Bilim insanları, bir larva meyve sineğinin beynindeki 548 bin sinapsın tümünü gösteren bir harita oluşturmayı başardı!
Larva meyve sineğinin beynindeki 3016 nöronun tümünün yerini gösteren konektom isimli bu ayrıntılı haritanın oluşturulması 12 yıl sürdü. Bu beyin hücreleri arasında 548 bin bağlantı noktası veya sinaps vardır; burada hücreler birbirlerine kimyasal iletiler gönderebilirler ve bu da hücrelerin bağlantılarından geçen elektrik sinyallerini tetikler.
Araştırmacı ekip beynin bir tarafındaki nöronun öbür taraftaki başka bir nörona ileti göndermesini sağlayan ağı belirlemeyi başardığını 9 Mart günü Science dergisi üzerinden duyurdu. Ekip ayrıca şekilleri, işlevleri ve diğer nöronlara bağlanma biçimleri bakımından farklılık gösteren 93 farklı nöron tipini kategorize etti.
Girişime dahil olmayan Seattle merkezli Allen Institute for Brain Science’daki Neural Coding grubunun üyeleri, Nuno Maçarico da Costa ve Casey Schneider- Mizell şöyle dedi: ‘Bu çalışma, bir böceğin beyninin tamamını haritalayarak bütün nöronlarının sinaptik güzergahlarının çıkarılmasını sağladı ve bir ilke imza atmış oldu.
2020’de farklı bir araştırmacı grup, 25 bin nöron ve 20 milyon sinaps barındıran yetişkin bir meyve sineğinin kısmi konektomunu yayınlamıştı. Bilim insanlarının elinde konektomu bulunan üç başka canlı vardır: Yuvarlak solucan, sea squirt (Ascidians) ve larva deniz solucanı. Çalışmanın eş kıdemli yazarı ve John Hopkins Üniversitesinin NeuroData laboratuvarlarının yöneticisi ve kurucu ortağı olan Joshua Vogelstein şöyle diyor: ‘Bu konektomların her birinin birkaç yüz nöron barındırmasına ek olarak böceklerde ve memelilerde bulunan ayırt edici beyin hemisferinden mahrum.’
Cambridge Üniversitesi Zooloji Bölümü’nde araştırma görevlisi olan çalışmanın ilk yazarı Michael Winding’e göre 80’den fazla kişi yeni konektomun oluşturulmasına yardımcı oldu. Bilim insanları bir larva sinek beynini ince bir şekilde 5.000 bölüme ayırdılar ve her dilimin mikroskobik görüntülerini aldılar. Bu görüntüleri üç boyutlu bir cilt oluşturmak için bir araya getirdiler.
Ekip daha sonra ortaya çıkan görüntüleri inceledi, içlerindeki hücreleri tek tek belirledi ve bağlantıların izini manuel olarak sürdüler.
Bu işlem sonucu ortaya çıkan harita bilim insanlarını birkaç farklı yönden şaşırttı.
Örneğin, bilim insanları, nöronların akson adı verilen uzun bağlantılar yoluyla iletiler gönderdiğini ve dendrit adı verilen daha kısa, dallanmış bağlantılar yoluyla da iletileri aldığını düşünüyorlardı. Ancak görünen o ki bu kural her zaman geçerli değilmiş. Aksondan aksona, dendritten dendrite ya da dendritten aksona olan bağlantılar larva sineğin beynindeki sinapsların üçte birini oluşturduğu ortaya çıktı.
Vogelstein, bağlantının şaşırtıcı bir şekilde “sığ” olduğunu, yani gelen duyusal bilginin, sineği fiziksel bir davranış gerçekleştirmeye yönlendirebilen birine geçmeden önce çok az nörondan geçtiğini ifade ediyor. Winding, bu düzeyde bir verimlilik elde etmek için beynin devreler arasında yerleşik “kısa yollara” sahip olduğunu ve bunların bir şekilde son teknoloji yapay zekâ sistemlerindekilere benzediğini söyledi.
Schneider-Mizell, konektomun bir eksikliğinin, hangi nöronların uyarıcı olduğunu, yani diğer nöronları ateşlemeye ittikleri veya kısıtladıkları, yani nöronların ateşlenmesini daha az olası hale getirdikleri anlamına geldiğini yakalamamasıdır diyor.
Vogelstein, konektomunu bu eksikliğine rağmen daha enerji efektif yapay zekâ sistemleri ve insanların nasıl öğrendiğinin daha iyi anlaşılması gibi, gelecekteki birçok gelişmeye kapı açtığını söyledi.
“İnsanlar karar vermek, öğrenmek, yön bulmak, yemek yemek gibi şeyler yapıyor” dedi ve şöyle devam etti, “Bunları sinekler de yapıyor ve sineklerin bu tür bilişsel işlevleri yerine getirmek için sahip olduğu mekanizmaların insanlarda da olduğunu düşünmek gayet mantıklıdır.” dedi.
Çevirmen: Barış ARICAN
