Millioner af dollars til kortlægning af menneskets hjerneforbindelser

Det fleste har hørt om det humane genomprojekt, der i år 2000 offentliggjorde det første kort over menneskets samlede genetiske kode på tre milliarder basepar. Nu, ti år efter denne bedrift, har hjerneforskere fra 33 institutioner i USA, England, Tyskland og Italien fået 30 millioner dollars fra det amerikanske National Institutes of Health (NIH) og givet hinanden håndslag på at gå efter en mindst lige så stor milepæl: i løbet af fem år at kortlægge det samlede netværk af neuroner i menneskets hjerne. Det, de kalder det humane 'connectome'.

Der venter en gigantisk opgave. Et menneskeligt 'connectome' indeholder cirka 100 milliarder neuroner. Hver enkel af neuronerne har i gennemsnit 7.000 synaptiske forbindelser til andre neuroner, og i alt regner man med, at der findes 100-500 billioner (1012) synapser i en voksen menneskehjerne. Antallet af mulige forbindelser er altså svimlende.

Man ved ikke, hvad disse forbindelser i alt repræsenterer. Måske er vores hukommelse lagret som konkrete forbindelser eller som aktivitetsmønstre i netværket. Forskerhold fra Washington University i Minnesota vil scanne 600 tvillingepar og deres børn fra 300 familier. Hovedvægten vil i starten blive lagt på at undersøge cerebral cortex, hvor de fleste komplekse hjernefunktioner foregår.

Til formålet vil forskerne bruge MR-scanninger og magnetoencephalografi, der kan se de meget hurtige mønstre af aktivitet i hjernen. En gruppe af forskere fra Harvard og University of California Los Angeles vil desuden udvikle nye MR-scanningsteknologier kaldet diffusion spectrum imaging (DSI), som giver specifikke informationer om cellestrukturer, samt hvile- og opgave-relateret funktionel MRI. DSI giver en langt højere opløsning og multidimensionale billeder, der gør det muligt at se de forskellige orienteringer af flere neurale fibre, som krydser hinanden i det samme tredimensionelle område.

Vigtigt bliver det også at kunne sammenligne de neuronale data med adfærds- og genetiske data hos henholdsvis enæggede og tveæggede tvillinger. På den måde håber man at kunne måle den relative effekt af de genetiske, miljømæssige og adfærdsmæssige parametre i et menneske og få en forståelse for deres indbyrdes afhængigheder. Connectomet vil også kaste bedre lys over den præcise måde, hvorpå netværket i hjernen er opbygget - dvs. i hvor høj grad den arbejder modulært og hvordan forbindelserne vekselvirker.

»Vi har planer om et fælles angreb på en af de største videnskabelige udfordringer i det 21. århundrede,« siger en af projektets ledere, David van Essen fra Washington University, i en pressemeddelelse:

»Det humane connectome-projekt vil have en transformativ indvirkning på forskningen, og bane vejen for en detaljeret forståelse af, hvordan vores hjernestrukturer ændrer sig i løbet af livet, og hvordan de adskiller sig hos folk med psykiatriske og neurologiske sygdomme.«