Beynin nasıl işlediğini daha iyi anlamak canlı beyinleri incelemenin ve analiz etmenin zor olmasından dolayı oldukça zahmetli. Fakat bilim insanlarının artık başvurabileceği yeni bir fare beyni simülasyonu var.
David Nield
Çeviri: Sedef Çakır
GazeteBilim Yazı İşleri
Bu simülasyon şimdiye kadar oluşturulmuş en kapsamlı çalışmalardan biri.
Bu çalışma, ABD’deki Allen Enstitüsü ile Japonya’daki University of Electro-Communications’dan bir ekip tarafından yürütüldü ve Alzheimer gibi hastalıkların çok daha ayrıntılı bir şekilde modellenip incelenmesine yardımcı olabilme potansiyeline sahip.
Simülasyon, bir fare korteksinin tamamını modelliyor. Bu, milyarlarca nöron içeren insan beyni kadar büyük ya da karmaşık olmasa da, insan ve kemirgen beyinleri arasında benzerlikler bulunuyor. Bu sebeple, oldukça faydalı bir araştırma aracı olabilir.
Elde edilen veriler gerçekten etkileyici. Sanal beyin 9 milyon nöron ve 26 milyar sinaps (nöron bağlantısı) içeriyor. Simülasyonda birbirine bağlı 86 bölge bulunuyor ve saniyede katrilyonlarca hesaplama yapabiliyor.
Bunu perspektife oturtmak gerekirse gerçek ve tam bir fare beyni, badem büyüklüğündeki bir alanda yaklaşık 70 milyon nöron içeriyor.
Allen Enstitüsünden hesaplamalı sinirbilimci Anton Arkhipov, “Bu kapının artık açık olduğunu gösteriyor. Yeterli hesaplama gücüne sahip olduğumuz sürece bu tür beyin simülasyonlarını etkili bir şekilde çalıştırabiliriz.” diyor.
“Bu, çok daha büyük modellerin yalnızca mümkün değil, aynı zamanda hassasiyet ve ölçek açısından gerçekten ulaşılabilir olduğunu gözler önüne seren teknik bir dönüm noktası.”
Simülasyon sayesinde araştırmacılar, biliş, bilinç ve hastalık modellerinin beyin içinde nasıl yayıldığını izleyebiliyor. Bu keşif, tek tek nöronların nasıl ateşlendiğini ve bağlantı kurduğunu gösteren, üç boyutlu ve hareketli bir harita niteliğinde.
Araştırmacılara göre bunun kullanılabileceği yollardan bazıları; nöbetlerin beyinde nasıl yayıldığına dair hipotezleri test etmek ya da beyin dalgalarının odaklanmaya nasıl katkıda bulunduğunu incelemek olabilir. Üstelik tekrar tekrar yapılan, invaziv fiziksel beyin taramalarına da ihtiyaç duyulmuyor.
Gerekli hesaplama gücü, modeli oluşturmak için mevcut hücre veri tabanları ve şemaları üzerine inşa eden Japonya’daki Fugaku süper bilgisayarı tarafından sağlandı. Ekip ayrıca beyin aktivitesini daha verimli işlemek ve gereksiz hesaplamaları en aza indirmek için yeni yazılımlar geliştirdi.
University of Electro-Communications’dan bilgisayar bilimci Tadashi Yamazaki, “Fugaku; astronomi, meteoroloji ve ilaç keşfi gibi çok geniş bir yelpazedeki hesaplamalı bilim alanlarında araştırmalar için kullanılıyor ve birçok toplumsal sorunun çözümüne katkı sağlıyor.” diyor.
“Bu çalışma kapsamında Fugaku’yu bir sinir devresi simülasyonu için kullandık.”
Beyinlerimiz elbette fiziksel ve zihinsel sağlık için, ayrıca sağlıklı bir yaşlanma süreci için hayati önem taşıyor ve sanal beyin haritaları ile mini beyin yapıları üzerine yapılan çalışmalar, bu organın nasıl çalıştığının ve ne şekilde bozulabildiğinin anlaşılmasında kritik bir rol oynayacak.
Ekip, bu yeni modeli zaten kullanıyordu ve beyin dalgası senkronizasyonu ve fare beyninin iki yarımküresinin birbiriyle nasıl etkileşime girdiğine dair araştırmalar yapıyordu.
Bu, bilişim ve biyolojik modelleme açısından çok büyük bir başarı fakat araştırmacıların çok daha büyük planları var. Bir gün sanal bir hesaplama alanı içinde tam boyutlu bir insan beyni modeli oluşturmayı hedefliyorlar.
Arkhipov, “Uzun vadeli hedefimiz, enstitümüzün ortaya çıkardığı tüm biyolojik detayları kullanarak bütün beyin modelleri ve hatta sonunda insan modelleri oluşturmak. Şu anda tekil beyin bölgelerini modellemekten, fare beyninin tamamını simüle etmeye geçiyoruz.” ifadelerini kullandı.
Araştırma SC25 süper bilgisayar konferansında sunuldu ve çevrimiçi olarak erişilebilir durumda.
Kaynakça:
Supercomputer Creates One of The Most Realistic Virtual Brains Ever Seen: ScienceAlert
Son Erişim Tarihi: 11/12/2025
