Meyve sineğinin beyni, insanlardaki düşünme sürecine ışık tutuyor

Yürüyebiliyorlar, havada süzülebiliyorlar ve hatta erkekleri dişileri çekebilmek için aşk şarkıları bile söyleyebiliyor. Bütün bunları bir toplu iğne başından küçük beyinleriyle yapıyorlar.

Bir sineğin beynini araştıran bilim insanları ilk kez, 130 bin beyin hücresinin her birinin ve 50 milyon bağlantının şeklini ve konumunu tespit etti.

Yetişkin bir hayvan beyninin şu ana dek yapılmış en ayrıntılı analizi.

Araştırmaya katılmayan önde gelen bir beyin uzmanı araştırmayı, insan beynini anlamakta "büyük bir ilerleme" diye tanımladı.

Cambridge'teki Tıbbi araştırma Konseyi'nin 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 kelimeleri elektrik sinyallerine dönüştürmenizi sağlayan sistemde sinyaller nasıl akıyor? “

"Sinek beyninin haritalanması gerçek anlamda kayda değer bir çalışma ve kendi beyinlerimizin nasıl çalıştığını cidden kavramamızda bize yardımcı olacak."

Araştırmada incelenen meyve sineğine kıyasla bir milyon kat daha fazla beyin hücresine, yani nörolara sahibiz.

Peki, bir sineğin beyni arasındaki bağlantıların haritası, bilim insanlarının nasıl düşündüğümüzü anlamasına nasıl yardımcı olabilir?

Nature dergisinde yayımlanan, bilim insanlarının ürettiği diyagramlar, güzel olduğu kadar karmaşık bağlantıları sergiliyor.

Bu kadar küçük bir organın, bu kadar güçlü hesaplama görevleri yapabildiğini açıklamanın anahtarı şekli ve yapısında.

Tüm bu görevleri yerine getirecek bir haşhaş tanesi büyüklüğünde bir bilgisayar geliştirmek, çağdaş bilimin kabiliyetlerinin çok ötesinde.

Projenin liderlerinden Princeton Üniversitesi'nden Dr. Mala Murthy, bilimsel olarak "konnektom" diye bilinen yeni bağlantı diyagramlarının "nörobilimciler için dönüştürücü" olacağını söylüyor.

"Araştırmacıların, sağlıklı bir beynin nasıl çalıştığını daha iyi 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 grup lideri Dr. Lucia Prieto Godolo da bu görüşe destek veriyor.

"Araştırmacılar 300 konnektomu bulunan basit bir solucanı ve üç bin bağlantısı olan bur kurtçuğun bağlantılarını tamamlamıştı. Ancak 130 bin bağlantının bulunması, fareler gibi daha büyük beyinlerde ve belki de 10-20 yıl içinde kendi beyinlerimizdeki connectomları bulmak adına müthiş bir teknik ilerleme."

Araştırmacılar, her bir fonksiyon için ayrı devreleri tespit etti ve nasıl bağlantılı olduklarını gösterdi.

Örneğin hareketle ilgili bağlantılar, beynin tabanında, görmeyi işlemek için gerekenlerse yanlara doğru. Görmek için çok daha fazla sayıda nöronun rol oynaması gerekiyor, çünkü görüş için çok daha fazla hesaplama gücü gerekiyor.

Bilim insanları, görüş ve hareketin ayrı devrelerde olduğunu biliyordu, ancak birbirleriyle nasıl bağlandıkları bulunamamıştı.

SİNEKLERİ AVLAMAK NEDEN ZOR?

Diğer araştırmacılar, daha şimdiden devre diyagramlarını kullanmaya başladı. Örneğin, sinekleri dürülmüş gazete ya da dergilerle avlamanın neden zor olduğunu araştırdılar.

Görüş devreleri, dürdüğünüz gazetenin hangi yönden geldiğini tespit ediyor ve sineğin bacaklarına sinyal yolluyor.

Ancak, sonlarını getirebilecek nesneden uzaktaki bacaklara daha kuvvetli bir zıplama sinyali gidiyor. Yani, düşünmek zorunda kalmadan zıplayabiliyorlar. Kelimenin tam anlamıyla, düşünce hızından daha seri bir şekilde.

Bu bulgu da, biz hantal insanların neden nadiren sinek avlayabildiğimizi açıklayabilir.

Bağlatı diyagamı, mikroskobik bir peynir rendesine benzeyen bir cihazla bir sineğin beyninin dilimlenmesiyle yapıldı. 7 bin dilimin her biri fotoğraflandı ve dijital yöntemlerle bir araya getirildi. Princeton Üniversitesi'ndeki ekip, tüm nöronların şekillerinin ve bağlantılarının çıkartılması için yapay zeka kullandı.

Ancak yapay zeka mükemmel sonuçlar vermedi ve uzmanlar üç milyonun üzerindeki hatayı elle düzeltti.

Bu teknik anlamda zorun başarılmasıydı, ancak iş daha bitmemişti.

Yine Tıbbi Araştırma Konseyi'nin Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'nan Dr. Philipp Schlegel'e göre her bir bağlantının ne yaptığını tanımlamadan harita tek başına anlamsızdı.

"Bu veriler Google Haritaları gibi ama beyin için olanı. Nöronlar arasındaki ham bağlantı diyagramı, hangi yapıların hangi sokaklar ve binalara denk geldiğini bilmek gibi.

"Nöronları tanımlamaksa, haritaya, sokakların ve şehirlerin adlarını, iş yerlerinin açılış saatlerini, telefon numaralarını, değerlendirmeleri eklemek gibi. Gerçekten 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 bağlantıları hakkında tüm bilgileri alabilecek teknolojiye henüz sahip değiliz.

Ancak araştırmacılar, belki 30 yıl içinde bir insan konnektomuna sahip olmanın mümkün olabileceğine inanıyor. Sinek beyninin, beynimizin nasıl işlediği konusunda yeni ve daha derin bir anlayışın ilk adımı olduğunu söylüyorlar.

Araştırma, Flywire Konsorsiyumu adlı, bilim insanlarının büyük bir uluslararası işbirliğiyle yapıldı.