Bir bakıma, meyve sinekleri tıpkı bizim gibidir. Gözleri, bacakları, sinir sistemleri var ve meyveyi çok seviyorlar. Ancak bizden farklı olarak, beyinlerinde sadece birkaç bin nöron var, bu da bilim adamlarının sadece tüm hücreleri değil, aralarındaki tüm bağlantıları haritalandırabilecekleri anlamına geliyor – ilk kez canlı bir yaratığın tam bir dijital “konektomunu” üretebiliyor. , bunun hakkında düşündüğünüzde, temelde bir insan.
Belki de bilimsel adları Drosophila (bu kısım genellikle gerekli olmasa da melanogaster) olarak adlandırılan meyve sinekleriyle olan benzerliklerimizi abartıyorum, ancak onları birçok biyolojik deneyde kullanmamızın bir nedeni var. Bu yaratıklardan biri olduğunuzu düşünmeyebilirsiniz, ancak kesinlikle bir bakteri veya dinoflagellattan çok bir meyve sineğisiniz. Drosophila gibi nispeten basit bir hayvanı bile anlamak, bize hayvanlar ve genel olarak yaşam hakkında çok şey öğretir.
Maya ile birlikte belki de en iyi anlaşılan organizmalar olmasına rağmen, tek bir drosophila hala her yönüyle simüle edilemeyecek kadar karmaşıktır. Kahretsin, tek bir hücreyi düzgün bir şekilde simüle etmekte sorun yaşıyoruz. Ancak, bir canlıyı bir gestalt olarak değil, birbiriyle ilişkili sistemler topluluğu olarak kabul ederseniz, filden ısırık almaya başlayabilirsiniz.
Cambridge Üniversitesi biyologları tarafından yönetilen bir ekibin en son ısırığı, bir larva drosophila beyninin “sinaps-by-sinaps haritası”. 3.016 nöron ve 548.000 sinaps ile, beyni haritalanan son organizma olan Kongre üyesinden 10 kat daha karmaşık. (Aslında en kötü solucan türlerinden biriydi, bir halkalı. İnsanlarda yaklaşık 86 milyar nöron ve neredeyse sayılamayan sinapslar var.)
Meyve sineği larvası, elbette bir sinek değildir, ancak uyum sağlayan davranışları, yetişkin sinek beyinlerine benzer yapıları, kısa ve uzun süreli hafızası ve beklenen diğer beyin işlevleriyle zaten gelişmiş bir yaratıktır. Ayrıca, yakalanmaları daha kolaydır. Daha da önemlisi, “elektron mikroskobu (EM) ile nano ölçekte görüntülenebilen ve devreleri makul bir zaman çerçevesi içinde yeniden yapılandırılabilen birkaç bin nöronlu kompakt bir beyne” sahiptir. Science’ta bugün yayınlanan makalenin belirttiği gibi. Başka bir deyişle, doğru boyutta ve çok garip değil.
Beyin, inanılmaz derecede ince katmanlara dilimlendi ve EM aracılığıyla görüntülendi ve ortaya çıkan dilimler, aralarında nöronların, aksonların ve diğer hücresel yapıların nasıl devam ettiğini anlamak için dikkatlice incelendi. “Polisinaptik yollar boyunca beyin çapındaki sinyal yayılımını izlemek için bir algoritma geliştirdik ve ileri beslemeyi (duyudan çıktıya) ve geri bildirim yollarını, çoklu duyu entegrasyonunu ve yarıküreler arası etkileşimleri analiz ettik” diye yazıyorlar.
Drosophila beyin yapısını ortaya çıkaran seri kesitli elektron mikroskobu hacmi. Görsel Kaynakları: Michael Sarma
Sonuç, palyaço peruğu takmış bir sümüklü böcek gibi gördüğünüz modeldir (bunun göründüğü gibi olmadığını eklememe gerek yok) in vivo).
İç içe tekrarlayan döngüler, çoklu duyusal entegrasyon, yarıküreler arası etkileşimler ve tüm bu güzel şeylerden beynin organize edilme şekli hakkında elbette pek çok ilginç gözlem var. Ancak karmaşık bir canlı yaratığın eksiksiz bir bağlantısına sahip olmak, o alandaki herkes için temelde heyecan vericidir – düzgün bir beyin simülasyonuna sahip olduğunuzda yapabileceğiniz çok şey vardır. Daha önceki çalışmalar bireysel alt sistemleri veya daha küçük beyinleri kopyalamış olsa da, bu şimdiye kadarki en büyük ve en eksiksiz karakterizasyondur ve bir 3B dijital kaynak olarak neredeyse kesinlikle disiplin genelinde kullanılacak ve alıntılanacaktır.
Hatta bunlardan bazıları yapay sinir ağlarında bulunur; Bu kadar seyrek nüfuslu bir beyin tarafından bu kadar karmaşık davranışların nasıl üretildiğini incelemek, “belki de yeni makine öğrenimi mimarilerine ilham verebilir.”
Yeterince ilginçtir ki, yetişkin sineğin vücudunun ve hareketlerinin ayrıntılı bir mekanik modeline zaten sahibiz ve soru açık olmasına rağmen cevap hayır: Bu beyni o bedene yerleştirip bütünü simüle ettiğimizi söyleyemeyiz. şey. Ama belki seneye.