الكنكتوم هو بناء خريطة شاملة للارتباطات و الاتصالات العصبية في الدماغ ، و هذا المصطلح حديث نسبياً و قد تم استخدامه لأول مرة عام ٢٠٠٥م من قبل الدكتور أولاف سبورنز و الدكتور باتريك هاغمان (كل بشكل مستقل) ، فإذا كان الجينوم يحدد من نحن كأجساد فإن الكنكتوم يحدد من نحن كأشخاص (مع وجود تداخل بالتأكيد).
ما هو مدى صعوبة بناء هذه الخريطة؟ و ماهي التقنيات المستخدمة في بنائها و هل هذه الخريطة ثابتة في جميع البشر و في الشخص الواحد على مر الزمان؟
هذه الأسئلة بالغة الأهمية و لنبدأ أولاً بالصعوبة؛ لقد تم بناء الكنكتوم الكامل لكائن حي وحيد حتى الآن و هي الدودة الاسطوانية Caenorhabditis elegans و ذلك لبساطة الجهاز العصبي لديها حيث يحتوي على 302 عصبونة (خلية عصبية) فقط ! والدماغ البشري يحتوي على 86 بليون خلية عصبية مرتبطة ببعضها بأكثر من مئة تريليون منطقة تشابك عصبية !! (الجينوم البشري يحتوي على ثلاث بلايين زوج من القواعد النيتروجينية).
وهذه الخريطة لتسهيل بنائها تم تقسيمها إلى ثلاث مستويات ‘مايكرو’ و ‘ميزو’ و ‘ماكرو’. الأول يكون على المستوى الخلوي – خلية بخلية – والأوسط يكون على مجموعة من الخلايا العصبية لا تتجاوز مساحتها بضع مئات من المايكرومتر (واحد من مليون من المتر)، و المستوى الثالث يكون على مستوى الميليمتر الواحد.
يبقى سؤال مهم و هو مدى استقرار هذه الوصلات العصبية، و الحقيقة أننا إلى الآن لا نملك (البناء المثالي) للدماغ البشري الذي يمكن القياس عليه و لكن يبدو من الأبحاث أن هذه الوصلات في حالة ديناميكية على المستوى الخلوي كما ظهر في أبحاث (بونهوفر و يوستي 2002م) والذى يبدو أن ديناميكية الارتباطات العصبية على المستوى الخلوي لا تؤثر في استقرارها على المستويات الوظيفية و والتركيبية العليا و إلا لكان الشخص يفقد الكلام في يوم و ويسترده في آخر و كذلك بالنسبة للحركة و الاحساس.التقنيات المتاحة حاليا لاتمام هذه الخريطة على المستوى الخلوي بدائية و جميعها تتطلب استئصالاً للنسيج و صبغه و فحصه بالمجاهر العادية و المشعة و الالكترونية ، و لكن هذه الطريقة تفشل في تتبع المسارات العصبية الممتدة لمسافات طويلة. في عام 2007م ثم تطوير صبغات مشعة خاصة لتمييز خلية عصبية معينة من بين جاراتها وسميت هذه الصبغة بقوس قزح الدماغ Brainbow لما تعطيه من ألوان جميلة (كما في الصورة في الأسفل).
وعلى المستويات العليا يتم استخدام تقنية الرنين المغناطيسي الانتشاري أو الارتشاحي الذي يعتمد على المعاوقة التي يواجهها البروتون أثناء عبوره المسارات العصبية، بالإضافة إلى التصوير المغناطيسي الوظيفي المعتمد على الأيض المتزايد وزيادة التروية الدموية في المنطقة النشطة ونسبة الدم المؤكسج وغير المؤكسج.
مشروع الكنكتوم البشري
هو مشروع ضخم يمتد إلى خمس سنوات ومدعوم بأكثر من ٣٠ مليون دولار من قبل المعهد الوطني للصحة بالولايات المتحدة الأمريكية، ويهدف إلى بناء أدق الخرائط الدماغية وأكثرها تفصيلاً على المستوى الأعلى (Macroscale).
ينقسم المسروع إلى مجموعتين: المجموعة الأولى تتكون من جامعتي واشنطن بسانت لويس ومينيسوتا وهدفها القيام بتصوير أدمغة 1200 شخص على أن يكون بينهم توائم متماثلة وغير متماثلة باستخدام أجهزة تصوير رنين مغناطيسي تصل قوة مجاله إلى ٤ و ٧ تسلا (أقوى بمرتين إلى أربع مرات من تلك الأجهزة الموجودة في المستشفيات) واستخدام أجهزة التخطيط المغناطيسي والكهربائي للمخ لبناء خريطة تشريحية ووظيفية للدماغ البشري. المجموعة الثانية تتكون من جامعة هارفارد ممثلة بمستشفى ماساشوستس العام وجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلس، ومهمة هذه المجموعة تطوير وتحسين تقنيات التصوير العصبي المستخدمة في بناء الكنكتوم.
للكنكتوم موقع مفتوح يسمح للمهتمين بالإطلاع على البيانات التي تم جمعها حتى الآن.
http://www.humanconnectomeproject.org/
http://www.humanconnectome.org/
http://www.openconnectomeproject.org/
|
معرض صور الكنكتوم
Open Connectome
موقع الكنكتوم للكائنات الأخرى |
Connectome
موقع الكونكتوم البشري الرسمي |
Relationships
الروابط بين مناطق الدماغ التي تم حصرها TED
عرض من “تيد” يتحدث فيه عالم الأعصاب سيونغ عن الكنكتوم |
Azevedo, Frederico AC, et al. “Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled‐up primate brain.” Journal of Comparative Neurology 513.5 (2009): 532-541
- آلية تطور والعلاج المحتمل لمرض التصلب الجانبي الضموري ALS - 11/11/2014
- اكتشاف الخلايا الممثلة لنظام تحديد المواقع في الدماغ - 24/10/2014
- الكنّكتوم: خريطة الدماغ الشاملة - 16/09/2013