semaver
New member
3.016 nöron ve aralarında 548.000 sinaptik bağlantı vardır. Laboratuvarda ilk kez tamamıyla haritası çıkarılan, Drosophilade larvasının veya meyve sineğinin beynidir. Science dergisinde yayınlanan ve İspanyol biyolog Albert Cardona liderliğindeki bir makalede yayınlanan bu dönüm noktası, sinir devreleri ve insan zihninin işleviyle ilgili gelecekteki çalışmalar için değerli bir kaynağı temsil ediyor.
Beyin, sinapslar aracılığıyla iletişim kuran, birbirine bağlı nöronlardan oluşan karmaşık ağlardan oluşur. Beyin ağının mimarisini anlamak, bu organın nasıl çalıştığını anlamak için çok önemlidir. Yeni yayınlanan harita, daha büyük ve daha karmaşık bir beynin konektomunun veya sinaptik bağlantı şemasının ilk haritasıdır.
Beynin haritalanmasına yönelik ilk girişim 1970’lerde başladı ve kısmi bir harita ve Nobel Ödülü ile sonuçlandı. O zamandan bu yana, tam beyin konektomları yalnızca vücutlarında birkaç bin nöron bulunan üç küçük türden üretildi: yuvarlak solucan, deniz fışkırtma larvası ve annelid deniz solucanı larvası. Benzer şekilde sineklerdeki, farelerdeki ve hatta insanlardaki sistemlerin haritaları da çıkarıldı, ancak bu yeniden yapılanmalar beynin yalnızca küçük bir kısmını temsil ediyor.
Hedef: insan beyni
Daha detaylı modellerin olmayışı temel olarak teknolojik sınırlamalardan kaynaklanmaktadır; bu sınırlamalar, elektron mikroskobu (EM) ile tüm beynin görüntülenmesini ve nöronal mimarinin hücre hücre yeniden yapılandırılmasını zorlaştırmaktadır. Tam bir resim elde etmek, beynin yüzlerce veya binlerce bireysel doku örneğine kesilmesini gerektirir; tüm bu parçalar, nöron nöron, beynin tam ve doğru bir portresini oluşturmak üzere yeniden yapılandırılmadan önce bunların hepsinin elektron mikroskopları ile fotoğraflanması gerekir.
Meyve sineği yavrusunun beyniyle bunu yapmak 12 yıl sürdü. Bir farenin beyninin bu böceğinkinden milyon kat daha büyük olduğu tahmin ediliyor; bu da insan beynine yakın herhangi bir şeyin haritasını çıkarma ihtimalinin yakın gelecekte, belki de hiçbir zaman mümkün olmadığı anlamına geliyor.
Bu yeni araştırma ekibi özellikle meyve sineği larvalarını seçti çünkü bu tür, karşılaştırılabilir bir genetik altyapı da dahil olmak üzere temel biyolojisinin çoğunu insanlarla paylaşıyor. Aynı zamanda zengin öğrenme ve karar verme davranışlarına sahip olması onu sinir biliminde faydalı bir model organizma haline getiriyor. Ek olarak nispeten kompakt olan beyninin fotoğrafı çekilebiliyor ve devreleri makul bir zaman dilimi içinde yeniden oluşturulabiliyor. Bütün bunlar yazarların çeşitli nöron türlerini, bağlantıları ve yapısal özellikleri karakterize etmelerine olanak sağladı.
Bir böceğin beynindeki konektomun görüntüsü.
Michael Winding ve Benjamin Pedigo
Son adımda tüm ekip her nöronun ve her bağlantının haritasını çıkardı ve her nöronu beyinde oynadığı role göre sınıflandırdı. Böylece beyindeki en yoğun devrelerin, öğrenme merkezindeki nöronlara giden ve onlardan uzaklaşan devreler olduğunu keşfettiler. Belirledikleri gibi, belirlenen özelliklerden bazıları mevcut yapay zeka makine öğrenimi ağlarının sahip olduğu öne çıkan özelliklere benziyor.
Bu dönüm noktası, insan zihninin incelenmesine yönelik yeni bir kapı açıyor ve Parkinson veya Alzheimer gibi hastalıkların yanı sıra diğer bozuklukların (otizm, epilepsi, şizofreni…) anlaşılmasına ve daha iyi tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Aynı şekilde nihai hedef olan insan beyninin tam bir haritasının çıkarılması yönünde de bir adımdır.
Bu çalışmada geliştirilen yöntemler herhangi bir beyin kablolama projesine uygulanabilir ve kodu daha da büyük bir hayvan beyninin haritasını çıkarmaya çalışan herkesin kullanımına açıktır. Şimdilik yetişkin Drosophilade sineğinin beyni haritalanıyor ve sonuçların gelecek yıl gün ışığına çıkması bekleniyor. Johns Hopkins Üniversitesi’nde biyomedikal mühendisi olan baş yazar Joshua T. Vogelstein, “Kim olduğumuzu ve nasıl düşündüğümüzü bilmek istiyorsak, düşünme mekanizmasını anlamalıyız” dedi. “Bunun anahtarı nöronların birbirine nasıl bağlandığını bilmektir.”
Beyin, sinapslar aracılığıyla iletişim kuran, birbirine bağlı nöronlardan oluşan karmaşık ağlardan oluşur. Beyin ağının mimarisini anlamak, bu organın nasıl çalıştığını anlamak için çok önemlidir. Yeni yayınlanan harita, daha büyük ve daha karmaşık bir beynin konektomunun veya sinaptik bağlantı şemasının ilk haritasıdır.
Beynin haritalanmasına yönelik ilk girişim 1970’lerde başladı ve kısmi bir harita ve Nobel Ödülü ile sonuçlandı. O zamandan bu yana, tam beyin konektomları yalnızca vücutlarında birkaç bin nöron bulunan üç küçük türden üretildi: yuvarlak solucan, deniz fışkırtma larvası ve annelid deniz solucanı larvası. Benzer şekilde sineklerdeki, farelerdeki ve hatta insanlardaki sistemlerin haritaları da çıkarıldı, ancak bu yeniden yapılanmalar beynin yalnızca küçük bir kısmını temsil ediyor.
Hedef: insan beyni
Daha detaylı modellerin olmayışı temel olarak teknolojik sınırlamalardan kaynaklanmaktadır; bu sınırlamalar, elektron mikroskobu (EM) ile tüm beynin görüntülenmesini ve nöronal mimarinin hücre hücre yeniden yapılandırılmasını zorlaştırmaktadır. Tam bir resim elde etmek, beynin yüzlerce veya binlerce bireysel doku örneğine kesilmesini gerektirir; tüm bu parçalar, nöron nöron, beynin tam ve doğru bir portresini oluşturmak üzere yeniden yapılandırılmadan önce bunların hepsinin elektron mikroskopları ile fotoğraflanması gerekir.
Meyve sineği yavrusunun beyniyle bunu yapmak 12 yıl sürdü. Bir farenin beyninin bu böceğinkinden milyon kat daha büyük olduğu tahmin ediliyor; bu da insan beynine yakın herhangi bir şeyin haritasını çıkarma ihtimalinin yakın gelecekte, belki de hiçbir zaman mümkün olmadığı anlamına geliyor.
Bu yeni araştırma ekibi özellikle meyve sineği larvalarını seçti çünkü bu tür, karşılaştırılabilir bir genetik altyapı da dahil olmak üzere temel biyolojisinin çoğunu insanlarla paylaşıyor. Aynı zamanda zengin öğrenme ve karar verme davranışlarına sahip olması onu sinir biliminde faydalı bir model organizma haline getiriyor. Ek olarak nispeten kompakt olan beyninin fotoğrafı çekilebiliyor ve devreleri makul bir zaman dilimi içinde yeniden oluşturulabiliyor. Bütün bunlar yazarların çeşitli nöron türlerini, bağlantıları ve yapısal özellikleri karakterize etmelerine olanak sağladı.
Bir böceğin beynindeki konektomun görüntüsü.
Michael Winding ve Benjamin Pedigo
Son adımda tüm ekip her nöronun ve her bağlantının haritasını çıkardı ve her nöronu beyinde oynadığı role göre sınıflandırdı. Böylece beyindeki en yoğun devrelerin, öğrenme merkezindeki nöronlara giden ve onlardan uzaklaşan devreler olduğunu keşfettiler. Belirledikleri gibi, belirlenen özelliklerden bazıları mevcut yapay zeka makine öğrenimi ağlarının sahip olduğu öne çıkan özelliklere benziyor.
Bu dönüm noktası, insan zihninin incelenmesine yönelik yeni bir kapı açıyor ve Parkinson veya Alzheimer gibi hastalıkların yanı sıra diğer bozuklukların (otizm, epilepsi, şizofreni…) anlaşılmasına ve daha iyi tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Aynı şekilde nihai hedef olan insan beyninin tam bir haritasının çıkarılması yönünde de bir adımdır.
Bu çalışmada geliştirilen yöntemler herhangi bir beyin kablolama projesine uygulanabilir ve kodu daha da büyük bir hayvan beyninin haritasını çıkarmaya çalışan herkesin kullanımına açıktır. Şimdilik yetişkin Drosophilade sineğinin beyni haritalanıyor ve sonuçların gelecek yıl gün ışığına çıkması bekleniyor. Johns Hopkins Üniversitesi’nde biyomedikal mühendisi olan baş yazar Joshua T. Vogelstein, “Kim olduğumuzu ve nasıl düşündüğümüzü bilmek istiyorsak, düşünme mekanizmasını anlamalıyız” dedi. “Bunun anahtarı nöronların birbirine nasıl bağlandığını bilmektir.”