Nörolojide en büyük zorluklardan biri nöronlar arasındaki sinaptik bağlantıları gösteren bir harita yapmak. Konnektom ”connectome ” adı verilen beyinde bilgi iletiminin nasıl olduğunu açıklayan bir nevi kutsal bir kase. Nörolojide bir dönüm noktası olan araştırma 17 Eylül’ de Proceedings of the National Academy of Sciences’ da yayınlanan,EPFL’ nin Mavi Beyin Projesi (BBP) olarak tanımlanan projede; memeli numunesinde sinaps-boyut bağlantısındaki anahtar prensipler belirlenerek sanal olarak kortikal mikroağla ile tekrardan yapılandırılarak kıyaslandı. Artık bu prensipler sayesinde neokortekste sinapsların yerlerini tahmin etmek mümkün.
“ Bu gerçekten büyük bir dönüm noktası, çünkü eğer yapılmasaydı bu onlarca yılı alırdı.Beyindeki her sinapsın haritadaki yeri belirlenerek, artık daha kesin modeller inşa etmek mümkün,” diyor BBP (Blue Brain Project) başkanı Henry Markham .
Nöronların nasıl bağımsız olarak büyüdüğü ve nasıl kendi görevlerini seçip, birbirlerine değerek veya kimyasal sinyaller yardımıyla nasıl yönlenerek hedeflerini buldukları, uzun süredir anlaşılamayan nörolojik bir gizemdi. Bu gizemi çözmek için, sanal mikroağlar inşa ederek her dalın nasıl birbiriyle çarpıştığını gördü. Asıl büyük sürpriz ise, modelde belirlenen sinapsların konumları ile gerçek beyin ağındaki sinapsların konumları eşlendiğinde % 75 ile % 95 arası doğruluk elde edilmiş olmasıydı.
Böylece nöronların fiziksel olarak mümkün olduğunca bağımsız olarak büyüdükleri ve sinapsların belirtilen lokasyonlarda rastgele birbirine çarparak oluştuğu anlaşılıyor. Bazı istisnalar da tespit edilmiş. Bazı özel durumlarda nöronların kullandığı sinyallerin istatiksel bağlantıyı değiştirdiğine işaret ediliyor. Bu istisnaları da hesaba katarak, Mavi Beyin takımı nörolojik ağdaki sinapsların yerlerini mükemmel şekilde tahmin edebiliyor.
Sanal Yapılandırma
BBP hedef olarak; nörolojinin pek çok branşındaki bilgileri entegre ederek, temel prensiplerden yola çıkarak, beyin yapısını ve fonksiyonunu hatta, farklı türlerin beyinleriyle yeniden inşa etmeyi hedefliyor- in siliko. Araştırmayla ilk kez memeli kortekslerindeki sinapsların nöronal bağlantıları büyük doğrulukla tahmin edilmiş oldu.
Bütün bu sonuçlara ulaşmak için Mavi Beyin Projesi(BBP) nöronların elektrik ve geometrik özelliklerin kullanarak, kortikal mikroağı yeniden yapılandırdı. Bütün bilgiler 20 yıldır süren, yaşayan beyin dokuları üzerinde hassasiyetle yapılan deneyler sayesinde elde edildi. Ağdaki her nöron hücresinin üç boyutlu modellemesi Mavi Gen”Blue Gene” süper bilgisayarıyla modellendi. 10000 sanal nöron yoğunluk ve morfolojik türlerine göre, uygun canlı dokuya göre 3D uzayda rastgele konumlandırıldı. Araştırmacılar sonra modeli memeli beyinindeki eşdeğer beyin ağıyla kıyasladı.
Araştırma beyinin fonksiyonları anlamak açısından oldukça önem taşıyor. Nörolojide yeni bir sayfa açılacağa benziyor.
Kaynak. http://www.sciencedaily.com/releases/2012/09/120917152043.htm
Referans :
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (2012, September 17). ‘Blue Brain’ project accurately predicts connections between neurons.
