Yaşam
Meyve sineğinin beyni, insanlardaki düşünme sürecine ışık tutuyor
Bir sineğin beynini araştıran bilim insanları birinci kere, 130 bin beyin hücresinin her birinin ve 50 milyon temasın formunu ve pozisyonunu tespit etti.
Yürüyebiliyorlar, havada süzülebiliyorlar ve hatta erkekleri dişileri çekebilmek için aşk müzikleri bile söyleyebiliyor. Bütün bunları bir toplu iğne başından küçük beyinleriyle yapıyorlar.
Bir sineğin beynini araştıran bilim insanları birinci kere, 130 bin beyin hücresinin her birinin ve 50 milyon irtibatın halini ve pozisyonunu tespit etti.
Yetişkin bir hayvan beyninin şu ana dek yapılmış en detaylı tahlili.
Araştırmaya katılmayan önde gelen bir beyin uzmanı araştırmayı, insan beynini anlamakta “büyük bir ilerleme” diye tanımladı.
Cambridge’teki Tıbbi araştırma Kurulu’nun Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’ndan Dr. Gregory Jefferies, şu anda beyinlerimizdeki hücre ağının birbirimizle ve etrafımızdaki dünyayla etkileşime girmemizi sağladığı konusunda, şu anda hiçbir fikrimiz olmadığını söylüyor.
“Bağlantılar nedir? Yüzünüzü tanımam için bilgiyi işleyen, sesimi duymanızı ve bu sözleri elektrik sinyallerine dönüştürmenizi sağlayan sistemde sinyaller nasıl akıyor? “
“Sinek beyninin haritalanması gerçek manada kayda paha bir çalışma ve kendi beyinlerimizin nasıl çalıştığını gerçekten kavramamızda bize yardımcı olacak.”
Araştırmada incelenen meyve sineğine kıyasla bir milyon kat daha fazla beyin hücresine, yani nörolara sahibiz.
Peki, bir sineğin beyni ortasındaki kontakların haritası, bilim insanlarının nasıl düşündüğümüzü anlamasına nasıl yardımcı olabilir?
Nature mecmuasında yayımlanan, bilim insanlarının ürettiği diyagramlar, hoş olduğu kadar karmaşık temasları sergiliyor.
Bu kadar küçük bir organın, bu kadar güçlü hesaplama vazifeleri yapabildiğini açıklamanın anahtarı biçimi ve yapısında.
Tüm bu misyonları yerine getirecek bir haşhaş tanesi büyüklüğünde bir bilgisayar geliştirmek, çağdaş bilimin kabiliyetlerinin çok ötesinde.
Projenin önderlerinden Princeton Üniversitesi’nden Dr. Mala Murthy, bilimsel olarak “konnektom” diye bilinen yeni temas diyagramlarının “nörobilimciler için dönüştürücü” olacağını söylüyor.
“Araştırmacıların, sağlıklı bir beynin nasıl çalıştığını daha yeterli anlamasına yardımcı olacak. Gelecekte, beynimizde işler yolunda gitmediğinde neler olduğunu kıyaslamanın mümkün olmasını umuyoruz.”
Çalışmada yer almayan Londra’daki Francis Crick Enstitüsü’nde beyin araştırması küme önderi Dr. Lucia Prieto Godolo da bu görüşe takviye veriyor.
“Araştırmacılar 300 konnektomu bulunan kolay bir solucanı ve üç bin teması olan bur kurtçuğun irtibatlarını tamamlamıştı. Fakat 130 bin irtibatın bulunması, fareler üzere daha büyük beyinlerde ve tahminen de 10-20 yıl içinde kendi beyinlerimizdeki connectomları bulmak ismine harikulade bir teknik ilerleme.”
Araştırmacılar, her bir işlev için başka devreleri tespit etti ve nasıl ilişkili olduklarını gösterdi.
Örneğin hareketle ilgili kontaklar, beynin tabanında, görmeyi işlemek için gerekenlerse yanlara yanlışsız. Görmek için çok daha fazla sayıda nöronun rol oynaması gerekiyor, zira görüş için çok daha fazla hesaplama gücü gerekiyor.
Bilim insanları, görüş ve hareketin başka devrelerde olduğunu biliyordu, lakin birbirleriyle nasıl bağlandıkları bulunamamıştı.
SİNEKLERİ AVLAMAK NEDEN GÜÇ?
Diğer araştırmacılar, daha şimdiden devre diyagramlarını kullanmaya başladı. Örneğin, sinekleri dürülmüş gazete ya da dergilerle avlamanın neden sıkıntı olduğunu araştırdılar.
Görüş devreleri, dürdüğünüz gazetenin hangi taraftan geldiğini tespit ediyor ve sineğin bacaklarına sinyal yolluyor.
Ancak, sonlarını getirebilecek objeden uzaktaki bacaklara daha kuvvetli bir zıplama sinyali gidiyor. Yani, düşünmek zorunda kalmadan zıplayabiliyorlar. Sözün tam manasıyla, niyet suratından daha seri bir formda.
Bu bulgu da, biz hantal insanların neden nadiren sinek avlayabildiğimizi açıklayabilir.
Bağlatı diyagamı, mikroskobik bir peynir rendesine benzeyen bir aygıtla bir sineğin beyninin dilimlenmesiyle yapıldı. 7 bin dilimin her biri fotoğraflandı ve dijital metotlarla bir ortaya getirildi. Princeton Üniversitesi’ndeki takım, tüm nöronların biçimlerinin ve irtibatlarının çıkartılması için yapay zeka kullandı.
Ancak yapay zeka eksiksiz sonuçlar vermedi ve uzmanlar üç milyonun üzerindeki yanılgıyı elle düzeltti.
Bu teknik manada zorun başarılmasıydı, lakin iş daha bitmemişti.
Yine Tıbbi Araştırma Kurulu’nun Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’nan Dr. Philipp Schlegel’e göre her bir temasın ne yaptığını tanımlamadan harita tek başına anlamsızdı.
“Bu bilgiler Google Haritaları üzere lakin beyin için olanı. Nöronlar ortasındaki ham irtibat diyagramı, hangi yapıların hangi sokaklar ve binalara denk geldiğini bilmek üzere.
“Nöronları tanımlamaksa, haritaya, sokakların ve kentlerin isimlerini, iş yerlerinin açılış saatlerini, telefon numaralarını, değerlendirmeleri eklemek üzere. Nitekim kullanışlı olabilmesi için her ikisi de gerekiyor.”
Sinek konnektomu, kullanmak isteyen tüm araştırmacıların erişimine açık.
Dr. Schlegel bu yeni harita sayesinde nörobilimde önümüzdeki birkaç yıl içinde “bir buluşlar çığı” olacak.
İnsan beyni, sineklerinkinden çok daha büyük ve temasları hakkında tüm bilgileri alabilecek teknolojiye şimdi sahip değiliz.
Ancak araştırmacılar, tahminen 30 yıl içinde bir insan konnektomuna sahip olmanın mümkün olabileceğine inanıyor. Sinek beyninin, beynimizin nasıl işlediği konusunda yeni ve daha derin bir anlayışın birinci adımı olduğunu söylüyorlar.
Araştırma, Flywire Konsorsiyumu isimli, bilim insanlarının büyük bir milletlerarası işbirliğiyle yapıldı.