Meyve sineğinin beyni, insanlardaki düşünme sürecine ışık tutuyor

Pallab Ghosh
BBC Bilim Muhabiri

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 ilk defa, 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, şimdi beyinlerimizdeki hücre ağının birbirimizle ve etrafımızdaki dünyayla etkileşime girmemizi sağladığı konusunda, şimdi 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 değer 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 arasındaki irtibatların haritası, bilim insanlarının nasıl düşündüğümüzü anlamasına nasıl yardımcı olabilir?

Nature mecmuasında yayımlanan, bilim insanlarının ürettiği diyagramlar, hoş olduğu kadar karmaşık kontakları sergiliyor.

Bu kadar küçük bir organın, bu kadar güçlü hesaplama misyonları yapabildiğini açıklamanın anahtarı formu ve yapısında.

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

Projenin başkanlarından Princeton Üniversitesi’nden Dr. Mala Murthy, bilimsel olarak “konnektom” diye bilinen yeni ilişki 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 kolay bir solucanı ve üç bin kontağı olan bur kurtçuğun temaslarını tamamlamıştı. Lakin 130 bin kontağın bulunması, fareleri daha büyük beyinlerde ve tahminen de 10-20 yıl içinde kendi beyinlerimizdeki connectomları bulmak ismine dayanılmaz bir teknik ilerleme.”

Araştırmacılar, her bir işlev için farklı devreleri tespit etti ve nasıl temaslı olduklarını gösterdi.

Örneğin hareketle ilgili kontaklar, beynin tabanında, görmeyi işlemek için gerekenlerse yanlara doğru. 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, fakat birbirleriyle nasıl bağlandıkları bulunamamıştı.

Sinekleri avlamak neden zor?

Diğer araştırmacılar, daha şimdiden devre diyagramlarını kullanmaya başladı. Örneğin, sinekleri dürülmüş gazete yahut dergilerle avlamanın neden zor 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, fikir suratından daha seri bir şekilde.

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

Bağlatı diyagamı, mikroskobik bir peynir rendesine bir aygıtla bir sineğin beyninin dilimlenmesiyle yapıldı. 7 bin dilimin her biri fotoğraflandı ve dijital formüllerle bir araya getirildi. Princeton Üniversitesi’ndeki ekip, tüm nöronların biçimlerinin ve kontaklarının çıkartılması için yapay zeka kullandı.

Bunlar, görüşün işlenmesi için gereken kontaklar. Görmek daha çok hesaplama gerektirdiğinden hareketten çok daha fazlası gerekiyor.

Ancak yapay zeka harika sonuçlar vermedi ve uzmanlar üç milyonun üzerindeki yanılgıyı elle düzeltti.

Bu teknik manada zorun başarılmasıydı, fakat 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 Haritalarıibeyin için olanı. Nöronlar arasındaki ham ilişki diyagramı, hangi yapıların hangi sokaklar ve binalara denk geldiğini bilmek gibi.

“Nöronları tanımlamaksa, haritaya, sokakların ve kentlerin isimlerini, iş yerlerinin açılış saatlerini, telefon numaralarını, değerlendirmeleri eklemek aynıi. Sahiden kullanışlı olabilmesi için her ikisi de gerekiyor.”

Dr. Schlegel bu yeni harita sayesinde nörobilimde önümüzdeki birkaç yıl içinde “bir buluşlar çığı” olacak.

İnsan beyni, sineklerinkinden çok daha büyük ve ilişkileri 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 ilk adımı olduğunu söylüyorlar.

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