Bir qramlıq cihazla beynin 8500 dən çox neyronu izləniləcək

İnsan beyninin necə düşündüyü, ətraf mühiti necə qavradığı və davranışlarımızı necə idarə etdiyi müasir elmin ən mürəkkəb suallarındandır. Çinli alimlərin hazırladıqları yeni cihaz bu sualların araşdırılmasında mühüm imkanlar açır. Cəmi bir qram ağırlığında olan Airscope adlı simsiz mikroskop laboratoriya siçanlarının beyin qabığında eyni vaxtda 8500-dən çox neyronun fəaliyyətini izləməyə imkan verir.

Çinin Elm və Texnologiya İnnovasiyası üzrə Beynəlxalq Mərkəzinin  Sinxua agentliyinə istinadla yaydığı məlumata görə, cihaz Tsinghua Universitetinin professoru, Çin Mühəndislik Akademiyasının akademiki Dai Qionqhayın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu tərəfindən hazırlanıb. Araşdırmanın nəticələri beynəlxalq elmi “Nature”jurnalında dərc olunub. 

Yeni texnologiyanın əsas üstünlüyü beynin fəaliyyətini heyvanların təbii hərəkətləri zamanı müşahidə etməyə imkan verməsidir. Əvvəllər geniş beyin sahəsini yüksək dəqiqliklə izləyən avadanlıqlar laboratoriya heyvanlarının başının sabit saxlanılmasını və ya onların kabellərlə cihazlara birləşdirilməsini tələb edirdi. Bu məhdudiyyətlər isə hərəkət, sosial qarşılıqlı əlaqə və ətraf mühitə uyğunlaşma zamanı baş verən sinir proseslərinin öyrənilməsini çətinləşdirirdi.

Airscope bu maneəni aradan qaldırmağa yönəlib. Cihaz siçanın başına yerləşdirilir, iki meqapiksellik təsvir sensoru vasitəsilə məlumat toplayır və onları simsiz ötürür. Təxminən 6 millimetrlik görüntü sahəsində 4–6 mikrometr ayırdetmə qabiliyyəti ilə işləyən sistem beynin bir yarımkürəsindəki 14 qabıq sahəsində neyronların fəaliyyətini eyni vaxtda qeydə ala bilir. Tədqiqatçıların məlumatına görə, bu göstərici mövcud simsiz görüntüləmə cihazları ilə müqayisədə təxminən 25 dəfə yüksəkdir. 

Təcrübələr zamanı cihazla təchiz edilmiş siçanlar xüsusi hazırlanmış, müxtəlif maneələri, sığınacaqları və keçidləri olan mühitdə sərbəst hərəkət ediblər. Onlar dırmaşıb, borulardan keçib və ətrafı araşdırıblar. Müqayisəli sınaqlarda cihaz daşıyan heyvanların hərəkət məsafəsi, sürəti və marşrut xüsusiyyətləri baxımından cihaz daşımayan heyvanlardan əhəmiyyətli fərqlənmədiyi bildirilib.

Tədqiqatın əhəmiyyətli tərəflərindən biri də neyron fəaliyyətinin davranışla əlaqəsinin araşdırılmasıdır. Alimlər müşahidə ediblər ki, siçanların olduğu mühit sahəsi dəyişdikcə beyin qabığındakı fəaliyyət nümunələri də dəyişir. Neyronlardan alınan məlumatlar əsasında işləyən dərin öyrənmə modeli heyvanın hansı sahədə olduğunu təsadüfi ehtimaldan xeyli yüksək dəqiqliklə müəyyən edə bilib. Bu nəticələr beynin ətraf mühitdən aldığı məlumatları necə emal etdiyini daha dərindən anlamaq üçün yeni imkanlar yaradır. 

Airscope-un gələcək tətbiqləri yalnız neyroelm sahəsi ilə məhdudlaşmaya bilər. Tədqiqatçılar bu texnologiyanın beyin fəaliyyətinin öyrənilməsi, daha dəqiq optik beyin-kompüter interfeyslərinin yaradılması, eləcə də immunologiya və onkologiya sahələrində bioloji proseslərin izlənilməsi üçün perspektivli olduğunu bildirirlər. Bununla belə, həmin istiqamətlərdə geniş tətbiq imkanlarının reallaşması əlavə araşdırmalar tələb edir.

Yeni cihazın hazırlanması beynin mürəkkəb fəaliyyətini daha təbii şəraitdə izləmək üçün mühüm texnoloji addımdır. Lakin əldə olunan nəticələrin insan beyninin fəaliyyətinə birbaşa tətbiq edilə biləcəyini söyləmək hələ tezdir. Hazırkı tədqiqat laboratoriya siçanları üzərində aparılıb və onun əsas elmi dəyəri minlərlə neyronun fəaliyyətini heyvanın sərbəst davranışı ilə eyni vaxtda araşdırmaq imkanı yaratmasıdır.

Elm insan beyninin sirlərinə yaxınlaşdıqca, belə texnologiyalar düşüncə, yaddaş, emosiyalar və davranış arasındakı mürəkkəb əlaqələrin öyrənilməsinə yeni üfüqlər açır.

N.Adilqızı
XQ