O echipă ştiinţifică americano-elveţiană, compusă din cercetători de la Spitalul universitar al cantonului elveţian Vaud şi de la ªcoala politehnică federală din Lausanne a reuşit să cartografieze prin metode neinvazive conexiunile structurale din creierul uman, la scară macroscopică. În 1993, co-descoperitorul structurii moleculei de ADN,
scria că este ruşinos faptul că ştiinţa neurologiei face progrese din ce în ce mai rapide, fără a avea o hartă a conexiunilor din creier, care să permită o imagine clară a funcţionării vastei reţele neuronale. Această lacună a fost eliminată în momentul când echipa americano-elveţiană a reuşit prin metode neinvazive să elaboreze prima hartă de înaltă rezoluţie a conexiunilor structurale din creierul uman, la scară macroscopică, structură denumită ”conectom”, trimitere la ”genom”, termen care desemnează ansamblul materialului genetic al unui individ. Rezultatele cercetării sunt publicate în revista PLoS Biology şi deschid câmpuri de explorare în scopul mai bunei înţelegeri a patologiei unor boli precum epilepsia sau schizofrenia. Savanţii au realizat modele neuro-informatice ale conexiunilor existente în cortexul cerebral la animale precum pisici sau şobolani, în timp ce experienţe vechi deja de un secol au reuşit, prin folosirea de coloranţi, să furnizeze o imagine de bază a organizării creierului uman. Însă descrierea finei pânze de păianjen formate din cele 100 de miliarde de neuroni şi bilioanele de conexiuni ale acestora este o sarcină imposibilă, dacă este să ne gândim că un astfel de studiu, realizat pe o râmă, al cărei sistem nervos conţine 300 de celule, a durat un deceniu.
Din fericire însă, sistemul nervos uman este în aşa fel organizat încât unele conexiuni sunt redundante, afirma Patric Hagmann, medic secundar la departamentul de radiodiagnostic şi radiologie de la spitalul din Lausanne şi autorul numărul unu al studiului. Acest lucru face posibilă studierea conexiunilor unor fibre neuronale groase de unu sau doi milimetri în locul unor celule separate, ceea ce echipa sa a şi făcut, utilizând metoda imagisticii cu rezonanţă magnetică nucleară (RMN). Din anii '90, această tehnică non-invazivă şi neiradiantă permite detectarea activităţii cognitive a zonelor cerebrale. Dat fiind că încă tot nu s-a reuşit să se înţeleagă rolul subiacent al structurilor anatomice cerebrale în generarea acestei activităţi, s-a recurs la o versiune şi mai sensibilă a metodei şi anume imagistica cu spectru de difuziune (DSI).
Pentru a explica fenomenul, Hagmann a folosit o metaforă gastronomică, invitând pe cei interesaţi să-şi imagineze macaroane în apă. Moleculele lichide circulă în interiorul acestor mici tuburi de paste făinoase şi difuzează mai mult în direcţie longitudinală decât laterală. Neuronii şi prelungirile lor, axonii, funcţionează într-o manieră similară, lăsând să circule şi ei molecule de "apă". În acest fel se poate cuantifica difuzia apei cu ajutorul metodei DSI şi deci traiectoria pachetelor de informaţii transmise de neuroni. Interesul este mai puţin legat de orientarea axonilor şi mai degrabă de a şti care arii cerebrale sunt cele mai folosite. Pentru a afla acest lucru cortexul este divizat în mici careuri de 1,5 centimetri pătraţi, fiind măsurată densitatea conexiunilor între aceste arii. Pentru a studia proprietăţile globale ale arhitecturii cerebrale se aplică instrumente matematice sofisticate, provenite din zona telecomunicaţiilor.
În mod surprinzător, în creierul fiecăruia din cei cinci subiecţi examinaţi se găsea o structura înalt conectată, nucleul conexiunilor aflându-se în regiunea mediană posterioară a creierului, încălecând cele două emisfere, aşa cum arăta Olaf Sporns, coresponsabil pentru acest studiu la universitatea din Indiana (California), şi unul din părinţii noţiunii de ”conectom”, împreună cu Hagmann. În această regiune este localizat aşa numitul ”default network” (reţea standard în traducere aproximativă), o zonă mai puţin activă atunci când este vorba de solicitarea creierului pentru operaţiuni mentale dar care utilizează în mod paradoxal mai multă energie metabolică decât un organ în repaos, fără a se descoperi până acum cauza acestui fenomen. Un lucru care i-a intrigat pe cercetători a fost corespondenţa dintre harta conexiunilor şi imaginea RMN a acestei reţele standard, motiv care a dus la continuarea cercetărilor. Ideea era aceea de a aplica în cazul hărţilor de conexiuni cerebrale descoperite la un individ modele informatice ale activităţii neuronale, pentru a simula rezultatul unei măsurători realizate prin RMN-ul funcţional clasic. Rezultatele preliminare arată faptul că există o corelare mai degrabă bună între simulare şi realitate, afirma Hagmann. Potrivit acestuia, aceste studii reprezintă un pas enorm către o mai bună înţelegere a creierului, ele sugerând că structura reţelei de conexiuni nervoase defineşte funcţionalităţile creierului, lucru la prima vedere evident, dar care trebuie demonstrat.
Ambiţia cercetătorilor de la Lausanne şi din alte părţi, în acest nou domeniu ştiinţific denumit ”conectomie”, este aceea de a extinde cercul subiecţilor analizaţi pentru a descoperi în hărţile de conexiuni cerebrale particularităţi ce ar putea fi puse în legătură cu unele stări patologice precum autismul, epilepsia sau schizofrenia. Savanţii intenţionează să observe funcţionarea creierului în diferite stadii ale dezvoltării individului pentru a vedea cum evoluează conexiunile din creier în cursul dezvoltării organismului şi procesului de îmbătrânire, adăuga Hagmann. /Rompres/
