แคตตาล็อกการเชื่อมต่อ

การทำแผนที่สมองมนุษย์เป็นเป้าหมายอันสูงส่ง แต่เป็นสิ่งที่ค่อนข้างชัดเจน มันเหมือนกับการสร้างแผนที่ของสหรัฐอเมริกา คุณสามารถแสดงขอบเขตทางการเมืองและที่ตั้งของเมือง หรือคุณอาจแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติทางภูมิศาสตร์เช่นภูเขาและแม่น้ำ หรือเส้นทางการขนส่งเช่นทางหลวงระหว่างรัฐและรางรถไฟ คุณอาจไปที่ Google Maps ตลอดทางและแสดงที่ตั้งของบ้านทุกหลัง

สมองมีความหลากหลายที่คล้ายคลึงกันของสเกล: ซีกโลกสองตัวของสสารสีเทาที่ซับซ้อนแต่ละตัวมีกลีบภูมิภาคสี่ตัวผ่านไปตามทางเดินของเส้นใยสสารสีขาวที่สื่อสารกับเซลล์แต่ละพันล้าน ดังนั้นบางแผนที่สมองจึงมุ่งเน้นไปที่การสรุปพื้นที่ทางกายวิภาคส่วนอื่น ๆ จะติดตามการเดินสายของสสารสีขาว แต่บางคนก็แบ่งสสารสีเทาออกเป็นผืนเล็ก ๆ และบันทึกกิจกรรมของพวกเขาในช่วงงานจิตที่แตกต่างกัน แต่ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ต้องการทำแผนที่ทุกอย่าง เป้าหมายสูงสุดของพวกเขาคือแคตตาล็อกของการเชื่อมต่อทั้งหมดระหว่างเซลล์และภูมิภาคของสมองทั้งหมดซึ่งเป็นแผนที่หลักที่เรียกว่า Connectome

มันเป็นงานที่น่าเกรงขามเทียบได้กับการระบุอาคารทุกหลังในประเทศและจากนั้นติดตามเส้นทางของทุกคนและรถยนต์ที่เดินทางระหว่างพวกเขา แต่การทำแผนที่การเชื่อมต่อทั้งหมดนั้นสัญญาว่าจะได้รับผลตอบแทนที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างมากนักวิจัยหลายคนกล่าวและมันจะเป็นสิ่งสำคัญในการใฝ่หาเป้าหมายที่ยิ่งใหญ่กว่าโดยประธานาธิบดีโอบามาเพื่อทำความเข้าใจว่าสมองคิดอย่างไรและเรียนรู้-SN: 5/4/13, p. 22--

“ ความคิดริเริ่มของสมองของประธานาธิบดีโอบามาเน้นการพิจารณาการเชื่อมต่อ” สกอตต์เอ็มมอนส์ของวิทยาลัยการแพทย์อัลเบิร์ตไอน์สไตน์ในนิวยอร์กกล่าว “ และเห็นได้ชัดว่าเราจะไม่สามารถเข้าใจระบบประสาทได้เว้นแต่เราจะรู้การเชื่อมต่อนี้”

William Newsome นักประสาทวิทยามหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด, COCHAIR ของสถาบันสุขภาพแห่งชาติที่จัดลำดับความสำคัญสำหรับโครงการของประธานาธิบดีเห็นด้วย

“ นี่คือสิ่งที่เราตีความเป้าหมายที่ครอบคลุมของความคิดริเริ่มของสมอง” นิวซัมกล่าว“ เพื่อทำแผนที่วงจรของสมองวัดรูปแบบที่ผันผวนของกิจกรรมไฟฟ้าและเคมีที่ไหลเวียนภายในวงจรเหล่านั้นและเพื่อทำความเข้าใจว่าการทำงานร่วมกันของพวกเขาสร้างความสามารถทางปัญญาและพฤติกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ของเรา”

ความท้าทายที่ดูเหมือนจะมีความคืบหน้าอย่างมาก นักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายถึงการเชื่อมต่อในสมองดั้งเดิมของพยาธิตัวกลมเล็ก ๆCaenorhabditis elegansตัวอย่างเช่น การศึกษาของมนุษย์ได้เริ่มทำแผนที่เส้นใยสสารสีขาวที่เชื่อมโยงทางร่างกายของสมองต่างๆ การสแกนสมองกำลังเปิดเผยว่าภูมิภาคใดทำงานร่วมกันในการซิงโครนัสซึ่งเป็นเบาะแสต่อไปเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อ

และการใช้ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายเครือข่ายนักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มรับรู้ว่าเซลล์สมองให้ความร่วมมืออย่างไรในการสร้างความคิดและพฤติกรรม ในความเป็นจริงคณิตศาสตร์เครือข่ายแสดงให้เห็นว่าข้อมูลเชิงลึกที่ลึกซึ้งเกี่ยวกับการเชื่อมต่อของสมองนั้นเป็นไปได้แม้จะไม่มีการแมปลิงก์ทั้งหมดสำหรับทุกเซลล์

ในที่สุดข้อมูลเชิงลึกดังกล่าวควรช่วยในการวินิจฉัยและรักษาโรคสมองจำนวนมากเช่นโรคจิตเภทซึ่งเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อที่ผิดพลาด “ มันได้รับการแนะนำ” เอ็มมอนกล่าว“ ความผิดปกติที่รุนแรงเช่นโรคจิตเภทและออทิสติกนั้นเป็นความจริงในการเชื่อมต่อ”

สมองที่เรียบง่าย

โดยหลักการแล้วการเชื่อมต่อของมนุษย์ประกอบด้วยการเชื่อมโยงทุกครั้งระหว่างเซลล์ประสาททุกตัวหรือเซลล์ประสาทในสมอง แต่แผนที่ที่สมบูรณ์เช่นนี้เป็นเทคโนโลยีที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ในขณะนี้ ด้วยประชากรเซลล์ประสาทที่มีประมาณ 85 พันล้านคนแต่ละคนยังคงมีการเชื่อมต่อนับพันการเชื่อมต่อประกอบด้วยเครือข่ายที่กว้างใหญ่ที่ไม่อาจหยั่งรู้ได้โดยมีลิงก์หลายร้อยล้านล้าน ดังนั้นในมนุษย์การวิจัย Connectome มุ่งเน้นไปที่การเชื่อมโยงระหว่างภูมิภาคสมองกายวิภาคหรือเพียงแค่เนื้อเยื่อสมองขนาดเล็ก โครงการ Human Connectome เปิดตัวโดยสถาบันสุขภาพแห่งชาติในปี 2010 แผนที่ส่วนของสสารสีเทาในระดับลูกบาศก์มิลลิเมตรขนาดของเม็ดเกลือประมาณ มันเหมือนกับถนนทำแผนที่ที่เชื่อมต่อเมืองและเมือง แต่ไม่สนใจถนนด้านข้างและบ้านแต่ละหลัง

ริ้วรอยเพิ่มเติมของความซับซ้อนแยกความแตกต่างระหว่างการเชื่อมโยงทางกายภาพผ่านสสารสีขาว (การคาดการณ์โทรศัพท์มือถือในไมอีลินที่สายไฟเข้าด้วยกัน) และการเชื่อมต่อที่ใช้งานได้ซึ่งระบุว่าบริเวณสมองนั้นทำงานพร้อมกันเมื่อทำงานเฉพาะ

โครงสร้างการเชื่อมต่อ

“ การเชื่อมต่อที่ใช้งานได้” นี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเชื่อมโยงทางกายภาพแน่นอน แต่ความซับซ้อนของสมองมนุษย์ทำให้ไม่สามารถติดตามความสัมพันธ์นั้นในระดับของเซลล์ประสาทส่วนบุคคล ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงค้นหาสิ่งทดแทนที่ง่ายกว่าเพื่อรับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการโต้ตอบของเซลล์ประสาท

สิ่งที่โปรดปรานสำหรับจุดประสงค์นี้คือCaenorhabditis elegansซึ่งมีสมองที่ง่ายที่สุดแห่งหนึ่งในชีวมณฑล ผู้ชายC. elegansมีเซลล์ประสาท 383 เซลล์ (กระเทยมีน้อยกว่า) ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดทำแคตตาล็อกเซลล์ประสาทของหนอนทั้งหมดและติดตามการเชื่อมต่อมากกว่า 2,000 ครั้งโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

หนอนและผู้คนแบ่งปันบรรพบุรุษร่วมกันโดยบอกว่าหนอนสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับการพัฒนาของสมองมนุษย์ แม้ว่าจะคั่นด้วย Eons of Evolution แต่เวิร์มก็ใช้สารเคมีของผู้ส่งสารมือถือเดียวกันและแสดงคุณสมบัติอื่น ๆ ที่เป็นที่รู้จักในมนุษย์เอ็มมอนส์ชี้ให้เห็นในเดือนพฤศจิกายนในการประชุมประจำปีของสมาคมประสาทวิทยาศาสตร์ ทั้งหนอนและสมองมนุษย์สามารถอธิบายได้เช่นโดยทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของเครือข่ายหรือที่รู้จักกันอย่างเป็นทางการว่าเป็นทฤษฎีกราฟ ในทฤษฎีกราฟเครือข่ายจะแสดงด้วยจุดที่เชื่อมต่อกับเส้น บรรทัดเรียกว่าลิงก์ (หรือขอบ) และจุดที่เรียกว่าโหนด (หรือจุดยอด) ในC. elegansโหนดเป็นเซลล์ประสาทเชื่อมโยงกันโดย synapses ซึ่งเซลล์ประสาทสื่อสาร คณิตศาสตร์เครือข่ายช่วยให้การคำนวณคุณสมบัติต่าง ๆ เช่นจำนวนลิงก์ที่เซลล์ประสาททำโดยเฉลี่ยกับเซลล์ประสาทอื่น ๆ และจำนวนการเชื่อมต่อขั้นต่ำที่จำเป็นในการส่งสัญญาณจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งในเครือข่าย

การวิเคราะห์เครือข่ายของC. elegansได้เปิดเผยว่าชุดของเซลล์ประสาทที่เชื่อมต่อกันสูงสามารถทำหน้าที่เป็นโมดูลเพื่อควบคุมพฤติกรรมเช่นการผสมพันธุ์ได้อย่างไร การใช้คณิตศาสตร์เครือข่ายเพื่อแยกแยะองค์กรโมดูลาร์ของสมองอาจทำงานในคนและเวิร์มแนะนำว่าการวิจัยแบบเชื่อมต่ออาจมีประโยชน์แม้ว่าจะไม่มีการทำแผนที่ทั้งหมด Synapses Emmons กล่าว

“ เราต้องระบุทุก ๆ synapse เพื่อทำความเข้าใจการเชื่อมต่อสมองหรือเราสามารถหาหน่วยย่อยการคำนวณของเซลล์ประสาทที่ทำหน้าที่คล้ายกันและปฏิบัติต่อพวกเขาเป็นกลุ่มได้หรือไม่” เขากล่าวในการประชุมประสาทวิทยาศาสตร์ เขาเชื่อว่าอาจเป็นไปได้ที่จะแสดงให้เห็นว่าเครือข่ายสร้างขึ้นจากกลุ่มเซลล์ประสาทโดยไม่จำเป็นต้องกำหนดสายไฟทั้งหมดภายในแต่ละกลุ่ม “ นี่เป็นเป้าหมายที่ท้าทายและน่าตื่นเต้นอย่างแน่นอนเนื่องจาก Brain Connectomics ก้าวไปข้างหน้า” Emmons กล่าว

ฮับประสาท

การค้นพบที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ Worm Brain Connectomes คือ“ เครือข่ายโลกขนาดเล็ก” ที่มีชื่อเสียงว่ามีขั้นตอนเพียงไม่กี่ขั้นตอนในการเชื่อมโยงสองโหนดใด ๆ-SN: 2/17/07, p. 104-- โดยทั่วไปแล้วเครือข่ายดังกล่าวจะมีโหนดที่เชื่อมต่อสูงหรือฮับซึ่งช่วยสับเปลี่ยนสัญญาณจากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การเชื่อมต่อที่ใช้งานได้

ในC. elegansHermaphrodite, 11 เซลล์ประสาทได้รับการระบุว่าเป็นฮับ“ Rich Club”, Edward Bullmore นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และผู้ทำงานร่วมกันรายงานเมื่อเดือนเมษายนที่ผ่านมาในวารสารประสาท- ฮับเหล่านี้ไม่เพียง แต่เชื่อมต่อกันอย่างดีในเครือข่ายของตัวเอง แต่ยังเชื่อมต่อซึ่งกันและกันสร้างเครือข่ายหรือคลับของโหนดที่เชื่อมต่อสูง

โหนดสโมสรที่ร่ำรวยยังมีอยู่ในสมองของมนุษย์แม้ว่าโหนดจะเป็นพัสดุของเนื้อเยื่อสมองมากกว่าเซลล์ประสาทส่วนบุคคล ในทำนองเดียวกันกับเครือข่ายสังคมออนไลน์เช่น Twitter เครือข่ายของสมองประกอบด้วย "ชุมชน" ของภูมิภาคกายวิภาคที่แบ่งปันข้อมูลและมีส่วนร่วมในงานทั่วไป การสแกนสมองได้ระบุชุมชนดังกล่าวหลายแห่งเรียกว่าเครือข่ายของรัฐที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของสมองที่สำคัญเช่นการมองเห็นการเคลื่อนไหวการได้ยินและการสัมผัส แต่เครือข่ายของรัฐที่พักผ่อนต่าง ๆ ไม่ได้เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา ดังนั้นสมองจึงต้องการระบบเพื่อประสานงานต่าง ๆ และส่งข้อมูลจากภูมิภาคหนึ่งไปยังอีกภูมิภาคหนึ่ง นั่นคือที่ที่ฮับของสโมสรรวยเข้ามาในเกม

ในมนุษย์พบว่าฮับสโมสรที่ร่ำรวยพบได้ในภูมิภาคสมองหลายแห่งไม่ว่างานของพวกเขาจะเป็นอย่างไร “ ฮับมีแนวโน้มที่จะอยู่ในทุกโดเมนที่ใช้งานได้ของสมอง” Martijn van den Heuvel จาก University Medical Center Utrecht ในเนเธอร์แลนด์กล่าว

เขาและโอลาฟสานของมหาวิทยาลัยอินดีแอนาตรวจสอบศูนย์กลางของสโมสรที่ร่ำรวยโดยทำแผนที่สิ่งขาวใน 75 คน จาก 1,170 พัสดุของสสารสีเทาในแต่ละสมองโดยเฉลี่ย 17 เปอร์เซ็นต์มีการเชื่อมต่อสูงพอที่จะได้รับการพิจารณาว่าเป็นศูนย์กลางของสโมสรที่ร่ำรวย ฮับดังกล่าวพบได้ในเครือข่ายของรัฐทั้งหมด 11 แห่งที่ตรวจสอบในการศึกษา บ่อยครั้งที่ฮับที่เชื่อมโยงกันอย่างล้นเหลือปรากฏขึ้นใน“ โซนบรรจบกัน” ซึ่งเครือข่ายของรัฐที่วางอยู่บนชั้นผิวของสมอง

ไม่เพียง แต่โหนดที่ร่ำรวยที่เชื่อมต่อกันอย่างมากในเครือข่ายของพวกเขาเท่านั้น แต่ยังเชื่อมโยงกันอย่างมากซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้พวกเขาเป็นสมาชิกของสโมสร Van Den Heuvel และ Sporns ที่พบ “ สิ่งที่เราสังเกตคือระดับการเชื่อมต่อระหว่างฮับเหล่านั้นสูงกว่าที่เราคาดหวังประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์” Van Den Heuvel กล่าวในการประชุม Neuroscience

การปรากฏตัวของพวกเขาในเครือข่ายที่ใช้งานได้ทั้งหมดพร้อมกับการเป็นสมาชิกสโมสรของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าศูนย์กลางของสโมสรที่ร่ำรวยเหล่านี้ยึดระบบการแบ่งปันข้อมูลของสมองโดยรวมข้อมูลจากเครือข่ายการทำงานต่างๆ

“ ในสมองหรือในระบบประสาทการสื่อสารไม่เพียง แต่ส่งแพ็คเกจ UPS ไปรอบ ๆ ด้วยเนื้อหาของแพ็คเกจที่เหลืออยู่เหมือนกัน” Van Den Heuvel กล่าว ข้อมูลจากภูมิภาคต่าง ๆ มักจะถูกรวมและประสานงานอยู่เสมอ

การทำความเข้าใจกับสโมสรที่ร่ำรวยจะช่วยให้ความพยายามในการเข้าใจกระบวนการสมองระดับสูงเช่นนี้ Van Den Heuvel เชื่อ ยกตัวอย่างเช่นความคิดและจิตสำนึกอาจเกี่ยวข้องกับ“ พื้นที่ทำงานระดับโลก” ในสมองที่อาศัยเครือข่ายการเชื่อมต่อสโมสรที่ร่ำรวยเพื่อจัดการการสื่อสารระหว่างหลายภูมิภาคของสมอง

“ พื้นที่ทำงานระดับโลกไม่ตรงกับโมดูลกายวิภาคหรือการทำงานเดียวในสมอง แต่เกี่ยวข้องกับระบบประสาทที่กระจายอย่างกว้างขวางของการคาดการณ์ทางกายวิภาคทางไกล” Van Den Heuvel และ Spornsเขียนเมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมาในวารสารประสาท-

สมองเป็นเครือข่าย

วิธีการเครือข่ายในการทำความเข้าใจการเชื่อมต่อสมองได้นำไปสู่ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับฟังก์ชั่นทางจิตที่สำคัญเช่นการเรียนรู้และหน่วยความจำ การค้นพบที่เกี่ยวข้องอย่างหนึ่งคือเครือข่ายของสมองไม่คงที่ แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็วตลอดเวลา และเครือข่ายบางแห่งมีความยืดหยุ่นมากกว่าระบบอื่น ๆ

“ ภายในสมองมีบางภูมิภาคที่มีแนวโน้มที่จะเข้มงวดมาก” Danielle Bassett จาก University of Pennsylvania กล่าว โดยทั่วไปแล้วภูมิภาค“ หลัก” ที่เกี่ยวข้องกับความรู้สึกและการเคลื่อนไหวนั้นมีความเข้มงวดในขณะที่ระบบต่อพ่วงที่เกี่ยวข้องกับการคิดและสร้างความสัมพันธ์ทางสายตามักจะยืดหยุ่นมากขึ้น

“ คนที่มีแกนกลางที่เข้มงวดกว่าและมีความยืดหยุ่นมากขึ้นคือผู้ที่เรียนรู้ได้ดีกว่าบุคคลที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้น “ ดังนั้นการแยกฟังก์ชั่นระหว่างแกนกลางและรอบนอกจึงมีความสำคัญมากสำหรับการเรียนรู้ของแต่ละบุคคล”

การวิเคราะห์เครือข่าย

นอกเหนือจากการส่องสว่างการทำงานของสมองปกติแล้วการศึกษาโครงสร้างเครือข่ายและการทำงานยังนำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งเกี่ยวกับความผิดปกติของสมอง Van den Heuvel ชี้ให้เห็นว่าบทบาทสำคัญของ Rich Club ทำให้เป็นผู้ต้องสงสัยคนสำคัญในกรณีที่สมองผิดปกติ

“ ถ้าเป็นระบบกลางเราจะสงสัยว่าการเดินสายที่ผิดปกติของระบบอาจนำไปสู่ความผิดปกติของสมองและเรามีหลักฐานบางอย่างที่เกิดขึ้นในโรคจิตเภทและอัลไซเมอร์” เขากล่าว

หลักฐานบางอย่างนั้นมาจาก Bassett และผู้ทำงานร่วมกัน พวกเขาพบความแตกต่างมากมายเมื่อเปรียบเทียบเครือข่ายสมองของบุคคลที่มีสุขภาพดีกับผู้ป่วยโรคจิตเภท ในการประชุม Neuroscience Bassett ได้ระบุการค้นพบหลายอย่างจากกลุ่มต่าง ๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่งคือความแข็งแกร่งของการเชื่อมต่อซึ่งวัดได้จากวิธีการเชื่อมโยงโหนดที่มีแนวโน้มจะทำงานพร้อมกันในโรคจิตเภทกับสมองที่มีสุขภาพดี

“ ในทางปฏิบัติทุกพื้นที่ของสมองเราเห็นการลดลงของความแข็งแรงในเครือข่ายโรคจิตเภทเมื่อเทียบกับการควบคุมซึ่งแสดงให้เห็นว่าอาจมีการลดลงทั่วโลกในการสร้างการสื่อสารในโรคจิตเภท” เธอกล่าว

ในทางกลับกันในขณะที่การเชื่อมต่อโดยทั่วไปจะอ่อนแอกว่าพวกเขายังมีตัวแปรมากขึ้น ในสมองที่มีสุขภาพดีฮับที่เชื่อมต่อสูงมักจะมีการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งโหนดที่เชื่อมต่อน้อยกว่ามีการเชื่อมต่อที่อ่อนแอกว่า แต่ในโรคจิตเภทฮับที่กำหนดจะมีการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่ง แต่ก็มีบางอย่างที่อ่อนแอซึ่งบ่งบอกถึงการขาดองค์กรสมองที่เหมาะสม

“ อาจเป็นไปได้ว่าเราสามารถตีความสิ่งนี้ได้ว่าการควบคุมที่ดีต่อสุขภาพสามารถแยกฟังก์ชั่นที่บริเวณสมองต่าง ๆ ต้องทำงานได้ดีในขณะที่โรคจิตเภทไม่สามารถแยกฟังก์ชั่นเหล่านั้นออกมาได้ในลักษณะเดียวกันเพราะเครือข่ายของพวกเขาไม่เป็นระเบียบ” บาสเซตต์กล่าว

นอกจากนี้ยังอยู่ในการเชื่อมต่อที่อ่อนแอของสมองซึ่งผู้ป่วยโรคจิตเภทแตกต่างจากคนที่มีสุขภาพมากที่สุด รูปแบบของการเชื่อมต่อที่อ่อนแอแยกแยะสมองจิตเภทจากคนที่มีสุขภาพดีด้วยความแม่นยำ 75 เปอร์เซ็นต์บาสเซ็ตต์และเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2012 ในneuroimage- และการเชื่อมต่อที่อ่อนแอแตกต่างกันในแง่ของสถานที่ทางกายวิภาคของพวกเขามักจะสัมผัสกับพื้นที่ของสมองที่รู้จักกันว่ามีส่วนร่วมในอาการของโรคจิตเภท มาตรการของอาการจิตเภทที่เกี่ยวข้องกับความสนใจความจำและผลกระทบเชิงลบล้วนเกี่ยวข้องอย่างมากกับเครือข่ายของการเชื่อมต่อที่อ่อนแอ

การศึกษาบนเครือข่ายที่คล้ายกันได้เริ่มระบุคุณสมบัติที่สำคัญของโรคสมาธิสั้นและออทิสติกความผิดปกติของสมองอื่น ๆ ที่เชื่อว่าเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อที่ผิดพลาด ใน ADHD การเชื่อมต่อนั้นเป็นเรื่องปกติมากกว่าปกติและยาดูเหมือนจะทำงานได้โดยการซ่อมแซมโครงสร้างเครือข่ายของสมอง, Damien Fair, Oregon Health & Science University ในพอร์ตแลนด์รายงานในการประชุมประสาทวิทยาศาสตร์ ในออทิสติกในทางกลับกันโหนดดูเหมือนจะเชื่อมต่อมากกว่าปกติ

การทำความเข้าใจกับการเชื่อมต่อในความซับซ้อนทั้งหมดอาจไม่นำไปสู่การรักษาโรคสมองทันที แต่มันก็ชัดเจนว่าความคืบหน้าในการต่อสู้กับความผิดปกติของสมองและการทำความเข้าใจสมองปกติจะเป็นไปไม่ได้หากไม่มีทฤษฎีกราฟ - คณิตศาสตร์ของเครือข่าย - สำหรับการวิเคราะห์การเชื่อมต่อของสมอง

“ โดยทั่วไปสมองเป็นเครือข่ายและเราควรเข้าใกล้มัน” Van Den Heuvel กล่าว “ และทฤษฎีกราฟอาจเป็นหนึ่งในเทคนิคหรือเครื่องมือเหล่านั้นในการแยกคุณสมบัติที่อาจให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของสมองที่สามารถเกิดขึ้นได้จากกายวิภาคพื้นฐาน”