Tento blogový príspevok skúma, ako konektóm – sieť spojení medzi 86 miliardami neurónov – formuje naše myšlienky a emócie.
Naše telá sa skladajú z buniek. Máme približne 37.2 bilióna buniek a asi 86 miliárd z nich tvorí mozog. Tieto mozgové bunky sa nazývajú neuróny. Jeden neurón sa zhruba delí na tri časti: dendrit, telo bunky a axón. Dendrity prijímajú elektrické signály z iných neurónov. Telo bunky je, ako už názov napovedá, centrálnou časťou bunky. Axón prenáša elektrické signály prijímané dendritmi do iných neurónov. Tam, kde sa dva neuróny stretnú, sa nachádza štruktúra nazývaná synapsia. Napríklad, keď sa axón neurónu A stretne s dendritom neurónu B, medzi nimi existuje medzera nazývaná synapsia. Elektrický signál sa na konci axónu neurónu A premieňa na neurotransmiter, difunduje cez synaptickú medzeru a po dosiahnutí dendritu neurónu B sa opäť premieňa na elektrický signál. Jeden neurón je spojený s nespočetným množstvom ďalších neurónov. Dendrity neurónu A sa pripájajú k miliónom alebo desiatkam miliónov axónov a axón neurónu A sa pripája k rovnakému počtu dendritov. Aby sa konkrétny neurón aktivoval, musí prekročiť špecifický napäťový prah. Ak súčet elektrických signálov prijatých z viacerých iných neurónov prekročí tento prah, neurón sa aktivuje. Naopak, ak je napätie čo i len mierne nedostatočné, daný neurón nemôže prenášať žiadny elektrický signál do ďalších neurónov.
Konekcionizmus alebo teória konekómu je teória v kognitívnej vede, ktorá predpokladá, že všetky ľudské mentálne aktivity (myšlienky, emócie atď.) možno vysvetliť prostredníctvom konekómu. Čo je teda presne konekóm? Pravdepodobne ste už počuli slovo „genóm“. Genóm označuje kompletný súbor génov v organizme, ktoré určujú jeho vzhľad, metabolické aktivity a nespočetné množstvo ďalších vlastností. Napríklad analýza genómu človeka môže odhaliť pravdepodobnosť vzniku Alzheimerovej choroby. Ak genóm predstavuje všetky gény, konektom predstavuje všetky prepojenia medzi neurónmi. V ďalekej budúcnosti, keď technológia dostatočne pokročila, možno budeme schopní plne zmapovať, ako je všetkých 86 miliárd neurónov v ľudskom mozgu prepojených. Podľa teórie konekcionizmu by sme v tom čase mohli byť schopní čítať myšlienky človeka prostredníctvom jeho konekómu.
Súčasné metódy štúdia konektomu sú značne obmedzené. Jednoducho povedané: najprv sa odoberie časť mozgu a nakrája na extrémne tenké vrstvy. Potom sa každá z týchto nespočetných vrstiev umiestni pod mikroskop na analýzu a výsledné obrazy sa vložia do počítača. Počítač potom analyzuje a syntetizuje tieto početné dvojrozmerné obrazy, aby vytvoril trojrozmerný obraz. Preto sa na výskum konektomu v súčasnosti dajú použiť iba mozgy zosnulých jedincov. Neinvazívne skenovacie technológie, ako je fMRI, nie sú dostatočne sofistikované na rozlíšenie jednotlivých neurónov; dokážu len zhruba určiť, ktoré oblasti mozgu reagujú na špecifické podnety.
Aký je teda význam analýzy mŕtvych mozgov? Aby sme to pochopili, musíme rozpoznať dva aspekty mozgu a mysle. Prvý aspekt sa prejavuje v našom každodennom živote. Jedného dňa môžeme premýšľať o rôznych veciach a potom si zrazu pomyslieť, že musíme umyť riad. Môžeme obdivovať krásnu krajinu a potom nachádzať radosť pri sledovaní televíznej estrády; môžeme sa nahnevať a potom sa rýchlo potešiť. Zakaždým sa dráhy a vzorce elektrických signálov prúdiacich pozdĺž neurónov v našom mozgu neustále menia. Dá sa to prirovnať k tečúcej riečnej vode. Aby však riečna voda tiekla, musí existovať koryto rieky. Toto koryto rieky je konektóm. V porovnaní s rýchlosťou tečúcej vody je tvar koryta rieky pomerne konštantný. Podobne je konektóm relatívne konštantný v porovnaní s rýchlo sa meniacimi elektrickými signálmi. Aj keď sú naše emócie vrtkavé, každý má svoju vlastnú jedinečnú osobnosť. Túto osobnosť formuje konektóm každého jednotlivca. Okrem toho, vlastnosti, ktoré zostávajú v priebehu času do značnej miery nezmenené (napríklad spomienky z detstva), sú všetky ukotvené v konektóme, ktorý je ako koryto rieky. To neznamená, že konektóm zostane navždy úplne rovnaký. Rovnako ako koryto rieky eroduje a mení tvar s jej prúdením, mení sa aj náš konektóm. Keď študujeme svoje odbory, pozeráme estrády alebo sa hneváme, elektrické signály pretekajúce našimi neurónmi postupne menia tvar nášho konektómu. Inými slovami, tok elektrických signálov a konektóm interagujú. Práve v tomto sa konektóm výrazne líši od genómu. Genóm zostáva absolútne nezmenený od okamihu oplodnenia až do konca života jednotlivca. Konektóm sa však mení v dôsledku skúseností, a preto nie je taký deterministický ako genóm. Konektóm zahŕňa prírodu aj výchovu, čo mu dáva výhodu oproti genómu pri vysvetľovaní ľudských bytostí. Preto vznikla základná hypotéza konektómu: „Vy ste váš konektóm.“
