Bilim tarihinde bir birinci: Gelmiş geçmiş en ayrıntılı beyin haritası çıkarıldı

Bilim tarihinde bir birinci: Gelmiş geçmiş en ayrıntılı beyin haritası çıkarıldı

Bilim insanları, bugüne kadar oluşturulmuş en ayrıntılı beyin haritasını tanıttı. Bu büyüleyici şema, bir fare beyninin neredeyse 10 milyon nöronunu, 26 milyar sinapsını ve birbirine bağlı 86 farklı beyin bölgesini temsil ediyor.

Bu dijital kopya, araştırmacıların hastalık sırasında beyinde neler olduğunu, beyin dalgalarının zihinsel odaklanmayı nasıl şekillendirdiğini ve nöbetlerin beyne nasıl yayıldığını anlamalarına yardımcı olacak. Şimdiye kadar, bu sorular sırf gerçek beyin dokusu kullanılarak ve her seferinde tek bir deneyle yanıtlanabiliyordu.

Projede çalışan Seattle’daki Allen Enstitüsü’nden araştırmacı Dr. Anton Arkhipov, haritayı “teknik bir dönüm noktası” olarak isimlendiriyor. Arkhipov, “Bu çeşit bir bilgi süreç gücüyle, tam ve biyofiziksel olarak gerçek bir beyin modeli oluşturma gayesi artık bilim kurgu olmaktan çıktı. Bilim insanları, beyni anlamanın, sözün tam manasıyla bir beyin inşa edebilmek manasına geldiği yeni bir sonda bulunuyor” diyor.

Bu çarpıcı yeni imaj, beynin kritik derecede kıymetli en dış katmanı olan bir fare korteksinin sanal bir kopyasını gösteriyor. Canlı renkler, görsel sürece, beden hareketi, karar verme üzere farklı misyonlardan sorumlu olan farklı kortikal alanları temsil ediyor. Her bölge, beynin ve bedenin irtibatını sağlamak için elektriksel ve kimyasal sinyalleri ileten inanılmaz yoğunlukta bir nöron (sinir hücreleri) ormanından oluşuyor.

Süper bilgisayar Fugaku’nun muazzam hesaplama gücü

Tüm bölgelerden yayılan küçük beyaz ağaç gibisi kollar, ileti göndermek için sinyal veren ve adeta “konuşan” faal nöronlar. Elektriksel sinyaller, tek bir nöronun yuvarlak merkezi gövdesinden, akson ismi verilen uzun, uzmanlaşmış bir uzantı boyunca ilerliyor ve bir öbür nöronla temas noktasına ulaşıyor. Elektriksel sinyal, kimyasal bir sinyali tetikliyor ve nörotransmiter olarak bilinen moleküller bir hücreden başkasına akıyor, sinyal periyodunu gerçekleştiriyor ve bir sonraki hücrede yeni bir elektrik akımı başlatıyor.

Allen Enstitüsü elektrofizyoloji yardımcı yöneticisi Dr. Tim Jarsky, “Beyin, hücrelerin nasıl davranması gerektiğini sezginizle çözemeyeceğiniz kadar karmaşık bir sistem olduğu için modelleme inanılmaz derecede önemli” diye belirtiyor. Jarsky, “Bu bilgi setindeki nöron çeşitlerinin alt kümesiyle bile, çok çeşitli sinyalleşme tipleriyle mümkün olan sayısız etkileşime sahibiz. Tüm bu ögeleri bir ortaya getirdiğinizde devrenin nasıl davranacağını anlamak için hakikaten bir modele gereksiniminiz oluyor” diye ekliyor.

Bu devasa harita, Japonya’nın ultra süratli üstün bilgisayarı Fugaku kullanılarak oluşturuldu. Japonya’nın amiral gemisi harika bilgisayarı, saniyede 400 katrilyondan fazla hesaplama yapma kapasitesine sahip ve bilgileri göz kırpmamızdan daha süratli işliyor. Bu gücün boyutunu daha net bir örnekle belirtmek gerekirse, şu anda saniyeleri saymaya başlasanız, bu sayıya ulaşmak yaklaşık 12,7 milyar yıl sürer.

Tokyo’daki Japonya Elektro-İletişim Üniversitesi’nden Dr. Tadashi Yamazaki, Fugaku’nun astronomi, meteoroloji ve ilaç keşfi üzere çok çeşitli hesaplamalı bilim alanlarında kullanıldığını söylüyor. Yamazaki, “Bu vesileyle, Fugaku’yu nöral devre simülasyonu için kullandık” diye belirtiyor.

Nihai gaye: İnsan beyni

Uzmanlara nazaran, uzun vadeli amaç yalnızca korteks değil, fare beyninin tamamını simüle etmek ve sonunda insan beyni modellerine ulaşmak. İki cins ortasındaki makul yapısal benzerlikler nedeniyle, bu modelin insan beyni gelişimi için sağlam bir başlangıç noktası olduğu düşünülüyor.

Fugaku, Haziran 2020’de dünyanın en süratli harika bilgisayarı ilan edilmişti, lakin beş yıl sonra TOP 500 listesinde yedinciliğe geriledi. Listenin tepesinde ise ABD’nin üçüncü “exo-scale” sistemi olan El Capitan yer alıyor. Exo-scale, saniyede en az bir kentilyon süreç (bir milyar milyar, yani 1’in akabinde 18 sıfır) gerçekleştirebilen sistemlere deniyor. Bu sanal beyin simülasyonunu ayrıntılandıran bir makalenin, bu hafta St. Louis, Missouri’de gerçekleşecek olan SC25 harika bilgi süreç konferansında tanıtılması bekleniyor.

Chip Alıntıdır…