VI.2 Das menschliche Konnektom

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Olaf Sporns

Patric Hagmann

Die linke Abbildung zeigt ein Präparat eines menschlichen Gehirns, das von Eugen Ludwig und Josef Klingler bei einer Autopsie hergestellt worden ist. Das Präparat offenbart wichtige anatomische Merkmale des Gehirns, aber es zeigt nicht die Verbindungen innerhalb des Gehirns. Auf der rechten Seite ist eine vollständige Karte der wichtigen anatomischen Verbindungen, die die einzelnen Bereiche der Großhirnrinde verknüpfen. Die Karte wurde von dem biomedizinischem Ingenieur und Neurowissenschaftler Patric Hagmann im Jahre 2008 mithilfe von Daten, die er aus Kernspin-Tomografiebildern von einer lebenden Person erlangt hatte, erzeugt. In seiner Gesamtheit besteht das Gehirn aus 1011 Neuronen und 1015 synaptischen Verbindungen, und es wird geschätzt, dass die gesamten Leitungen des Gehirns Tausende von Meilen überspannen. Die Karte in der Mitte zeigt das menschliche Konnektom, das von dem kognitiven Computerneurowissenschaftler Olaf Sporns unter Verwendung von wissenschaftlichen Netzwerk-Tools erstellt worden ist. Die Netzwerkanalyse offenbart widerstandsfähige Small-World-Eigenschaften, die Existenz von mehrfachen Modulen, die an Knotenpunkten verbunden sind und einen strukturellen Kern, der aus einer Reihe von Gehirnbereichen besteht, die sehr stark vernetzt sind. Da mehrere Datensätze von verschiedenen Teilnehmern analysiert wurden, ist es klar, dass individuelle Konnektome einmalige strukturelle Merkmale aufzeigen, die die Unterschiede bei Wahrnehmung und Verhalten erklären dürften.

Translation by:

Markus Wagner

References:

Hagmann, Patric, Leila Cammoun, Xavier Gigandet, Reto Meuli, Christopher J. Honey, Van J. Wedeen, and Olaf Sporns. 2008. “Mapping the Structural Core of Human Cerebral Cortex.” PLoS Biology 6 (7): 1479-1493.

Sporns, Olaf. 2011. Networks of the Brain. Cambridge, MA: MIT Press.

Sporns, Olaf, and Patric Hagmann. 2008. The Human Connectome. Courtesy of Little, Brown and Company, Patric Hagmann, and Olaf Sporns. In “6th Iteration (2009): Science Maps for Scholars,” Places & Spaces: Mapping Science, edited by Katy Börner and Elisha F. Hardy. http://scimaps.org.

Acknowledgements: This exhibit is supported by the National Science Foundation under Grant No. IIS-0238261, CHE-0524661, IIS-0534909 and IIS-0715303, the James S. McDonnell Foundation; Thomson Reuters; the Cyberinfrastructure for Network Science Center, University Information Technology Services, and the School of Library and Information Science, all three at Indiana University. Some of the data used to generate the science maps is from the Web of Science by Thomson Reuters and Scopus by Elsevier. Any opinions, findings, and conclusions or recommendations expressed in this material are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views of the National Science Foundation.