200.000 hücre, 523 milyon bağlantı, 5.4 kilometrelik sinir ağı… Hepsi bir kum tanesi büyüklüğündeki beyin dokusunda.
Nisan 2025’te yayımlanan çığır açıcı bir çalışmada, uluslararası bir bilim ekibi, şimdiye kadar yapılan en detaylı memeli beyin haritasını oluşturdu. Fare beyninin görsel korteksinden alınan sadece bir milimetreküplük doku parçası üzerinde yürütülen bu proje, beyin yapısı ile işlevi arasındaki ilişkiyi eşzamanlı gösteren ilk çalışma olma özelliği taşıyor.
Bu görüntü, MICRONS projesinde yeniden oluşturulan 120.000 nöronun 1.000’den fazlasının bir alt kümesini göstermektedir. Her nöron farklı bir rastgele renktedir.
Nature dergisinde yayınlanan bu araştırma, MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks) projesi kapsamında gerçekleştirildi ve 150’den fazla bilim insanının ortak çalışması tarafından ortaya çıkarıldı. Proje; Allen Institute, Princeton Üniversitesi, Stanford Üniversitesi ve Baylor College of Medicine gibi önemli kurumlardan araştırmacıları bir araya getirdi.
Kum Tanesi Kadar Bir Beyinden Milyonlarca Veri
Çalışma, bir farenin görsel korteksinden alınan 1 mm³’lük beyin dokusu üzerinde gerçekleştirildi. İlk olarak Baylor College of Medicine araştırmacıları, bu bölgedeki nöronların aktivitesini özel mikroskoplarla kaydetti. Fare, çeşitli videolar izlerken beyin hücrelerinin nasıl yanıt verdiği izlendi.
Daha sonra Allen Institute’tan gelen ekip, aynı dokuyu 25.000 katman halinde kesti. Her bir katman, insan saç telinden yaklaşık 400 kat daha inceydi. Ardından elektron mikroskoplarıyla her bir katmanın yüksek çözünürlüklü görüntüleri alındı.
Bu veriler Princeton Üniversitesi’ndeki bir ekip tarafından yapay zekâ ve makine öğrenmesi teknikleri kullanılarak üç boyutlu bir modele dönüştürüldü. Sonuç: 84.000 nöron, toplamda 200.000 hücre, 523 milyon sinaps ve 5.4 kilometrelik aksonal bağlantı ağı içeren detaylı bir beyin devresi haritası.
Beynin Yeni Kuralları: İnhibisyon Sandığımızdan Çok Daha Karmaşık
Araştırmanın en dikkat çekici bulgularından biri, inhibisyon (nöronların diğer nöronları baskılama işlevi) konusundaki yeni keşif oldu. Daha önce, baskılayıcı nöronların rastgele ya da genel baskı yaptığı düşünülüyordu. Ancak bu çalışma, bu hücrelerin oldukça seçici olduğunu gösterdi.
Bazı inhibitör nöronlar yalnızca belli uyarıcı nöronları hedef alıyor, bazıları ise ağ çapında koordinasyon sağlıyor. Bu, beynin sinyallerini sadece “ateşle / ateşleme” prensibine değil, sofistike bir ağ düzenine göre yönettiğini ortaya koyuyor. Bu da zihin işleyişine dair temel anlayışımızı yeniden şekillendirebilir.
Bilinç, Zeka ve Hastalıklar Açısından Yeni Ufuklar
Bu ölçekte bir bağlantı ve işlev haritası oluşturmak, yalnızca akademik bir başarı değil; aynı zamanda nörolojik hastalıkların anlaşılması ve tedavisi için kritik bir adım.
Alzheimer, Parkinson, otizm ve şizofreni gibi hastalıkların birçoğu, nöronlar arası iletişimdeki bozukluklarla ilişkilidir. Bu çalışmayla artık sağlıklı bir beyin devresi nasıl çalışıyor, hangi hücreler nasıl organize oluyor gibi sorulara yanıt verebileceğiz. Bu da hastalıklı bir beyinle karşılaştırma yaparak, gelecekte kişiselleştirilmiş tedavi stratejilerine olanak sağlayabilir.
Allen Institute’tan Dr. Nuno da Costa’nın ifadesiyle:
“Eğer bozuk bir radyonuz varsa, devre şemasına bakarak onu tamir etmeniz daha kolay olur. Biz de beynin bu devre şemasını çıkardık.”
Bilimsel İş Birliği ve Büyük Veri
Çalışma, ABD’nin istihbarat araştırmaları ajansı IARPA ile NIH BRAIN Initiative tarafından desteklendi. Proje boyunca elde edilen veri miktarı, tam 1.6 petabayt. Bu da 22 yıl kesintisiz HD video izlemeye denk geliyor.
Araştırmacılar bu dev veri setini herkesin erişimine açık hale getirdi. MICrONS Explorer üzerinden bu veriler görüntülenebiliyor, indirilebiliyor ve analiz edilebiliyor. Makalenin detayı için; Nature makalesi, Allen Institute haber duyurusu.
Daha Fazla Güncel Biyoteknoloji Gelişmeleri İçin BIOSSCOPE