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 birinci sefer, 130 bin beyin hücresinin her birinin ve 50 milyon temasın formunu 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 bedel 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 ilişkileri sergiliyor.

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

Tüm bu vazifeleri 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 irtibat 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 dayanak veriyor.

“Araştırmacılar 300 konnektomu bulunan kolay bir solucanı ve üç bin teması olan bur kurtçuğun kontaklarını tamamlamıştı. Fakat 130 bin ilişkinin bulunması, fareler üzere daha büyük beyinlerde ve tahminen de 10-20 yıl içinde kendi beyinlerimizdeki connectomları bulmak ismine fevkalade bir teknik ilerleme.”

Araştırmacılar, her bir işlev için başka devreleri tespit etti ve nasıl ilişkili olduklarını gösterdi.

Örneğin hareketle ilgili ilişkiler, beynin tabanında, görmeyi işlemek için gerekenlerse yanlara gerçek. 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 güç?

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

Görüş devreleri, dürdüğünüz gazetenin hangi istikametten 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 halde.

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 formüllerle bir ortaya getirildi. Princeton Üniversitesi’ndeki takım, tüm nöronların hallerinin ve kontaklarının çıkartılması için yapay zeka kullandı.

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

Ancak yapay zeka kusursuz 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 irtibatın ne yaptığını tanımlamadan harita tek başına anlamsızdı.

“Bu datalar Google Haritaları üzere fakat beyin için olanı. Nöronlar ortasındaki ham ilişki 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. Hakikaten 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 kontakları 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 memleketler arası işbirliğiyle yapıldı.