Aivoverkosto

Aivoverkosto on aivojen neuronien ja aivopiirien välinen verkosto, joka mahdollistaa tiedon käsittelyn, havainnoinnin ja käyttäytymisen säätelyn. Sen tutkimus kattaa sekä rakenteelliset yhteydet että toiminnallisen yhteistoiminnan.

Rakenteellinen verkosto kuvaa aivoalueiden fyysisiä yhteyksiä, kuten valkean aineen ratoja, joita havainnointiin käytetään diffuusiomagneettikuvauksen (diffusion MRI, DTI) ja tractographyn avulla. Toiminnallinen verkosto kuvaa alueiden välistä tilastollista yhteistoimintaa ajassa, ja sen havainnointi perustuu esimerkiksi fMRI-tietoihin tai EEG/MEG-tallenteisiin.

Verkkoja analysoidaan graph-teorian menetelmillä: solmukohtia (nodes) ja yhteyksiä (edges), sekä mittareita kuten asteen, klusteroitumisen kertoimet, hub-alueet, modularisuus ja pienen maailman ominaisuudet. Näin voidaan esimerkiksi kuvailla, miten aivot ovat organisoituneet ja mitkä alueet toimivat verkon keskipisteinä.

Esimerkkejä toiminnallisista verkostoista ovat default mode network (DMN) sekä useat tehtäväkohtaiset verkostot, jotka aktivoituvat eri kognitiivisten tehtävien aikana. Aivoverkostoissa voidaan nähdä dynaamista uudelleenjärjestäytymistä tehtävien mukaan sekä kehityksen ja ikääntymisen vaikutuksia.

Tutkimus aivoverkostojen kautta on keskeinen osa neurotieteitä ja psykiatria. Verkostohäiriöt liittyvät muun muassa Alzheimerin tautiin, autismiin, skitsofreniaan ja masennukseen, ja verkostoanalyysi tarjoaa potentiaalisia biomarkkereita sekä hoitostrategioita.