140.000 nöron ve 50 milyondan fazla bağlantı içeren 3D model, daha büyük beyinlerin haritalanmasına yönelik ilk adım.
Bilim insanları, yetişkin bir sineğin beynindeki her nöronun haritasını çıkardı.
Araştırma ekibi, bir meyve sineğinin beyninin tüm bağlantılarını gözler önüne seren bu ilk şemanın, bir sineğin duyusal algılarını, hafızasını ve hatta çiftleşme ritüellerini kontrol eden beyin aktiviteleri hakkında yeni bilgiler verdiğini belirtiyor.
Cambridge Üniversitesi'nde sinirbilimci ve araştırmanın liderlerinden biri olan Gregory Jefferis, "Ne kadar yakından bakarsak, bilim insanları olarak o kadar şaşırıyoruz," dedi.
Jefferis, "Beynin nasıl çalıştığını anlamak istiyorsak, tüm nöronların nasıl bir araya gelerek düşünmenizi sağladığına dair mekanik bir anlayışa ihtiyacımız var. Çoğu beyin için bu ağların nasıl işlediğine dair hiçbir fikrimiz yok," diye ekledi.
"Sinekler yürümek, uçmak, yön bulmak ve erkeklerin dişilere şarkı söylemesi gibi her türlü karmaşık şeyi yapabilirler. Beyin bağlantı şemaları, ilgilendiğimiz her şeyi -hareketimizi nasıl kontrol ettiğimizi, telefona nasıl cevap verdiğimizi ya da bir arkadaşımızı nasıl tanıdığımızı- anlamaya yönelik ilk adımdır."
Söz konusu araştırmadaki 3D modeller, yüksek çözünürlüklü elektron mikroskobu kullanılarak, ölü bir sineğin 40 nanometre kesit halinde 7.000 parçaya ayrılarak incelenen beyninden yola çıkarak hazırlandı. Bütün bir sinek beyninin genişliği bir milimetreden daha küçük.
Araştırmacılar, ölü bir sineğin beynini incelemenin, daha önceki küçük ölçekli sinek beyni örnekleriyle önemli benzerlikler keşfetmelerini ve her beynin benzersiz bir yapı olmadığı sonucuna varmalarını sağladığını belirtiyor.
Ekip, 140.000 nöron ve 50 milyondan fazla bağlantının haritasını çıkarmak için 100 terabaytlık (TB) görüntüyü, yani yaklaşık 100 dizüstü bilgisayara denk bir belleği analiz etti.
Görüntülenen kesitlerin işlenmesinde yapay zekadan yararlanıldı. Ekip yapay zeka yardımı almadan böyle bir araştırmanın 4.000 yıl süreceğini vurguluyor.
Araştırmacılar ayrıca dünya çapında 280'den fazla araştırmacıdan verileri düzenleme konusunda yardım aldı.
Cambridge Üniversitesi'nden araştırmacı Marta Costa, "Şimdiye kadarki en büyük beyin haritası olan bu çalışma, on yıl önce mümkün görünmeyen teknik ilerlemeler sayesinde mümkün oldu. Bu, inovasyonun araştırmaları nasıl ileriye götürebileceğinin gerçek bir kanıtı," diye konuştu.
Beyni daha iyi anlamak için 'ilk adım'
Araştırmacılar, sineğin beyin haritasının daha büyük beyinlere dair bilgi açığını tamamlamak için önemli bir ilk adım olduğunu dile getiriyor.
Princeton Üniversitesi'nden ve araştırmanın liderlerinden Mala Murthy, "Gelecekte, beynimizde işler ters gittiğinde, örneğin akıl sağlığıyla ilgili durumlarda neler olduğunu karşılaştırmanın mümkün olacağını umuyoruz," dedi.
Tüm veri tabanı, sağlıklı bir beynin nasıl çalıştığını daha iyi anlamak umuduyla tüm araştırmacılara ücretsiz olarak sunuluyor.
Ancak bir insan beyninin bağlantı şemasını bu şekilde üretmek yakın zamanda mümkün olacak bir gelişme değil. Zira insan beyni, bir meyve sineğinin beyninden kat kat daha karmaşık.
Jefferis, "Sinek beyni ile insan beyni arasında nöronlar açısından milyonlarca kat fark var. Ve aslında, görüntüleme ve görüntü işleme için oldukça önemli olan beyinlerinin hacmi bu tarz çalışmalar açısından biraz büyük," ifadelerini kullandı.
Ancak gelecekte fareler gibi çok daha küçük memeliler üzerinde çalışılabileceği düşünülüyor.