Google ve Virginia'da yer alan Janelia Araştırma Kampüsü'ndeki araştırmacılar, herhangi bir hayvandaki beyin bağlantılarının en geniş kapsamlı, yüksek çözünürlüklü haritasını yayınladı. Ekibin paylaştığı 3D modelleme meyve sineğinin beynindeki 20 milyon sinapsın 25 bin nöronu nasıl bağladığını gösteriyor.
Konnektom araştırma alanında bir dönüm noktası olan model, beynin oluşturduğu fiziksel yolların haritasını çıkarmak için detaylı görselleştirme tekniklerini kullandı. Bu arada haritanın, beynin içerdiği tüm nöronları ve sinir yollarını gösteren bir diyagram olan connectome ismiyle de tanındığını belirtelim. Harita, meyve sineğinin beyninin yalnızca üçte birini gösteriyor. Şimdiye kadar sadece tek bir organizmanın, yuvarlak solucanların beyni tamamen bu şekilde haritalandırılabilmişti.
Connectomics'in bilim dünyasında tartışmalara yol açan bir yöntem olduğunu belirtelim. Bir kesim, bu tekniğin beynin fiziksel bölümlerini belirli davranışlarla ilişkilendirmeye yardımcı olduğunu savunuyor. Aslına bakarsanız bu da sinirbilimin temel hedeflerinden biri. Ancak tekniği eleştirenler; bu tekniğin, henüz büyük atılımlar üretmediğini ve nöronları haritalama konusunda yürütülen bu özenli çalışmanın başka alanlarda daha iyi kullanılabilecek kaynakları tükettiğini belirtiyor.
Bu konuda Nottingham Üniversitesi'nden Sinir Bilimci Mark Humphries ise yeniden yapılandırmanın teknik bir harika olduğunu dile getirirken, diğer bilim adamlarının kullanabileceği bir kaynak olarak öne çıktığını söyledi. Bu tekniğin ilk etapta ivedi bilimsel sorulara acil cevap vermeyeceğini belirten Humphries, yine de sinir bilim alanındaki bazı ilginç gizemleri ortaya çıkarabileceğini ifade etti.
Google ve Janelia'daki FlyEM ekibi tarafından oluşturulan 3D haritanın, otomasyon metodlarının ve insan işçiliğinin ortaya çıkardığı teknik bir başarı olduğunu söyleyebiliriz. Haritayı oluşturmak için ilk olarak meyve sineği beyninin bölümlerini sadece 20 mikron kalınlığında yani insan saçının yaklaşık üçte biri kadar parçalara ayırmak gerekiyor Bu beyin dilimleri daha sonra taramalı elektron mikroskobundan çıkan elektron akışına tabi tutularak görüntüleniyor. Elde edilen veriler, her bir hücrenin yollarını izleyen bir algoritma kullanılarak işlenen yaklaşık 50 trilyon 3D piksel veya voksel içeriyor.
Bu arada Meyve sineklerinin, haşhaş tohumu büyüklüğünde ve nispeten basit beyinlere sahip olmalarına rağmen kur dansları gibi karmaşık davranışları sergilediği için Connectomics alanında yaygın şekilde kullanıldığını belirtmekte fayda var.
Google'ın algoritmik gücüne rağmen, yazılım ortaya çıkardığı çalışmayı incelemek için ciddi bir insan gücüne ihtiyaç olduğunu ekleyelim. Google yaptığı açıklamada Janelia'daki bilim insanlarının ortaya çıkan 3D haritayı kontrol etmesi 2 yıl ve yüz binlerce saat sürdü. Bilim insanları bu süreçte 20 milyon kimyasal sinapsın her birinin rotasını doğrulamak için VR başlıkları ve özelleştirilmiş 3D düzenleme yazılımı kullandı.
Buna rağmen ortaya çıkan harita, meyve sineğinin beyninin yalnızca hemibrain olarak bilinen bir bölümünü kapsadı. Bu noktada bir meyve sineğinin beyninde toplamda 100 bin nöron bulunduğunu belirtelim. Bir insan beyninin yaklaşık 86 milyar nöron içerdiğini düşünürsek, kendi sinirsel yollarımızın bağlantı haritasını oluşturmaktan şu an için ne kadar uzak olduğumuzu görüyoruz.
