22:26:05

On Yıl Sonra Bilim İnsanları Sinek Beynini Çarpıcı Detaylarıyla Ortaya Çıkardı

Bilim insanları, meyve sineği Drosophila melanogaster’in beynindeki 140.000 nöronun nasıl bağlandığını haritalandırdı. Bir meyve sineğinin beyni bir haşhaş tohumundan daha küçüktür, ancak o küçücük alana muazzam bir karmaşıklık sığdırır. 140.000’den fazla nöron, uç uca yerleştirilmiş dört mavi balina uzunluğundaki 490 fitten fazla kabloyla birbirine bağlanmıştır.

Yüzlerce bilim insanı, Çarşamba günü Nature dergisinde yayımlanan bir dizi makalede bu bağlantıları çarpıcı ayrıntılarla haritalandırdı. Kablo şeması, nesiller boyunca sinek türü Drosophila melanogaster’in sinir sistemini inceleyen araştırmacılar için bir nimet olacak.

Daha önce, beyni tamamen yeniden yapılandırılan tek yetişkin hayvan olan bu küçük solucanın tüm sinir sisteminde sadece 385 nöron bulunuyordu. Princeton‘da nörobiyolog olan ve bu çalışmanın yürütülmesine yardımcı olan Mala Murthy, yeni sinek haritasının “ilk kez herhangi bir karmaşık beynin tam bir haritasına sahip olduğumuzu” söyledi.

Diğer araştırmacılar, sinek beynindeki devreyi analiz etmenin, beyinlerinde 86 milyar nöron bulunan insanlar da dahil olmak üzere diğer türler için de geçerli olan ilkeleri ortaya çıkaracağını söyledi.

Yeni çalışmalardan birinde araştırmacılar, duyusal sinyallerin beyinden nasıl geçtiği ve beyni komut üretmeye nasıl yönlendirdiği gizemini ele aldılar. Tüm sinek beyninin bir bilgisayar simülasyonunu oluşturdular. Yapay beyin, simüle edilmiş tatlar sunulduğunda dilini dışarı çıkarması için sinyaller üretti.

Princeton‘daki projenin bir diğer lideri Sebastian Seung, simülasyonların kendisine “zihin yüklemenin” beynimizi bilgisayarlara aktarmamıza nasıl izin verebileceğine dair uzun süredir devam eden spekülasyonları hatırlattığını söyledi.

Dr. Seung, “Zihin yükleme bir bilim kurguydu, ancak şimdi zihin yükleme -en azından bir sinek için- ana akım bilim haline geliyor” dedi.

Haritalama 2013 yılında, o zamanlar Virginia’daki Howard Hughes Tıp Enstitüsü‘nün Janelia Araştırma Kampüsü‘nde sinirbilimci olan Davi Bock ve meslektaşlarının yetişkin bir sineğin beynini kimyasal bir banyoya daldırarak katı bir blok haline getirmesiyle başladı. Bloğun üstünden son derece ince bir tabaka tıraşladılar ve mikroskop kullanarak fotoğrafını çektiler.

Daha sonra bilim insanları bir katman daha tıraşladılar ve yeni bir fotoğraf çektiler. Beynin tamamını yakalamak için 7.050 kesiti görüntülediler ve yaklaşık 21 milyon resim ürettiler.

Bilgisayarlar bazen birbirinin içinden geçen iki nöron oluşturmak gibi hatalar yaptı. Drosophila uzmanları ve meraklılarından oluşan bir ekip haritayı inceledi ve hatalarını düzeltti.

Bilim insanlarının sinek beyninin ilk yüksek çözünürlüklü modelini üretmeleri on yıldan fazla sürdü. Cambridge Üniversitesi‘nde sinirbilimci olan Gregory Jefferis ve meslektaşları, nöronların farklı şekillerine dayanarak hücreleri 8.453 farklı tipte sınıflandırdı ve bu da herhangi bir beyindeki en büyük hücre tipi kataloğu haline geldi. (Bilim insanları insan beyninde yalnızca 3.300 hücre tipi tanımlamışlardır).

Dr. Murthy ve meslektaşları, nöronları harita üzerinden takip ederek bu farklı hücre türlerinin ne işe yaradığına dair ipuçları elde etti.

Örneğin bazı nöron türleri, yürüyen sineklere durmalarını emrediyor. Araştırmacılar, bir devrenin yürüme komutlarını bloke ederek sinekleri durdurduğunu, ikincisinin ise bacak eklemlerini sertleştirerek bir sineği durdurduğunu buldu.

Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi‘nden Philip Shiu ve meslektaşları bu haritayı, bağlı hücrelere sinyaller ileten simüle nöronlarla sanal bir sinek beyni oluşturmak için kullandı.

Dr. Shiu‘nun ekibi simüle edilmiş beyni, yiyeceğe nasıl tepki verdiğini görerek test etti. Bir sineğin dil benzeri hortumu şekere duyarlı nöronlarla kaplıdır. Araştırmacılar bu nöronları harekete geçirerek sinyallerin sineğin beyninde nasıl dolaştığını izlediler.

Simüle beyin, gerçek bir beynin yapacağı şeyi yaptı: Sineğin yemek yiyebilmesi için hortumunun dışarı çıkmasını emretti. Ve eğer sanal sinek hortumunun sadece sağ tarafındaki şekerin tadına bakarsa, beyin onu sağa doğru bükmek için komutlar gönderdi.

Emory Üniversitesi‘nde Drosophila uzmanı olan ve projede yer almayan Anita Devineni, yeni deneyler planlamak için yeni kaynağa güvendiğini söyledi. “Bunu yaptığımız her şey için kullanıyoruz” dedi.

Dr. Murthy ve meslektaşları, sinek haritasını, nöronların kablolanmasının sinyallerin tüm beyne hızla yayılmasına nasıl izin verdiği gibi karmaşık beyinler için temel kuralları keşfetmek için kullanmayı umuyor. Ancak daha büyük beyinlerin aynı kuralların tümüne uymayabileceğinin de farkındalar.

Şimdi araştırmacılar çok daha iddialı bir haritaya girişiyorlar: bir sineğin yaklaşık 1.000 katı kadar nöron içeren bir fare beyni.

Seattle’daki Allen Beyin Bilimi Enstitüsü‘nde nörobilimci olan ve projede yer almayan Hongkui Zeng, sinek haritasının tamamlanmasının fare beyni projesini hızlandırmaya yardımcı olabileceğini söyledi. Dr. Zeng, bu tür iyileştirmelerin yeni haritanın yaşam süremiz içinde tamamlanması için gerekli olduğunu söyledi.

Dr. Zeng, “Herhangi bir gelişme büyük bir fark yaratabilir” dedi. “10.000 yıl bekleyemeyiz.”

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…