Interneti ülesehitus on spikriks ajukahjustuste seletamisel
Tegemist on võrgustikuteooriaga, millega loodetakse ära seletada, miks on peaaegu võimatu ennustada ajukahjustuse ulatust. Võib juhtuda, et kasvaja või insult haarab vaid pisikese osa ajust, ent kahjustused on pöördumatud. Teisalt võib mõni kasvaja hõlmata suure osa neuronite võrgustikust, jättes inimese lõpuks siiski oluliste ajukahjustuseta, kirjutab Horisont.
Indiana ülikooli teadlased on loonud 1600 simuleeritud neuronist koosneva mudeli ja testinud sellega erinevaid ühendusi. Inimaju tegevusele lähedasimaks lahenduseks on osutunud võrgustik, kus neuronite vahel on nii otsesed kui ka pikemad ühendused, mille tulemusel kujunevad erilised sõlmpunktid, mis on ühenduses paljude neuronitega.
Neuroloogilisi mustreid üritavad kaardistada paljud töörühmad. 2010. aastal alustas näiteks USA-s tegevust eriprojekt (Human Connectome Projects), mille eelarve on 30 miljonit dollarit ja ellukutsujaks USA riiklikud terviseinstituudid (National Institutes of Health, NIH). Nende töö aluseks ongi viidatud neuronivõrgustik, mis loodud Indiana ülikoolis koostöös Lausanne’i ülikooli teadlastega. Selle kaardistamisel on kasutatud difusioon-tensorkuvamist, mis on võimaldanud konstrueerida kogu ajukoort hõlmava ühenduste skeemi.
Neuronivõrgustiku analüüsi põhjal oletavad teadlased, et just võrgustiku sõlmpunktid võimaldavad ajul informatsiooni kiiremini töödelda. Ja mitte ainult. Mitmeid variante läbi proovides leiti, et kui lülitada välja üksikute ühendustega, kuid suur ajupiirkond, ei mõjuta see võrgustiku toimimist märgatavalt. Kui aga välja lülitada rohkete ühendustega sõlmpunkt, muutub kogu võrgustiku talitlus.
Neuroteadusele on käe ulatanud ka matemaatikud. Dartmouthi kolledži teadlased on alustanud aju võrdlemist börsiga, selgitades mõlemat kui väikeste ühikute – neuronite ja maaklerite – organiseerumist laiemasse võrgustikku. Alustanud New Yorgi börsi võrgustiku kaardistamisest, analüüsivad nad nüüd sama meetodiga ka inimaju. Esialgu on tähelepanu keskmes puhkava aju ja börsi sarnasused. Ajakiri Scientific American kirjutab, et kui vastav mudel töötab, suudaksid teadlased ennustada, mis toimub inimese ajus, kui talle näidatakse mingit konkreetset pilti.
Dartmouthi kolledžist pärineb ka soovitus võrrelda ajutegevust internetiga. Teadlased on soovitanud võtta aluseks kommunikatsiooniprotokollid ja domeenid, sest nende hinnangul aitavad need internetile iseloomulikud struktuurid seletada ka ajutegevust. Veelgi enam – internetile iseloomulik pakettkommutatsiooni tüüpi andmeedastus on uurijate hinnangul iseloomulik ka ajutegevusele.
Kommenteerib Tartu ülikooli närvikliiniku neuroloogia dotsent PILLE TABA: „Närvisüsteem ja peaaju selle osana on kindlasti kõige komplitseeritum ja ka huvitavam elundsüsteem. Sünnimomendiks on aju arenenud nii kaugele, et kindlustada organismi eluks vajalik funktsioneerimine – meil on olemas miljardid neuronid ehk närvirakud. Inimaju edasine areng elu jooksul põhineb mitte rakkude lisandumisel, vaid uute seoste tekkimisel, st võrgustiku arenemisel.
Teadlastele on alati huvi pakkunud, kuidas aju toimib ja millised on haiguste mehhanismid. Praeguseks on sellest ka üsna palju teada – juba 150 aastat tagasi kirjeldas Pierre Paul Broca kõnehäiret ja seostas seda kindla ajukoore osa kahjustusega. Teada on ajukoore piirkondade jaotus vastavalt funktsioonidele (liigutamine ehk motoorika, tundlikkus, nägemine, kuulmine jne) ning ka impulsside liikumise teed ehk juhteteed, mida on võimalik ka nähtavaks teha funktsionaalse magnetresonantstomograafia (fMRT) abil.
Ajutegevuse modelleerimine – soov mõista neuronite ja nendevaheliste ühenduste võrgustikku ning tekitada samasugune mudel – on alati olnud huvipakkuv teema. Olen küll arvamusel, et loodus on osanud teha nii keeruka süsteemi, millest meil täielikku arusaamist veel ei ole ja seetõttu kahtlen ka funktsioneeriva mudeli võimalikkuses. Ei saa unustada, et lisaks ajukoorele ja sellega seotud juhteteedele on olemas ka koorealused struktuurid, mille funktsioneerimine on isegi keerulisem, ja et impulsside liikumist ajus mõjutavad keemilised ained, mis kas hõlbustavad või pidurdavad informatsiooni ülekannet ja muudavad närviimpulsside liikumise keerukamaks, kui see ehituslikult välja paistab. Lisaks on veel nn mittespetsiifilised süsteemid – inimese närviprotsesse mõjutavad mitmed muud tegurid, nagu emotsioonid, afektiivsus, mällu talletatud informatsioon. Inimaju oma miljardite neuronitega on kindlasti keerukam süsteem kui mõnedele tuhandetele neuronitele ehitatud mudelid.
Matemaatikute võrguteooriad on huvitavad ja võivad aidata lähendada meid arusaamisele neuronite võrgustiku funktsioneerimisest, aga samas on raske uskuda, et nende baasil oleks võimalik aju tervenisti kaardistada. Arvan, et eluslooduse funktsioneerimisel on komponente, mida on matemaatiliste teooriate abil keeruline modelleerida. Samas tunnetan, et praegu me ju veel ei tea, milliste võimalusteni teaduse areng viib.”
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!