2011, nr. 1 - Academia de Ştiinţe a Moldovei

86
NOŢIUNI DE CONECTIVITATE
ȘI REZULTATELE STUDIILOR DE
CONECTIVITATE ÎN EPILEPSIE
_______________________________________
A. Hanganu1,2 , S.A. Groppa1 , S. Groppa2 1Catedra de Neurologie, Neurochirurgie
și Genetică Medicală, Universitatea
„Nicolae Testemiţanu”, Chișinău, Moldova;
2Departamentul de Neurologie, Universitatea
„Christian-Albrechts”, Kiel, Germania
Căile fi brelor de substanţă albă formează reţeaua
comunicantă a creierului. Condiţia fi zică a unei
căi concrete va infl uenţa efi cienţa folosirii ei pentru
a transmite semnale între regiunile creierului și ar putea,
astfel, determina performanţa comportamentelor
care se bazează pe acea cale [1]. Astfel, este posibil ca
diferenţele individuale din structura substanţei albe să
coreleze cu variaţii în performanţa comportamentului
[2, 3]. În plus, schimbările din structura substanţei
albe pe parcursul timpului ar putea determina pierderi
sau amplifi cări ale performanţei comportamentale
datorită unei maladii, recuperări sau în timpul
unui proces de învăţare [4].
Cu toate că s-au efectuat multe încercări pentru
a elucida structura și funcţia sistemelor neuronale, la
moment nu există o hartă a structurii conectivităţii
reţelelor creierului pentru nici o specie, cu excepţia
nematodului Caenorhabditis elegans [5]. Sporns și colab.
au propus ca structura completă a conectivităţii
creierului unui organism să fi e numită ‘‘conectom’’, un
termen ales ca analogie la complexul de informaţie
genetică al întregului organism – genomul [6]. Știinţa
care se ocupă cu cartografi erea conectomului, cu
asamblarea și analizarea sistematică a conectivităţii
structurale a creierului ar putea fi , respectiv, numită
‘‘conectomica’’ [7].
Deoarece există multiple metode prin care conectivitatea
creierului poate fi măsurată și analizată
[10, 11], este necesar de a separa și a defi ni cele trei
categorii de bază ale sale: conectivitatea structurală,
funcţională și efectivă. Conectivitatea structurală descrie
o reţea fi zică de conexiuni, care poate corespunde
căilor de fi bre sau sinapselor individuale (de.ex., o
reţea de conexiuni anatomice). Într-un sens mai larg,
ea include caracteristicile biofi zice ale conexiunilor
structurale care sunt expresate în parametri precum
puterea sau efi cienţa conexiunii [12]. Conectivitatea
funcţională este descrisă ca un model de abateri de
la independenţa statistică dintre unităţile neuronale
distribuite și, de obicei, distanţate spaţial [13, 14].
Buletinul AŞM
Conectivitatea efectivă a fost descrisă ca reţeaua de
efecte cauzale ale unui sistem neuronal asupra altui
sistem [14, 15].
(A) Reprezentarea generală schematică a conectivităţii
anatomice corticale la macaca. Sakata, „Neurosci Res”,
2005 [8]. (B) Exemplu de grafi ce la diferite generaţii (numărul
generaţiei 1, 100, 500, 2000). Cercurile albastre
indică poziţia clusterelor, liniile verzi și roșii indică conexiunile
uni- și bidirecţionale. Clusterele sunt aranjate astfel
încât conexiunile să fi e asigurate la nivel minimal. Sporns,
„Behav, Brain Res”, 2002 [9].
Au fost efectuate câteva încercări de a cartografi
a conectivitatea structurală a creierului uman la
scara regiunilor cerebrale. Rezultatele arată că cortexul
cerebral este alcătuit din zone grupate (clustere)
de arii corticale dense și reciproc cuplate, care sunt
global interconectate, și că astfel de reţele corticale
de scară largă au unele caracteristici ale reţelelor de
tip „small-world” („lume mică”), inclusiv valori înalte
pentru coefi cienţii de grupare și lungime scurtă a
căilor [16, 17]. O analiză mai detaliată a modularităţii
sau a structurii comunităţii seturilor de date ale conexiunilor,
derivate din corelaţiile grosimii corticale, a
dezvăluit o suprapunere semnifi cativă între modulele
de reţea anatomică și sistemele funcţionale din cortex
[18]. Nivelul conexiunilor variază de la circuite locale
până la reţele interregionale de scară largă. Modelul
lor fi zic poate fi considerat ca fi ind relativ static la
scări temporale mai scurte (secunde până la minute),
dar poate fi plastic sau dinamic la scări temporale mai
mari (ore sau zile), de exemplu în timpul învăţării sau
dezvoltării [19].
Conectivitatea funcţională poate fi empiric măsurată
ca o corelaţie/covariată, o coerenţă spectrală
sau blocare de fază. Spre deosebire de conectivitatea
structurală, cea funcţională este foarte dependentă de
timp, de.ex. ea se schimbă la scări temporale care sunt
semnifi cante în raport cu perturbaţiile experimentale
și progresia temporală a stărilor cognitive. La nivelul
reţelelor cerebrale de scară mare ne putem aștepta ca
conectivitatea funcţională să se schimbe timp de sute
de milisecunde. Conectivitatea funcţională oferă o