Cell dergisinde yayımlanan araştırmaya göre HHMI’nin Janelia Araştırma Kampüsü, Google Research ve çeşitli Avrupalı kurumlarla iş birliği içinde tamamladığı proje, meyve sineğinin beynini, iki optik lobunu ve ventral sinir kordonunu kapsayan 166.000’den fazla nöronu ve 11.000’i aşkın hücre tipini ayrıntılı biçimde belgeliyor. Çalışma, geçen yıl yayımlanan dişi sineğin beyin haritasını tamamlayan parça oldu.

Şüphecilikten Bilimsel Kilometre Taşına

Projeyi 2008’de öneren Janelia’nın kurucu direktörü Gerry Rubin, dönemin pek çok nörobilimcisi tarafından hayalci bulundu. O sırada tamamlanmış tek konnektom, yalnızca 302 nörona sahip C. elegans solucanına aitti ve bu haritalama bile on yılı aşkın sürmüştü; eleştirmenler 100 binden fazla nöronlu bir sineğin beyninin haritalanmasının hem çok uzun süreceğini hem de aşırı maliyetli olacağını savunuyordu. Rubin’in ekibi bu görüşün tersini kanıtlamak için yıllarca özel görüntüleme araçları geliştirdi. Kıdemli araştırmacı Harald Hess, odaklanmış iyon demeti taramalı elektron mikroskobu adı verilen yüksek çözünürlüklü bir teknik geliştirirken, Google Research ekibi görüntü yorumlamayı hızlandıran yapay zeka destekli nöron izleme yöntemleri tasarladı. Sürecin doğrulanmasında insan denetçiler de kritik rol oynadı; bir yıl boyunca tam zamanlı çalışan 44 kişilik bir ekiple eşdeğer iş gücü harcandı.

Cinsiyete Özgü Devreler: Şarkı ve Saldırganlık

Ana çalışmayla birlikte yayımlanan dört ek makaleden biri, erkek beyninde nöronların yüzde 4,8’ini, dişi beyninde ise yüzde 2,4’ünü oluşturan yüzlerce cinsiyete özgü hücre tipini ortaya çıkardı. Yaklaşık 100 erkek-spesifik internöron tipinden oluşan bir ağın, çiftleşme “şarkısı” söyleme ve fiziksel saldırganlık gibi davranışları yönettiği belirlendi. Champalimaud Vakfı’ndan Carlos Ribeiro’nun yürüttüğü ikinci bir çalışma ise sineğin tüm tat alma sistemini uçtan uca haritaladı; vücuda yayılmış tat almaçlarından beslenmeyi tetikleyen motor nöronlara kadar tüm devreyi çıkardı. Bu harita, boğazdaki tat nöronlarının insülin üreten hücrelerle nasıl bağlandığını göstererek, besinler emilmeden önce hormonal tepkilerin nasıl tetiklendiğini bağlantı düzeyinde açıklıyor. Üçüncü bir makale ise görsel işlemenin beynin derinliklerine kadar uzandığını ve sineğin nöron tiplerinin yarısından fazlasını kapsadığını gösterdi.

Sırada Fare ve İnsan Beyni Var mı?

Janelia ekibi, sinekten çıkardığı dersleri artık omurgalı hayvanlara uyguluyor. Larval zebra balığı ile yaşam boyu şeffaf kalan bir balık türü olan yetişkin Danionella’nın konnektomlarını çıkarmaya yönelik projeler sürüyor. Carlos Ribeiro, çalışmanın gelecekteki daha iddialı konnektomik girişimler -örneğin fareler ve insanlar için planlanan projeler- açısından teknik bir yol haritası sunduğunu söylüyor. Meyve sineği projesinin toplam maliyeti ve süresi, çok daha büyük ve karmaşık omurgalı beyinlerinin haritalanmasının ne denli zorlu bir mühendislik ve hesaplama sorunu olduğunu da gözler önüne seriyor. Araştırmacılar, geliştirilen görüntüleme ve yapay zeka destekli analiz yöntemlerinin, önümüzdeki yıllarda daha büyük ölçekli beyin haritalama projelerinin önünü açacağını öngörüyor.