Google Şimdiye Kadarki En Ayrıntılı Beyin Haritasını Oluşturdu

Google sayesinde insan beyni içindeki bağlantıların en ayrıntılı haritası oluşturularak nöronlar arasındaki ilişki paternleri en ince ayrıntısına dek gün yüzüne çıkarılmıştır.

İnternetten ücretsiz erişebileceğiniz beyin haritası, üç boyutlu hazırlanmış 50 bin hücreyi içermektedir. Sinaps olarak adlandırılan 130 milyon bağlantının, örümcek ağı gibi yüz milyonlarca dalla birbirleriyle bağlantı halinde olduğu görülüyor. Veri seti, ortalama bir modern bilgisayarın saklama kapasitesinin yaklaşık 700 katı, 1.4 petabayt civarındadır.

İnsan beyninin bu kadar büyük bir parçasının gerçek yapısı ilk kez bu şekilde gözlerimizin önüne serilerek, devasa bir veri kümesi oluşturuyor. Bu devasa girişim, ilaca dirençli 45 yaşındaki epilepsili bir kadından bir beyin parçasının alınmasıyla başlamıştır. Nöbetlerinin kaynağı olan bölümün kesilmesi için hasta operasyona alınmış, sağlıklı beyin dokusunun bir kısmının da çıkarılması gerekmiştir. Numune hemen koruyu maddeler içine daldırılmış, osmiyum gibi ağır metallerle boyanmış, böylece her hücrenin dış zarları bir elektron mikroskopu altında görülebilir hale getirilmiştir. Daha sonra sertleşmesi için reçine içine yatırılan numune, bir insan saçının binde biri kadar 30 nanometre kalınlıkta kesitlere bölünmüş ve her kesiti görüntülemek için bir elektron mikroskobu kullanılmıştır. Bu noktada, üç boyutlu hacim oluşturmak için iki boyutlu kesitler bir araya getirilmiştir. Bir nöronu diğerine bağlayan dalları yeniden inşa etmek için makine öğrenimi kullanılmış ve farklı hücre tipleri etiketlenmiştir. Bütün bu ayrıntılar beynin sadece çok küçük bir kısmına karşılık gelmektedir.

Farklı beyin bölgelerindeki aktiviteyi göstermek için bir fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemesi (fMRI) taraması kullanılmıştır. Bu sayede beynimizde nasıl bağlantılar olduğu hakkında da yeni keşifler yapılmıştır: Örneğin, nöronlar arasındaki bağlantıların sayısı büyük ölçüde tutarsızdı. Normalde, bir nöron "dalı bir diğerine yakınlaştığında, sadece bir sinaps veya nadiren iki ila dört sinaps oluştururdu. Ancak bu çalışmada, bir hedef nöron üzerinde 20’ye kadar sinaps oluşturan bazı dallar mevcuttu, yani bu dal muhtemelen tek başına nöronu ateşleyebiliyordu. Bulgulara göre, nedeni belirsiz olmakla birlikte, öğrenilmiş davranışların altında çoklu-sinaps bağlantılar yatmaktadır. Beynin kavramak, düşünmek, çözmek ve karar almak gibi pek çok bilişsel ve kırmızı ışığı gördüğümüzde frene basmak gibi öğrenilmiş birçok otomatik işlevi mevcuttur. Süper güçlü bağlantılar sayesinde bir mesaj ağ boyunca hızla iletilmektedir.

Korteksin derinliklerinde daha önce saptanmamış gizemli nöron çiftleri de bulunmuştur. İki hücre aynı eksende tam ters yöne işaret etmektedir.

Tüm bir insan beyninin haritalandırılması dünyada bir yıl içinde üretilen dijital içerik miktarına denk, bir zetabaytlık veri setine ihtiyaç duyacaktır. Fakat bunu gerçekleştirmek bu zahmete değmeyebilir. Kodlama bilgisi çoğunlukla deneyimlerden elde edildiğinden, her bir beyin bir diğerinden farklı olacaktır. Bilginin nasıl depolandığı anlaşılmadığı sürece, veriler anlamsız olacaktır.

Daha acil bir fayda, zihinsel bozuklukları olan insanlarda hücre haritasının nasıl farklılık gösterdiğini keşfetmektir. Şizofreni gibi hastalıkları aydınlatmak için zihinsel hastalıklara sahip kişilerde benzer çalışmalar gerçekleştirilebilir.