Bilim insanları, yapay zeka (YZ) kullanarak fare beyninin daha önce haritalanmamış bölgelerini olağanüstü detaylarla gösteren yeni bir harita oluşturdu. Bu harita, beyin dokusunu incelemek için kullanılan yeni nesil analiz yöntemlerini, metin üreten yapay zeka modellerine benzer bir yaklaşımla birleştiriyor.
Salı günü yayımlanan ve yaklaşık 1300 beyin bölgesini kapsayan harita, insan müdahalesi gerektirmeden beyin bölgelerini detaylandıran ilk çalışma olma özelliğini taşıyor. Araştırmacılar, bu projenin, vücudun tamamı için benzer doku haritaları oluşturulmasına olanak sağlamasını umuyor.
Genomik alanındaki gelişmeler, sinir sistemindeki hücreler hakkında büyük miktarda bilgi sağladı. Uzamsal transkriptomik gibi teknikler, hücrelerin genetik bilgiyi nasıl kullandığını ve bu bilginin vücut fonksiyonlarıyla nasıl ilişkilendiğini ortaya koyuyor. Bu yöntemler, hücrelerin dokular içindeki konumlarını da belirliyor.
Ancak, bu türden deneylerden elde edilen bilgileri kapsamlı bir beyin haritasına dönüştürmek önemli bir zorluk teşkil ediyor. Daha önceki beyin haritaları için araştırmacılar, belirli beyin bölgelerini ve kaydedilen hücrelerin bu bölgelerdeki yerini belirlemek üzere haritanın her parçasını manuel olarak etiketlemek durumundaydı. Yeni çalışma ise bu zahmetli adımdan kaçınıyor.
Yeni harita için kullanılan uzamsal transkriptomik verileri, analiz edilen her hücrede 500 ila 1000 genin aktivitesine dair bilgiler içeriyordu. Bu karmaşıklık seviyesinde veri analizi oldukça zorlayıcı. Uzamsal transkriptomik verilerini kullanarak beyin bölgelerini işaretleme süreci, daha belirsiz haritalar üretebiliyordu.
İşte bu noktada, ekibin YZ tabanlı yaklaşımı öne çıkıyor. ChatGPT gibi büyük dil modelleri, kullanıcıları etkileyen metin üretme yetenekleriyle biliniyor. Bu sistemler temel olarak kelimeler arasındaki ilişkileri matematiksel olarak tahmin ederek çalışır. Araştırmacılar ise bu prensipten yola çıkarak, uzamsal transkriptomik bilgilerine dayanarak tek tek hücrelerin beyindeki birbirine göre konumlarını analiz eden bir YZ sistemi geliştirdi.
Geliştirilen YZ sistemi, uzamsal veriyi dönüştürerek onu yeni bilgilerle zenginleştiriyor. Bu sistem, uzamsal transkriptomik verileri ile beyin bölgelendirmesi arasındaki eksik bağlantıyı kurarak, manuel etiketlemeden daha keskin ve bilinen beyin bölgelerine daha çok benzeyen haritalar üretiyor. Ayrıca, daha önce kataloglanmamış, daha ince detaylara sahip bölgeleri de tespit ediyor.
Yeni harita, fare beyninin yaklaşık 1300 bölümünü kapsıyor ve toplamda 9 milyondan fazla hücreden oluşan bir veri seti sunuyor. Ekip, bu verileri daha önce manuel etiketleme ile oluşturulmuş yüksek çözünürlüklü fare beyni haritası olan bir çerçeve ile koordine etti. YZ tarafından üretilen sonuçlar ile bu standart harita arasında güçlü bir uyum olması, ekibin bulgularının yüksek doğruluğuna olan güvenini artırdı.
YZ sistemi, hafızanın merkezi olan hipokampus gibi bilinen beyin bölgelerini başarıyla haritalarken, aynı zamanda duyusal ve motor bilgileri işleyen, uykuyu düzenleyen beyin sapının üst kısmında yer alan orta beyin retiküler çekirdeği gibi veriye ulaşılmasının zor olduğu alanları da haritaladı.
Araştırmacılar, CellTransformer arkasındaki veri işleme yönteminin sadece beyin dokusuyla sınırlı kalmadığını vurguladı. Benzer bir süreç, kalp, vücudun diğer bölgeleri ve hastalık modellerinden elde edilen dokular için de kullanılabilecek veri setleriyle uygulanabilir.
Ekip ayrıca, CellTransformer'ı insan beyni verileri üzerinde test etmek istiyor. Ancak insan beyninin hücre sayısı (yaklaşık 170 milyar) ve daha karmaşık yapısı, YZ'ye beslenecek yeterli miktarda uzamsal veri sağlamayı zorlaştıracaktır. Yine de, yeterli veri sağlandığı takdirde, bu araçların insan verileri üzerinde de çalışabileceğine inanılıyor. Bu, gelecekteki önemli bir adım olarak görülüyor.
