Das Konnektom ist ein vollständiger Plan neuronaler Verbindungen in einem Gehirn .
Die Herstellung und Untersuchung von Connectomen ist Connectomics . Im mikroskopischen Maßstab beschreibt es die Anordnung von Neuronen und Synapsen im gesamten oder einem Teil des Nervensystems eines Organismus. Auf einer "makroskopischen" Skala untersucht sie die funktionelle und strukturelle Konnektivität zwischen allen kortikalen Bereichen und subkortikalen Strukturen.
Es wird vom National Institute of Health der Vereinigten Staaten finanziert und versucht, eine Karte des Netzwerks menschlicher Gehirne von Erwachsenen mit guter Gesundheit zu erstellen .
Die Forscher verwenden auch das Tiermodell , insbesondere ein Insekt.
Ein Projekt bestand beispielsweise darin, alle neuronalen und synaptischen Verbindungen einer Modellspezies zu rekonstruieren ( C. elegans ). Partielle Konnome der Netzhaut der Maus und der primären visuellen Kortizes der Maus. Die von Bock und seinem Team erstellten Ergebnisse sind in offenen Daten verfügbar .
Die Steuerbarkeit komplexer Systeme war Gegenstand neuerer Studien, die einen neuen mathematischen Rahmen für die Untersuchung der Art der Verbindungen bieten, die wahrscheinlich zwischen der Struktur und Funktion biologischer, sozialer und technologischer Netzwerke bestehen. Bis 2016 waren diese Kontrollprinzipien theoretisch am besten bekannt, jedoch nur selten durch experimentelle Beweise für ihre Gültigkeit. Solche Beweise werden allmählich durch Experimente unter Verwendung des Fadenwurms Caenorhabditis elegans geliefert, bei denen die Wirkung der Laserablation bestimmter Neuronen auf das Bewegungsverhalten des Tieres beobachtet wird. Es wird besser möglich, eine bestimmte Anzahl von neuronalen Klassen bestimmten Bewegungen und Verhaltensweisen oder Funktionen zuzuordnen.
Im Jahr 2005 schlugen Dr. Olaf Sporns von der Indiana University und Dr. Patric Hagmann vom Lausanne University Hospital gleichzeitig und unabhängig den Begriff " Connectome " vor, um sich auf die Ebene neuronaler Verbindungen in einem Gehirn zu beziehen.
Dieses Wort ist direkt von den Bemühungen inspiriert, den genetischen Code des Menschen zu sequenzieren: ein Genom aufzubauen.
Die Connectomics (Hagmann, 2005) wurde als die Wissenschaft definiert, die sich mit der Assemblierungs- und Connectomes-Datenanalyse befasst. In ihrem Artikel von 2005 hat das menschliche Konnektom , eine strukturelle Beschreibung des menschlichen Gehirns, schreiben Sporns und Kollegen: „Um zu verstehen, wie ein Netzwerk funktioniert, muss man seine Elemente und Verbindungen kennen. Ziel dieses Artikels ist es, Forschungsstrategien zu diskutieren, um die Struktur eines Netzwerks von Elementen und Verbindungen, aus denen das menschliche Gehirn besteht, vollständig zu beschreiben. Wir schlagen vor, diese Daten "Connectome" zu nennen, und wir glauben, dass sie in der kognitiven Neurowissenschaft und Neuropsychologie von grundlegender Bedeutung sind. Das Konnektom wird unser Verständnis der aufkommenden funktionellen Prozesse aus Gehirnstrukturen dramatisch verbessern und neue Einblicke in die Mechanismen liefern, die das Gehirn verwendet, wenn Gehirnstrukturen beschädigt werden. ""
Ein optimales Konnektom wäre die genaue Abbildung der Verbindungen jedes Neurons, was technisch sehr zeitaufwändig und sehr teuer ist und die Speicherung und Verwendung einer großen Datenmenge erfordert. Ein menschliches Gehirn enthält mindestens 10 10 Neuronen, die durch 10 14 synaptische Verbindungen verbunden sind. Zum Vergleich: Die Anzahl der Basenpaare in einem menschlichen Genom beträgt 3 × 10 9 . Wir können uns Ansätze in verschiedenen Maßstäben vorstellen, die parallel gemacht wurden.