexitatea sa aparent infinita este problematica, iar pentru aceasta oamenii de stiinta trebuie sa apeleze la instrumentele informaticii, a mai precizat el.

Folosirea sistemului fMRI reprezinta o tehnica complexa pentru analiza creierului. Insa, prin definitie, aceasta metoda detecteaza activitatea metabolica din zonele cerebrale si nu direct conexiunile neuronale. Cele doua sunt corelate, insa exista un decalaj semnificativ de timp intre activitatea neuronala si semnalarea acestei activitati in diferite zone cerebrale, prin scanarea cu ajutorul tehnologiei fMRI.

Nu in ultimul rand, oamenii de stiinta pot afla multe despre creier din analiza procesului de invatare. Un aspect al functionalitatii cerebrale care este omis de majoritatea studiilor este diferenta dintre modul in care creiere diferite asimileaza informatii, cu tot cu schimbarile cerebrale rezultate.

"Incepem sa intelegem ca daca ne uitam la starea initiala a creierului, dinainte de invatare, putem prevedea modul in care creierul se va schimba in contextul invatarii", a comentat neurologul Robert Zatorre de la Universitatea canadiana McGill.

Zatorre si-a pus semnatura pe un articol care exploreaza intrebarea daca vorbirea si abilitatile muzicale sunt incorporate in structura creierului, sau daca pot fi invatate si implicit modificate.

"Noi inca nu stim daca aceste abilitati pot fi considerate niste conditii care exista doar in prezent, sau daca sunt niste trasaturi care exista de mult timp, probabil de la nastere. Exista dovezi care sustin ambele abordari", a declarat Zatorre pentru LiveScience.

Prin combinarea studiilor despre conectivitatea cerebrala intre diferite regiuni si, in ultima instanta, intre neuroni individuali, cu modele teoretice si studii psihologice asupra functionalitatii cerebrale, neurologii incep sa puna cap la cap piesele acestui coplesitor puzzle care este mintea umana - un puzzle care insa este departe de a fi complet.