Mavi Beyin Projesi

Kasım 21, 2019
İddialı bir İsviçre merkezli proje olan Mavi Beyin projesi, kemirgen beyninden insan beynine kadar, beyin yapısı ve işleyişi ile ilgili bugüne kadarki en detaylı dijital modeli oluşturma amacı gütmektedir.

Tıpkı astrofizikçilerin yıldızların yapısını keşfetmek için dünya dışını, yani uzay boşluğunu incelemeleri gibi, nörobilimciler de insan beyninin özelliklerini keşfetmek için kendimizi, yani beyni incelemektedirler. Onlarca yıl önce ortaya çıkmış olan, bilimin özlemini çektiği bu kadar büyük ve iddialı bir proje, artık bir araştırma projesi olarak oldukça geniş ve kapsamlı bir hale dönüşmüştür. 2005 yılında İsviçreli profesör Henry Markram tarafından ortaya konan bu girişime Mavi Beyin adı verilmiştir.

İnsan beyninin bir keşif sonucu ortaya çıkan buluşları sergilemek için haritalar çizmesi oldukça normal bir durumdur. Çünkü bu bilgiler ancak bu biçimde kayıt altına alınır ve daha sonrasında başkalarına da iletilerek onlar tarafından da üzerinde çalışılır.

Yeni Dünya’nın mürekkep ve kalemle çizilen haritalarının bu yeni kıt’aya giden yolları çizmesi gibi, Mavi Beyin projesi de dijital cihazların desteğiyle yeni bir harita çizmeyi amaçlamaktadır. Bu harita, bugüne dek bilinen en kusursuz ve doğru biçimde insan beyninin nöron yollarını ve bunların nasıl harekete geçtiklerini ortaya koymaya odaklanmıştır. Bu harita bize, istendiğinde insan vücudunun bu karmaşık organının en uç köşeleri de dahil olmak üzere her detayı öğrenme şansını verecektir.

Bu projede, insan beyninin fonksiyonel dinamikleri ve yapısının doğru bir biçimde gösteriminin sağlanması için, öncelikle bir kemirgen beyninin dijital olarak yeniden yapılandırılması başlangıç noktası olarak seçilmiştir.

Mavi Beyin Projesi ve Ortaya Çıkışı

14 yıl önce Mayıs ayında, Lozan Federal Politeknik Okulu Beyin ve Zihin Enstitüsü (EPFL), beynin biyolojik olarak detaylı bir yapısı ve fonksiyonlarının yeninden yapılandırılması projesine başlamıştır. Bu projede kullanılan teknik, ters mühendislik olarak nitelendirilen tekniktir. Proje, çeşitli simülasyonlar ve beyin modelleri üzerinden yürütülmüştür.

Kuşkusuz çok daha karmaşık olan insan beyni üzerinde yapılacak çalışmalarda temel olarak bir kemirgen beyninin seçilmesinin temel sebebi, bir memeli olarak – farklı boyutlardaki çevrimler açısından – insan beyni ile çeşitli benzerlikler göstermesidir. Bu projenin arkasındaki teknoloji, NEURON yazılımı ile çalışan ve Mavi Gen adı verilen süper bilgisayardır.

“Bir duyguyu harekete geçiren her bir uyarıcı ile beyin hücre grupları arasında yeni bağlantılar üretilmektedir.”

– Eduard Punset Casals

Beynin yapısı ile ilgili bir görsel

Projenin deneysel altyapısı ve bu altyapıda kullanılan model, konnektom adı verilen ve beyin nöronları arasındaki bağlantıları içeren bir haritadır. Bu model, biyolojik açıdan bakıldığında beyin nöronlarının gerçekçi bir dijital simülasyonu olma niteliği taşımaktadır. Modelin, beyin ve zihnin tüm gizemlerini içeren tam bir ansiklopedi olması hedeflenmektedir.

Bu tür büyük bir projenin uluslararası katılımcılar olmadan yürütülmesi elbette pek mümkün değildir. Bu nedenle, Mavi Beyin projesini desteklemek ve kimi zaman da tamamlamak üzere eş zamanlı olarak başka projeler geliştirilmiştir.

  • Cajal Mavi Beyin Projesi. CeSViMa (Madrid Görüntüleme ve Süper Bilgisayar Merkezi) tarafından koordine edilmektedir.
  • IBM Joshua Mavi Projesi. İnsan zihnine benzer şekilde çalışacak bilgisayarlar ve yapay zeka programları geliştirmek üzere kurulmuştur.
  • İnsan Beyni Projesi (HBP). Avrupa’nın pek çok yerinden çeşitli üniversitelerin işbirliği ile insan beyni ile ilgili detaylı bilgi edinmek amacıyla bilimsel ve bilgisayar destekli çalışmalar içeren projedir.

Mavi Beyin Projesini Benzer Diğer Projelerden Ayıran Nedir?

Süper bilgisayarlar ve bunlarla gerçekleştirilen yeniden yapılandırma ve simülasyonlarla Mavi Beyin projesi, beynin fonksiyonlarını anlama konusunda tamamen yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Bu bağlamda proje, beyni farklı seviyelerdeki bir yapı olarak görmekte ve bu şekilde tanımlamaktadır. “Katmanlar” şeklindeki bu yaklaşım, beynin sonsuz derecedeki karmaşıklığı içinde zihnin fonksiyonel çeşitliliklerini içermeye ve tanımlamaya olanak sağlamak üzere kurgulanmıştır.

Bu bakış açısı, günümüzde bilimin karşı karşıya kaldığı en büyük zorluklardan birini çözülebilir ve uygulanabilir hale getirmektedir. Bu büyük zorluk, karmaşık bir çoklu sistem olan beyni anlama hedefidir. Bu görev, bu tür bir nörobilim simülasyonu için temel bir gereksinim durumundadır.

Bu projede işletilen nöron modellemenin şaşırtıcı derecede detaylı olması, sonuçta moleküler seviyede bir beyin simülatörünün geliştirilmesini gerektirecektir. Bu sayede de, genlerden kaynaklanan etkileri çalışmanın yolu açılmış olacaktır. Bu bağlamda, klinik olarak elde edilecek faydaların tahmin edilemez boyutlarda geniş ve kapsamlı olacağı öngörülmektedir.

Projenin Kısa Bir Tarihi

  • 2005: İlk hücresel model tamamlandı.
  • 2008: 10.000 hücreden oluşan ilk yapay neokortikal hücre sütunu başarıyla yapıldı.
  • 2011: İlk yapılan sütunun 100 katı büyüklüğünde bir model inşa edildi. Toplamda 1 milyon hücre bu model içinde yer aldı.
  • 2014: Bir farenin beyni, yapay olarak hücresel seviyede elde edildi.
  • 2023: Toplam 100 milyar hücreden oluşacak bir insan beyninin tam olarak yeniden yapılandırılma işlemlerinin bu tarihte tamamlanması planlanıyor.
Mavi beyin

Bu Kadar Çaba Ne İçin?

İnsan beyni konusunda bu denli derin bilgiye sahip olmanın getireceği klinik avantajların yanı sıra, konunun çok popüler olmasından kaynaklanan gizemlerin ortaya çıkarılması gibi son derece geçerli bir hedef bulunmaktadır.

Elbette insan beyninin en bilinmeyen ve karanlık bölgelerin açığa çıkarılması ile insan bilincini anlama konusunda teoriden daha öteye geçilmiş olacaktır. Bu durum, insanlık tarihi boyunca yüzlerce ve hatta binlerce bilim insanının üzerinde çalıştığı bir sürecin başarıyla sonuçlanması anlamına gelecektir.

Fakat şimdilik, keşfedilmeyi bekleyen heyecan verici detayların bir başlangıcı olarak geçen yıl Mavi Beyin projesi ilk üç boyutlu dijital nöron atlasını yayımlamıştır. Bu atlasta, beyinde yer alan hücre türleri ve toplam 737 beyin bölgesine yayılmış olan bu hücrelerin miktarları ile hangi bölgelerde bulundukları ile ilgili bilgiler yer almaktadır.

Klasik türde basılan, iki boyutlu şekillerin yer aldığı nöroanatomi kılavuzlarından bu tür üç boyutlu bir atlasa geçişin, en azından insanlık için önemli bir sıçrama olduğunu söyleyebiliriz.

  • Schonberg T, Fox CR, Poldrack RA (2011) Mind the gap: bridging economic and naturalistic risk-taking with cognitive neuroscience. Trends Cogn Sci 15: 11–19.
  • Vorhold V (2008) The neuronal substrate of risky choice: an insight into the contributions of neuroimaging to the understanding of theories on decision making under risk. Ann N Y Acad Sci 1128: 41–52.