Tässä blogikirjoituksessa tutkimme, voiko konnektomi – aivojen hermoyhteyksien verkosto – auttaa paljastamaan ihmismielen, muistin ja persoonallisuuden salaisuudet.
Siitä lähtien, kun ihmiskunta tuli tietoiseksi mielen olemassaolosta, olemme lakkaamatta pyrkineet ymmärtämään sitä. Tästä pyrkimyksestä kehittyi akateeminen tieteenala nimeltä mielen filosofia, joka on tutkinut henkisten ilmiöiden ja fyysisen kehon välistä suhdetta. Keskeinen kysymys tässä tutkimuksessa on, ovatko keho ja mieli yksi vai erilliset kokonaisuudet. Esimerkiksi Descartes kannatti mieli-ruumis-dualismia väittäen, että ihmiset ovat olentoja, joissa fyysinen keho ja mieli esiintyvät rinnakkain erillisinä kokonaisuuksina. Vaikka hän menettikin vakuuttavuuttaan tarjoamalla hieman epämääräisen vastauksen – että nämä kaksi ainetta ovat vuorovaikutuksessa käpylisäkkeessä – kysymykseen "Miten sitten erilainen keho ja mieli voivat olla vuorovaikutuksessa?", hänen työnsä on merkittävä siinä mielessä, että se merkitsi vakavan ja systemaattisen keskustelun alkua ihmismielestä, aiheesta, josta on keskusteltu antiikin ajoista lähtien.
Myöhemmin tieteellinen kehitys paljasti, että aivot toimivat sekä ihmisen fyysisen että henkisen toiminnan keskuksena. Aivotutkijoiden tavoitteeksi tuli myöhemmin ymmärtää hermostoa kokonaisuutena, mukaan lukien aivot, ja tunnistaa aivojen henkiseen toimintaan vaikuttavat tekijät. Varhaisiin teorioihin vaikutti frenologia, tieteenala, joka pyrki päättelemään ihmisen persoonallisuutta ja psykologisia piirteitä kallon muodosta. Tuolloin frenologia kannatti rinnakkaista teoriaa, jossa väitettiin, että kallon analysointi voisi paljastaa aivokuoren rakenteen. Tämän teorian perusteella aivoja tutkineet tutkijat väittivät tuolloin, että aivojen koko vaikuttaa ihmisen henkiseen toimintaan. He jopa tuottivat kokeellisia tuloksia, jotka viittasivat aivojen koon ja älykkyyden väliseen yhteyteen; tämä oli kuitenkin vain "korrelaatio" eikä todistanut, että suuremmilla aivoilla varustetuilla ihmisillä välttämättä olisi suurempi älykkyys. Myöhemmin tutkijat tunnistivat frenologian rajoitukset ja siirsivät huomionsa aivojen kokonaiskoosta niiden lokalisaatioon ehdottaen hypoteesia, jonka mukaan tietyt aivojen alueet suorittavat erillisiä toimintoja. Useat tapahtumat vaikuttivat tämän hypoteesin kehitykseen. Yksi tällainen tapaus koski rakennustyöläistä, joka selvisi kallon lävistyksestä raudoitusraudalla, mutta jonka persoonallisuus muuttui niin rajusti, että hänestä tuli täysin eri ihminen. Lisäksi tätä hypoteesia tukevaan tutkimukseen kuuluivat ranskalaisen kirurgin Paul Brocan löytämä "Brocan alue", joka tutki potilasta, joka ei pystynyt puhumaan sujuvasti, mutta jolla oli normaalit kielen ymmärtämis- ja puheentuotantomekanismit, sekä Carl Wernicken löytämä "Wernicken alue", joka hoiti potilasta, joka pystyi muodostamaan sanoja, mutta ei pystynyt yhdistämään niitä kontekstin luomiseksi. On kuitenkin tapauksia, joissa tällaisen tutkimuksen arvoa aliarvioidaan jonkin verran. Yksi tällainen esimerkki on lapsen toipuminen, jolle tehtiin leikkaus, jossa poistettiin toinen aivopuoliskoista. Lapset, jotka kärsivät usein epileptisistä kohtauksista, jotka olivat niin vakavia, että ne aiheuttivat äärimmäistä fyysistä ja henkistä heikkoutta, käyvät usein läpi tällaisia äärimmäisiä neurokirurgisia toimenpiteitä. Vaikka voisi olettaa, että he ovat täysin kykenemättömiä liikuttamaan poistetun aivopuoliskon vastakkaisella puolella olevaa kehon puolta, nämä lapset eivät ainoastaan pysty kävelemään, vaan saattavat jopa pystyä juoksemaan. Heidän älylliset kykynsä pysyvät suurelta osin muuttumattomina; itse asiassa kohtausten parannuttua heillä on joskus jopa parempia älyllisiä kykyjä. Tämä osoittaa, että aivoissa voi tapahtua toiminnallinen uudelleenjärjestely, ja uusi haaste on syntynyt: tiettyjen aivoalueiden toimintojen tutkimisen sijaan meidän on selitettävä, miten nämä toiminnot syntyvät ja miten toiminnallinen uudelleenjärjestely voi tapahtua.
Tämän aivotutkijoiden uuden haasteen ratkaisemiseksi ehdotettu teoria on ”konnektomiikan”. Konnektomi on kattava kartta neuronien – aivojen hermosolujen – välisistä yhteyksistä, ja sitä voidaan pitää eräänlaisena piirikaaviona. Konnektomiikan tutkijat selittävät, että kaikki ihmisen kokemukset ja ominaisuudet tallentuvat näihin hermoyhteyksiin ja ilmenevät niiden kautta. He ehdottavat, että tutkimalla ihmisaivojen konnektomia voimme paljastaa, miten muisti, persoonallisuus ja kyvyt tallentuvat ja hyödynnetään aivoissa. Tarkastellaan esimerkkiä konnektomiikan ymmärtämiseksi. Pyöräilykyvyn voidaan katsoa kehittyvän, kun pyöräilyyn osallistuvista lihaksista ja tasapainoon osallistuvista lihaksista vastaavat neuronit yhdistyvät niiden kokemusten ja muistojen perusteella, joita saamme pyöräilyä oppiessamme. Toisin sanoen neuronit muodostavat yhteyksiä ja vahvistavat niitä; jos emme aja pyörällä usein, nämä yhteydet heikkenevät ja voivat jopa järjestyä uudelleen. Lyhyesti sanottuna konnektotiikka on tutkimusala, joka selittää ihmisen fyysistä ja henkistä toimintaa neuronien yhdistymisen, vahvistumisen ja uudelleenjärjestäytymisen kautta. Connectomiikan kehittyessä tulevaisuudessa hermosoluyhteyksien prosessin ymmärtäminen voisi auttaa edistämään älykkyyttä, ja uudelleenjärjestelyä voitaisiin hyödyntää potilaiden kuntoutusprosesseissa.
