Doç. Dr. Çağhan KIZIL

Erişkin bir insanın beyninde 90 milyara yakın sinir hücresi bulunur. Bu hücrelerin her biri başka hücrelerle ortalama 7000 bağlantıya sahiptir.

Beynimizdeki sinir ağlarını bir demiryolu sistemi gibi düşünürsek bir noktadan başka bir noktaya ulaşmak için var olan olasılıkların sayısı, matematiksel olarak neredeyse sonsuza yakındır. Yani, beyinden bahsederken bildiğimiz evrendeki en karmaşık bilgi ağından bahsediyoruz. Saniyede 1 milyar kere 1 milyar işlem yapabilme kapasitesine sahip ortalama bir insan beyni, en gelişmiş bilgisayarın 100 katı işlem hacmine sahip.
beynin tüm yapısal ve işlevsel özelliklerini keşfetmek

Beyin ile ilgili hastalıkları anlamak ve onlara çözüm bulabilmek de beynin bu karmaşık yapısı nedeniyle oldukça zor. Milyarlarca sinir hücresinin bazıları işlevini kaybettiğinde bunun beynin tümü üzerindeki etkisi ve maliyeti nedir sorusu, interdisipliner çalışma alanlarında oldukça popüler bir soru.

Sinirbilimden matematiğe, kuantum fiziğinden veri işleme bilimine kadar birçok alanın ortak çalışmaları sonucunda beyni anlama konusunda ilerleme sağlandı ancak daha çok fazla bilgiye ihtiyacımız var. Beynin sırrını çözebilmek için sinir bağlantılarının yüksek çözünürlüklü ve işlevsel haritasını çıkarmak elzem. Bu nedenle, geniş katılımlı ortak çalışma birimleri ve uluslararası konsorsiyumlar kurulmuştu. Örneğin 2009 yılında başlayan ve insan beynindeki tüm hücrelerin birbirleriyle olan bağlantılarını açığa çıkarmak için çalışan ‘Connectome Project’ ABD’deki birçok büyük üniversiteyi bünyesinde toplamıştı (http://www.humanconnectomeproject.org). Avrupa Birliği de 2013 yılında ‘İnsan Beyni Projesi (Human Brain Project)’ adıyla Avrupa’dan 133 kurumun katılımıyla gerçekleştirilecek ve insan beyninin işleyişini, yapısını, hastalık durumundaki değişimlerini araştırmayı amaç edinen bir projeye önayak olmuştu (https://www.humanbrainproject.eu/en). 2023 yılında kadar devam edecek projenin bütçesi 1 milyar avro civarında ve Avrupa Birliği tarafından teknoloji geliştirme alanında şu ana kadar sağlanmış en yüksek bütçeye sahip olan çalışma. Şimdiye kadar 1000’in üzerinde çalışma raporu ve makale çıktısına sahip projenin sinirbilim alanina katkısı şimdiden oldukça büyük. Yapılmış en detaylı anatomik üç boyutlu insan beyni atlası, beyin gibi çalışan bir bilgisayar modeli, sinir sisteminin işlem kapasitesinden esinlenerek oluşturulan nöromorfik bilgisayar çipleri, sinir sisteminin dijital numerik modelleriyle oluşturulan yapay zekaya dayalı karar verme mekanizmaları, hafıza ve bilincin oluşmasının mekanizmaları, beynin nesneleri algılaması ve karar vermesinin altında yatan kimyasal değişimlerin açığa çıkarılması çabaları, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (MRI) bilgilerine dayanan ve yüzlerce beyin hastalığının verisini karşılaştırma kapasitesine sahip algoritmaların geliştirilmesi ya da dijital beyin modellerinin gerçek robotik sistemlerin öğrenmesi için kullanılması (nörorobotik) gibi çalışma alanları bu proje kapsamında oluşturulmuş durumda. Üçüncü beyin projesi de Brain/MINDS adı altında 2013 yılında Japonya’da başlamıştı. Bu projenin ana sloganı “beynin tüm yapısal ve işlevsel özelliklerini keşfetmek.”

Beynin bağlantılarını bulmak birçok hastalığı anlamak için de önem arz ediyor. Örneğin epilepsi durumunda sinir hücrelerinin etkinlikleri azami düzeye çıkıyor ve etkilenen bir hücre, ona bağlı sinir hücrelerini de etkin hale getiriyor. Epilepsi nöbetleri bu şekilde beynin geniş alanlarına yayılıyor. Bir diğer örnek de Alzheimer. Bu hastalıkta da sinir hücrelerinin diğer hücrelerle bağlantıları kopmaya başlıyor ve güçlü bir sinir ağı, artık işlevini göremeyen bir ağa dönüşüyor. İnsan beyninin bağlantı haritasını ve bu bağlantıların işlevsel özelliklerini anlayabilirsek hastalıkların ilerlemesinin önüne geçecek tıbbi müdahaleleri gerçekleştirme şansımız olacak. Örneğin yapay zeka kullanarak bir insan beyninin bağlantı haritasını çıkartıp, 10 sene sonra bu bağlantıların nasıl değişebileceğinin ihtimallerini kağıda dökebilmek bir süre sonra hayal olmaktan çıkacak. Doğanın milyonlarca yıllık sürecinin yarattığı beynimizin gizemini tam olarak çözmek mümkün mü bilinmez, ancak teknolojik gelişmelerin baş döndürücü hızı karşısında heyecanlanmamak mümkün değil.

BirGün / 19.01.20