Canlı beyinlerin incelenmesinin zorluğu, bilim insanlarını alternatif yöntemlere itiyor. Bu kapsamda, fare beyninin şimdiye kadar yapılmış en kapsamlı sanal simülasyonlarından biri oluşturuldu. Bu çalışma, Alzheimer gibi beyin hastalıklarının daha detaylı modellenmesi ve anlaşılması için önemli bir adım olarak görülüyor.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Allen Enstitüsü ve Japonya'daki Elektro-İletişim Üniversitesi'nden bir ekip tarafından yürütülen bu çalışma, bir fare beyninin tamamını içeren bir korteks simülasyonu sunuyor. İnsan beyni kadar karmaşık olmasa da, milyarlarca nörona sahip insan beyni ile fare beyni arasında önemli benzerlikler bulunuyor. Bu nedenle, bu simülasyonun faydalı bir çalışma aracı olması bekleniyor.
Sanal beyin, 9 milyon nöron ve 26 milyar sinaps (nöronlar arası bağlantı) içeriyor. Beyin simülasyonunda 86 farklı bağlantılı bölge bulunuyor ve saniyede katrilyonlarca hesaplama yapabiliyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, gerçek bir fare beyninin yaklaşık 70 milyon nöronu olduğu ve bir fındık büyüklüğünde olduğu tahmin ediliyor.
Allen Enstitüsü'nden hesaplamalı nörobilimci Anton Arkhipov, bu gelişmenin bilgisayar gücüyle beyin simülasyonlarının etkili bir şekilde çalıştırılabileceğini gösterdiğini ve daha büyük modellerin de hassasiyet ve ölçekle mümkün olduğunu belirtti. Bu teknik başarı, daha büyük ölçekli beyin modellerinin de erişilebilir olacağına dair güven veriyor.
Simülasyonun karmaşıklığı, bilişsel süreçlerin, bilinç durumlarının ve hastalıkların beyinde nasıl yayıldığını gözlemleme imkanı sunuyor. Bu, tek tek nöronların ateşlendiği ve birbirine bağlandığı üç boyutlu, hareketli bir harita niteliğinde.
Araştırmacılara göre, bu model sayesinde nöbetlerin beyinde nasıl yayıldığı veya beyin dalgalarının odaklanmaya nasıl katkıda bulunduğu gibi hipotezler, tekrarlayan ve invaziv fiziksel beyin taramalarına gerek kalmadan test edilebilecek.
Gerekli hesaplama gücü, Japonya'daki Fugaku süper bilgisayarı tarafından sağlandı. Ekip ayrıca, beyin aktivitesini daha verimli işlemek ve gereksiz hesaplamaları en aza indirmek için yeni yazılımlar geliştirdi. Elektro-İletişim Üniversitesi'nden bilgisayar bilimcisi Tadashi Yamazaki, Fugaku'nun astronomi, meteoroloji ve ilaç keşfi gibi çeşitli hesaplamalı bilim alanlarında kullanıldığını ve toplumsal sorunların çözümüne katkı sağladığını ifade etti.
Sağlıklı yaşlanma ve genel fiziksel-zihinsel sağlık için beynimizin önemi yadsınamaz. Sanal beyin haritaları ve mini beyin yapıları üzerine yapılan çalışmalar, bu organın nasıl çalıştığını ve nasıl bozulabileceğini öğrenmede kritik rol oynayacak.
Ekip, yeni modeli kullanarak beyin dalgalarının senkronizasyonu ve fare beyninin iki yarım küresinin birbirleriyle etkileşimi hakkında keşifler yapmaya başladı bile.
Bu etkileyici başarıya rağmen, araştırmacıların daha büyük hedefleri var: Bir gün sanal bir bilgisayar ortamında tam boyutlu bir insan beyni modeli oluşturmak. Arkhipov, uzun vadeli hedeflerinin, bulundukları enstitünün ortaya çıkardığı tüm biyolojik detayları kullanarak bütün beyin modellerini, hatta insan modellerini inşa etmek olduğunu belirtti. Artık tek tek beyin bölgelerini modellemekten, farenin tüm beynini simüle etmeye doğru ilerlediklerini ekledi.
Bu araştırma, süper bilgisayar konferansı SC25'te sunuldu ve çevrimiçi olarak erişime açık.
