Bir nematod solucanındaki nöronların bir haritasını – Connectome’u – bu nöronlar arasında nasıl seyahat ettiklerinin bir haritasıyla karşılaştırılması, tek başına beynin yapısının nasıl çalıştığını açıklamadığını gösteren şaşırtıcı sayıda farklılık ortaya çıkardı.
İnsan beyninin trilyonlarca bağlantısı var
Beynimizin yapısını tam olarak haritalayabilirsek, nasıl çalıştıklarını anlayabilir miyiz? Bu, nöral yollarımızın bir kablo şeması veya bağlantı kurmaya çalışan araştırmacıların amacı budur – ancak şimdi beynin sırlarını ortaya çıkarmak o kadar basit olmayabilir.
Connectome’u nöral sinyallerin seyahat edebileceği tüm olası yolların bir haritası olarak düşünebilirsiniz, ancak şimdi Sophie Dvali Princeton Üniversitesi ve meslektaşları bu yolların bazılarının az kullanıldığını keşfettiler.
Araştırmacılar nematod solucanının bağlantısına baktı Caenorhabditis elegansve her bir nöronu uyararak ve yayıldığı sinyalin bağlantıdan nasıl hareket ettiğini izleyerek bir araya getirdikleri solucanın nöral sinyallerinin bir kaydı ile karşılaştırıldı. Bu solucanda mümkündür çünkü beyninin tüm sinir sisteminde sadece yaklaşık 300 nöron vardır.
Nematod solucanı, 300 kadar nöronu burada yeşil renkte gösterilen insanlardan çok daha basittir.
İki veri kümesine matematiksel ağlar olarak davranarak, ekip, Connectome’da çok yoğun bir şekilde birbirine bağlı olan nöron gruplarının da çok sayıda sinyal değiştirme eğiliminde olup olmadığını belirleyebilir. Bunun her zaman böyle olmadığını buldular.
Dvali, yüksek bağlantı yoğunluğu ve sinyal değişimi için bazı örtüşme örnekleri olduğunu söylüyor, örneğin solucanın nasıl yediği, iki ağın gerçekten iyi eşleştiği nöron grupları veya solucan kaçan bir tehlike için önemli bir manevra olan nöronların geriye doğru hareket ettiği gibi nöronlar gibi. İkinci durumda, nöronlar her iki ağda da aynı şekilde olmasa da çok bağlıydı. Ancak, daha genel olarak, ekibin bir organizmanın bağlanmasının tüm davranışlarını tahmin etmek için yeterli olmadığını söylediği yeterli tutarsızlıklar vardı.
Takım üyesi Andrew Leifer, Princeton Üniversitesi’nde de, farkın nöronlar arasındaki sinyallerin her zaman en kısa yolu almaması ve nöronların onları bağlayan “tellerin” ötesinde iletişim kurabileceği bilinen vakalar olduğunu söylüyor. “Connectome’u araştırmamıza rehberlik etmek için kullanmaya alışkınız ve çoğu zaman çok yararlı ve bilgilendirici, ancak birçok durumda daha fazla bilgimiz olmasını dilediğimiz çok fazla bağlantı var” diyor.
“Connectomics verileri genellikle ‘Oh, sadece yapı elde edersiniz. Davranış alamıyorsunuz’ olarak eleştiriliyor. Ve bu makale bu soruyu gerçekten ne dereceye kadar (ikisini birbirine bağladığımızı) araştırıyor ”diyor Massachusetts’teki Northeastern Üniversitesi Albert-László Barabási.
Daha sonra, araştırmacılar, çoklu nöron eşzamanlı olarak uyarıldığında sinyallerin bağlantıdan nasıl yayıldığını ve bugüne kadar tarif edilen en büyük tam beyin bağlantısına sahip bir meyve sineği larvası gibi daha karmaşık hayvanlara bakmak için çalışmalarını genişletmek istiyorlar. Barabási, “Şu anda beyni haritalamak için bir devrim altındayız” diyor.
