İnsan Beyni 11 Boyuta Kadar Yapılar Oluşturabiliyor

Mavi Beyin Projesi

Sinir bilimciler şimdiye kadar insan beyninin yapısını anlamak için klasik matematikten yararlandı. Ancak güncel bir çalışmayla beynin çoklu boyutlara sahip olduğunu ve 11 boyuta kadar geometrik yapılar üretebildiğini keşfettiler.

Dünyayı 3 boyutlu olarak düşünmeye alışığız, bu yüzden söylenilenler biraz tuhaf gelebilir, ama bu yeni yapılan çalışmanın sonuçları belki de beynin yani bildiğimiz en karmaşık şeyin yapısını anlamamızda yeni bir adım olacaktır.

En son ortaya çıkan bu beyin modeli Mavi Beyin Projesi’nde (Blue Brain Project) yer alan araştırmacılar tarafından üretildi. İsviçre kaynaklı olan araştırma girişimi insan beynini süper bilgisayarlarla canlandırma üzerine tahsis edildi.

Ekip, matematiğin bir dalı olan cebirsel topolojiyi kullanarak, şekillerinin değişmesine aldırmadan nesnelerin ve boşlukların özelliklerini tanımlamaya çalıştılar. Bir grup nöronun “kliklere”  bağlandığını buldular ve bir klikteki nöron sayısının yapının çok boyutlu geometrik nesnelere dönüşmesine yol açtığını gördüler.

İsviçre’deki EPFL enstitüsünden sinirbilimci Henry Markram, asla hayal etmedikleri bir dünyayı keşfettiklerini söylüyor.  Ayrıca beynin en ufak zerresinde bile 7 boyuta kadar ulaşan bu nesnelerden on binlerce olduğunu ve hatta 11 boyuta kadar ulaşan yapılar bulduklarını belirtiyor.

brain-algebraic-topology-frontiers_1024Dijital beyin modeline bir adım daha yaklaştık

İnsan beyninde yaklaşık olarak 86 milyar nöron bulunduğu tahmin ediliyor. Bu nöronlar mümkün olan tüm yönlere birden fazla bağlantıyla birleşerek birbirleriyle bir ağ oluşturuyor. Bu ağ bir şekilde düşünmemizi ve bilinçli olmamızı sağlıyor.

Yapılan bütün çalışmalara rağmen hala beynin sinirsel bağlarının nasıl işlediğini tam olarak bilemiyoruz. Fakat yeni şekillendirilen bu matematiksel bakışla dijital bir beyin modeline bir adım daha yaklaşmış bulunuyoruz.

Ekip, matematiksel testi yapmak için detaylandırılmış neokorteks modeli kullandı. Neokorteks beynimizin en son evrilen tabakası ve biliş gibi yüksek işlevlerden sorumlu. Geliştirilen matematiksel çerçeveyi sanal uyarıcı üzerinde test eden ekip, sonuçları farelerin beyni üzerinde de doğruladı.

Cebirsel topoloji

Araştırmacılara göre cebirsel topoloji, hem tek bir nöronun detaylı olarak incelenmesini hem de beyni bütün olarak ele alıp yapısını anlamayı sağlayacak matematiksel araçlar sunuyor. Araştırmacılar bu iki seviyeyi birleştirerek, nöronların sık olarak bağlandığı klikler ve aralarındaki boşlukların oluşturdukları yapılarla beynin çok boyutlu geometrik yapısını daha iyi anlayabilecekler.

Araştırma ekibinden matematikçi Kathryn Hess; cebirsel topolojinin hem bir teleskop hem de bir mikroskop görevi görebildiğini, büyük bir ormandaki tek bir ağacı gösterir gibi en gizli yapıları büyüttüğünü ve aynı zamanda boşlukları da görmemizi sağladığını söylüyor. Beyindeki bu boşluklar (girintiler)  beynin işlevi açısından kritik öneme sahip durumda. Araştırmacılar sanal beyne bir uyarıcı verdiğinde nöronların çok iyi organize olarak tepki verdiğini gördüler.

Ekibin matematikçilerinden Ran Levi: “Beyin uyarıcıya tepki verirken sanki bir kuleyi inşa edip sonrasında yerle bir ediyor gibi, tek boyutla başlayıp 2. boyut, 3. boyut ve daha karmaşık olan 4. ve 5. boyutlara kadar ulaşıyor” diyor,

“Beyindeki bu aktivitenin ilerleyişi, kumdan yapılan bir kalenin yapılıp tekrardan ayrılmasına benziyor.”

Bu bulgular beynin nasıl işlediğine dair umut verici yeni bir bakış açısı ortaya koyuyor ancak hala kliklerin ve boşlukların nasıl bu şekilde oluştuğu tam olarak netlik kazanmış değil. Fakat şunu biliyoruz ki, bu bilgiler cebirsel topolojinin en gizemli insan organı olan beyin hakkında bizlere sağladığı en son kolaylık olmayacaktır.

Kaynak

Yorum Yap