Sieć jest przedmiotem, który trafnie obrazuje system łączności układu nerwowego. Cechuje się on dynamiczną wymianą sygnałów, wzajemnym wpływem, koordynacją, przewidywaniem operacji. Architektura połączeń neuronalnych jest wysoce uporządkowana i jednocześnie bardzo złożona, gdyż składa się z różnych poziomów oddziaływania w układzie nerwowym. Stąd zaburzenia szlaku przekazywania impulsu wpływają na całą sieć i mogą być najlepiej opisane poprzez konektomiczne podejście.

Pierwszym organizmem z opisanym konektomem był C. elegans. Nicień ma 302 neurony, tworzące 5000 synaps chemicznych, 2000 płytek motorycznych i 600 połączeń szczelinowych. Opis tych elementów w II połowie XX w. zajął 13 lat. Pionierska praca prof. J. White „The structure of the nervous system of the nematode Caenorhabditis elegans” ukazała się 38 lat temu. Drugim organizmem o scharakteryzowanym konektomie jest muszka owocowa. W 2023 r. naukowcy z Uniwersytetu Johna Hopkinsa opublikowali pracę o konektomie larwy muszki owocowej, na który składa się 3016 neuronów, tworzących 548 000 połączeń. Konektom myszy opisujący połączenia nerwowo-mięśniowe w przestrzeni czasowej od urodzenia osobnika do osiągnięcia dorosłego wieku przedstawiono w 2021 r. przez naukowców z Uniwersytetu Harvarda.

Mapowanie ścieżek neuronalnych leży u podstaw funkcjonowania mózgu i warunkuje zachowanie człowieka. Od września 2010 r. trwa projekt Human Connectome Project (w skrócie HCP, tł. projekt poznania konektomu człowieka) organizowany przez Narodowe Instytuty Zdrowia w Stanach Zjednoczonych. Cele badawcze skupiają się na ustaleniu zależności, w jaki sposób takie czynniki, jak wiek, proces wzrastania, obecność chorób, wpływają na stale zmieniające się połączenia neuronalne w mózgu.

W pierwszej fazie realizacji projektu konsorcjum składające się z Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis oraz Uniwersytetu Minnesoty zmapowało obwody neuronowe ludzkiego mózgu u 1200 zdrowych osób dorosłych w wieku 22-35 lat przy użyciu najnowocześniejszych metod nieinwazyjnego neuroobrazowania. Drugi etap rozpoczęto w 2015 r. pod nazwą „Lifespan Connectome”. Poszerzono zakres wiekowy oraz liczebność badanych populacji zdrowych osób. Do pierwszej grupy wiekowej należały dzieci w wieku do 5 lat. Kolejną grupę stanowiły dzieci oraz młodzież w wieku 5-21 lat, a do ostatniej kategorii wiekowej należały osoby w wieku od 36. do powyżej 90. roku życia. Zbadano zmienność populacji ponad 3000 osób (w każdej grupie było 1200 uczestników) na terenie Stanów Zjednoczonych.

Rok wcześniej, przed wejściem w drugą fazę projektu, stworzono konsorcjum sześciu instytutów naukowych mających na celu rekrutację i badanie osób chorych. Spowodowało to powstanie 14 specjalistycznych projektów w latach 2015-2016. Dotyczyły one badania strukturalnych i funkcjonalnych cech konektomu w chorobie Alzheimera, padaczce, wadach wzroku, stanach lękowych oraz depresji u młodzieży. Ważnym celem opisanych prac szczegółowych było określenie różnic w połączeniach mózgowych w chorobach psychicznych i neurologicznych. Jednostki koordynujące działania w HCP tworzą repozytorium projektu, udostępniają analizy i sprawują funkcję doradczą.

O zaawansowanym poziomie technicznym w HCP świadczy fakt, że przy współpracy ze Szpitalem Ogólnym w Massachusetts, Uniwersytetem Harvarda oraz Uniwersytetem Kalifornijskim w Los Angeles na potrzeby wyspecjalizowanego neuroobrazowania skonstruowano nowy skaner rezonansu magnetycznego, który został zoptymalizowany pod kątem pomiaru danych do badań konektomu. Warto też dodać, że po pierwszych opublikowanych wynikach projektu pojawiło się ponad 100 nowych publikacji.

Z poznaniem ludzkiego konektomu wiązane są nadzieje na odkrycie nowych metod diagnozowania i leczenia chorób neurologicznych oraz zrozumienia sygnałów elektrycznych, które są generowane przez myśli, uczucia i warunkują zachowania człowieka. Śledzimy informacje o wynikach poszczególnych faz projektu.