Mapování lidského konektivomu nabízí jedinečnou příležitost porozumět kompletním detailům nervové konektivity (Sporns et al., 2005, Wedeen et al., 2008, Hagmann et al., 2007). Projekt Human Connectome Project (HCP) je projekt, jehož cílem je sestavit mapu kompletních strukturálních a funkčních nervových spojení in vivo v rámci jednotlivce i mezi jednotlivci. HCP představuje první rozsáhlý pokus shromáždit a sdílet data v takovém rozsahu a podrobnosti, aby bylo možné zahájit proces řešení hluboce zásadních otázek týkajících se anatomie a variability lidských spojení.
Human Connectome Project Pamphlet (web-resolution)
USC-Harvard Consortium
Spolupráce mezi Laboratory of Neuro Imaging a Martinos Center for Biomedical Imaging v Massachusetts General Hospital, se vyvíjí HCP s cílem využít pokročilé metody neurozobrazování a vybudovat rozsáhlou informatickou infrastrukturu pro propojení těchto dat a modelů konektivity s podrobnými fenomickými a genomickými daty, přičemž se vychází ze stávajícího multidisciplinárního a kolaborativního úsilí, které v současné době probíhá. Ve spolupráci s konsorciem HCP se sídlem na Washingtonově univerzitě v St. Louis poskytneme neurovědecké komunitě bohatá data, základní zobrazovací protokoly a sofistikované nástroje pro analýzu konektivity.
The Human Connectome Project je pětiletý projekt sponzorovaný šestnácti složkami Národního ústavu zdraví, rozdělený mezi dvě konsorcia výzkumných institucí. Financování konsorcia Harvard/MGH-USC je zajištěno prostřednictvím grantu U01-MH93765. Přehled konsorcií naleznete v dokumentu NIH Blueprint Human Connectome.
Metody
HCP využívá klíčové vědecké oblasti, které společně přinášejí soustavné uvolňování stále podrobnějších konektivomických dat a nástrojů. Zaprvé jsme začali shromažďovat data pro uvolnění velmi rozsáhlého existujícího souboru konektivomických, behaviorálních a genomických dat, včetně rozsáhlé studie vzorků u dvojčat MZ/DZ, podpoří širokou účast širší výzkumné komunity na HCP. Tato bohatá data nám také umožní kvantifikovat genetickou (Chiang et al., 2009) a behaviorální variabilitu drah vláken bílé hmoty a funkční korelace pro analýzu celou komunitou a pomohou definovat optimalizovanou metodiku pro sběr definitivního souboru konektivomových dat pomocí DSI (V. J. Wedeen, 2005). Současně pracujeme na zdokonalení a optimalizaci prostorového a funkčního rozlišení našich technik neurozobrazování konektivomu, výsledky obou cílů pak využijeme při získávání optimalizovaných dat HCP, která budou sdílena s komunitou v průběhu získávání dat. Kromě toho naše úsilí v oblasti konektivomu zahrnuje získání neurozobrazovacích dat s vysokým rozlišením u malé podskupiny vzorků celého mozku ex vivo, jakož i podrobnou chemo- a cyto-architektonickou analýzu a planární polarimetrii těchto vzorků, což nám umožní prozkoumat korelaci mezi cytoarchitekturou a konektivomem (Burgel et al., 2006) a také pomůže validovat naše výsledky in vivo. Po celou dobu budeme průběžně budovat a zdokonalovat životně důležitou infrastrukturu na podporu analýzy, tvorby databází a dotazování a rozsáhlého šíření našich dat a informatických nástrojů.
Výsledky
Tento projekt v současné době pracuje na dosažení následujících cílů: 1) vyvinout sofistikované nástroje pro zpracování vysokoúhlové difúze (HARDI) a difúzního spektra (DSI) od normálních jedinců, které poskytnou základ pro podrobné mapování lidského konektivomu; 2) optimalizovat pokročilé technologie vysokoúhlového zobrazování a neurokognitivní testy pro mapování lidského konektivomu; 3) shromáždit konektivomické, behaviorální a genotypové údaje pomocí optimalizovaných metod u reprezentativního vzorku normálních jedinců; 4) navrhnout a zavést robustní, webovou informatickou infrastrukturu, 5) vyvinout a šířit materiály pro získávání a analýzu dat, vzdělávání a školení.
Závěry
Prostřednictvím tohoto komplexního projektu mapování bílé hmoty poskytneme neurovědecké výzkumné komunitě nový zdroj pro konektivomiku, který bude mít významný dopad pro naše lepší pochopení bohaté neuroanatomické propojenosti lidského mozku.
BURGEL, U., AMUNTS, K., HOEMKE, L., MOHLBERG, H., GILSBACH, J. M. & ZILLES, K. (2006) White matter fiber tracts of the human brain: three-dimensional mapping at microscopic resolution, topography and intersubject variability. Neuroimage, 29, 1092-105.
CHIANG, M. C., BARYSHEVA, M., SHATTUCK, D. W., LEE, A. D., MADSEN, S. K., AVEDISSIAN, C., KLUNDER, A. D., TOGA, A. W., MCMAHON, K. L., DE ZUBICARAY, G. I., WRIGHT, M. J., SRIVASTAVA, A., BALOV, N. & THOMPSON, P. M. (2009) Genetics of brain fiber architecture and intellectual performance. J Neurosci, 29, 2212-24.
HAGMANN, P., KURANT, M., GIGANDET, X., THIRAN, P., WEDEEN, V. J., MEULI, R. & THIRAN, J.-P. (2007) Mapování strukturálních sítí celého mozku pomocí difuzní MRI. PLoS ONE, 2, e597.
SPORNS, O., TONONI, G. & KOTTER, R. (2005) The human connectome: A structural description of the human brain (Strukturální popis lidského mozku). PLoS Comput Biol, 1, e42.
V. J. WEDEEN, P. H., W.-Y. I. TSENG, T. G. REESE A R. M. WEISSKOFF. (2005) Mapování komplexní architektury tkání pomocí difuzního spektra magnetické rezonance . Mag. Res. Med., 54, 1377-86.
WEDEEN, V. J., WANG, R. P., SCHMAHMANN, J. D., BENNER, T., TSENG, W. Y., DAI, G., PANDYA, D. N., HAGMANN, P., D’ARCEUIL, H. & DE CRESPIGNY, A. J. (2008) Difuzní spektrum magnetické rezonance (DSI) traktografie křížících se vláken. Neuroimage, 41, 1267-77.