Dilim dilim kestiler! Sinek beyni araştırması bilim dünyasını ayağa kaldırdı

Bir meyve sineğinin beyni, haşhaş tohumu büyüklüğündedir ve gözden kaçırması da bir o kadar kolaydır.

Virginia'daki Howard Hughes Tıp Enstitüsü'nün Janelia Araştırma Kampüsü'nde nörobilimci olan Vivek Jayaraman, "Çoğu insan bence, sineğin beyni olduğunu düşünmüyor bile" dedi.

Sinekler, çeşitli ortamlarda gezinmek, rakiplerle boğuşmak ve potansiyel eşlere serenat yapmak gibi karmaşık davranışlara sahip. Sineklerin benek büyüklüğündeki beyinleri, aralarında yaklaşık 100 bin nöron ve on milyonlarca bağlantı veya sinaps içeren son derece karmaşık bir yapı.

2014'ten beri Janelia'daki bir bilim ekibi, Google'daki araştırmacılarla işbirliği içinde, meyve sineği beyninin kapsamlı bir şemasını oluşturmak amacıyla bu nöronları ve sinapsları haritalıyor.

İNSAN BEYNİNE IŞIK TUTACAK

Devam eden çalışma, son teknoloji makine öğrenimi algoritmalarının yardımıyla bile zaman alıcı ve pahalı anca şimdi, Salı günü eLife dergisinde yayınlanan muazzam yeni bir makalede, sinirbilimciler bununla neler yapabileceklerini göstermeye başladıklarını anlattı.

Dr. Jayaraman ve meslektaşları, sinek beyninin sadece küçük bir parçasını, yön bulmada önemli rol oynayan merkez kısmı analiz ederek, sineklerin yollarını bulmalarına yardımcı olan düzinelerce yeni nöron tipi ve kesin olarak belirlenmiş nöral devreler belirledi.

Çalışmanın, nihayetinde bizimki de dahil olmak üzere her tür hayvan beyninin bir duyusal bilgi akışını nasıl işlediğine ve uygun eyleme nasıl dönüştürdüğüne dair fikir sağlamaya yardımcı olacağı düşünülüyor.

Janelia Araştırma Kampüsü 2006'da açıldığında, kurucu direktörü Gerald Rubin gözünü meyve sineğine dikmişti. Dr. Rubin, "Solucan uzmanı meslektaşlarımdan hiçbirini gücendirmek istemiyorum ama bence sinekler, gerçekten ilginç, karmaşık davranışlar sergileyen en basit beyne sahip" dedi.

BEYNİNİ DİLİM DİLİM KESİP MİKROSKOPLA TARADILAR

Janelia'daki birkaç farklı ekip, o zamandan beri sinek bağlantılı projelere girişti ancak yeni makaleye yol açan çalışma, beş günlük tek bir dişi meyve sineğinin beyni ile 2014'te başladı.

Araştırmacılar sinek beynini dilimler halinde kestiler ve daha sonra onları katman katman özenli bir şekilde görüntülemek için, odaklanmış iyon ışını taramalı elektron mikroskobu olarak bilinen bir teknik kullandılar. Mikroskop esasen çok küçük, çok hassas bir tırnak törpüsü gibi işlev gördü, beynin aşırı ince bir tabakasını törpüledi, maruz kalan dokunun bir resmini çekti ve ardından hiçbir şey kalmayana kadar bu işlemi tekrarladı.

Ekip daha sonra milyonlarca görüntüyü üç boyutlu bir ortamda birleştirmek için bilgisayarlı görü yazılımı kullandı ve Google'a gönderdi. Orada araştırmacılar, her bir nöronu tanımlamak ve büküm dallarını izlemek için gelişmiş makine öğrenimi algoritmaları kullandılar.

'MUAZZAM BİR ADIM'

Geçen yıl, araştırmacılar, uyku, öğrenme ve yön bulma için çok önemli olan bölgeleri ve yapıları içeren sinek beyninin büyük bir kısmı olan ve “hemibrain” olarak adlandırdıkları şey için bir bağlantı yayınladılar.

New York'taki Rockefeller Üniversitesi'nden bir sinirbilimci olan Cori Bargmann, “Bu muazzam bir gelişme ve beynin nasıl çalıştığını çözme hedefine doğru muazzam bir adım" dedi.

Sinekler fare, şempanze veya insan değildir ancak beyinleri aynı temel görevlerden bazılarını gerçekleştirir. Louis'deki Washington Üniversitesi'nden sinirbilimci David Van Essen, "Bir böcekteki temel sinir devrelerini anlamak, diğer hayvan beyinlerinin benzer sorunlara nasıl yaklaştığına dair önemli ipuçları sağlayabilir" dedi.

Essen, "Sinek beyni hakkında derin bir anlayış kazanmak, bize memelilerin ve hatta insan beyninin ve davranışlarının anlaşılmasıyla ilgili fikirler veriyor" ifadelerini kullandı.