Kapta Üretilen ''Beyin'', Canlı Bir Bilgisayar ve Otomatik Pilot Gibi Davranıyor! Florida Üniversitesi'nden bir bilim insanı, bir uçuş simülasyonunu kullanabilen canlı bir "beyin" üretti. Bu "beyin", bilim insanlarına, beyin hücrelerinin bir ağ halinde nasıl çalıştıklarını inceleme konusunda yepyeni, alışılmamış bir yöntem sunabilir. "Beyin", bir farenin beyninden alınıp cam bir kapta kültürlenmiş 25,000 canlı nöron topluluğu. Bu topluluk, bilim insanlarına, beyni hücresel seviyede gerçek zamanlı olarak inceleme fırsatı veriyor. Bilim insanları, beyin hücrelerinin etkileşimini izleyerek epilepsi gibi sinirsel bozukluklara nelerin sebep olduğunu anlamayı ve bunlara cerrahi olmayan müdahaleler yapabilmeyi umuyor. Bir nevi yaşayan bilgisayarlar oldukları için, beyinler bir gün İHA'ları uçurmak ya da insanlar için tehlikeli olan görevleri gerçekleştirmek için kullanılabilirler. Çalışmayı yürüten Florida Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği profesörü Thomas DeMarse şöyle söylüyor: "Beyinlerin nasıl işlem yaptığıyla ilgileniyoruz. Beyin, öğrenme ve hafıza işlenmesini düşünürsek, size 5 yaşındaki haliniz hakkında sorular sorarsam bile bir takım bilgilere erişebilirsiniz. Bu, bellek için muazzam bir kapasite. Aslında bakarsanız; siz, bir bilgisayarın basitçe başarabileceğini andığınız oldukça basit görevleri yapıyorsunuz, ama bilgisayar aslında bunları yapamaz." Bilgisayarlar bazı tür bilgileri işleme konusunda çok hızlı olsalar da, insan beyninin esnekliğine yaklaşamazlar, diyor DeMarse. Özellikle, beyinler evdeki bilinmeyen bir eşyayı masa ya da lamba olarak tanıma gibi bazı işlemleri kolayca yapabilirken, bunları günümüzün bilgisayarlarına programlamak oldukça zordur. "Eğer bu nöral ağların, örüntü tanıma gibi işlemleri nasıl yaptıklarının kuralını çıkarabilirsek, bunu alışılmamış bilgisayarlar yaratmak için kullanabiliriz." DeMarse'ın deneysel "beyni", "çoklu-elektrot demeti - multielectrode array" adlı özel olarak tasarlanmış bir plaka ve sıradan bir masaüstü bilgisayar aracılığı ile bir F-22 uçuş simülatörüyle etkileşime giriyor. "Temel olarak, tabandaki bir şebekede düzenlenen 60 elektrodun olduğu bir kap. Bunun üzerine, farelerden aldığımız kortikal nöronları koyuyoruz. Bu nöronlar hızla birbirlerine yeniden bağlanmaya başlıyorlar ve yaşayan bir nöral ağ oluşturuyorlar – bir beyin." Beyin ve F-22 simülatörü çift yönlü bir bağlantı kuruyorlar, tıpkı nöronların vücudumuzu kontrol etmek için birbirlerinden sinyaller alması ve bu sinyalleri değerlendirmesi gibi. DeMarse'a göre; bilim insanları, sinir hücrelerinin simülatörle nasıl etkileştiğini inceleyerek, nöral bir ağın nasıl bağlantılar kurup işlemler yapmaya başladığını çözebilir. DeMarse nöronları kaba ilk koyduğunda, ıslatmış kum tanelerinden çok da farklı değiller. Ne var ki, tek tek duran nöronlar kısa bir sürede, birbirlerine doğru mikroskobik hatlar genişletmeye başlıyorlar, sinirsel işlemleri temsil eden bağlantılar yapıyorlar. "Birinin bir işlemi genişlettiğini, sonra geri çektiğini, sonra yeniden genişlettiğini görüyorsunuz. Bunu, sadece yanında kimin olduğunu anlamaya çalışarak birkaç kere yapabilir, ta ki bağlantı kendisini kurmaya başlayana kadar. Beyin, ağını, canlı bir bilgisayar olacağı noktaya getiriyor." Uçak simülasyonu kontrol etmek için nöronlar ilk önce bilgisayardan uçuş durumu hakkında bilgi alıyorlar: Uçak düz ve belli bir yükseklikte mi uçuyor, yoksa sağa veya sola mı eğilmiş? Nöronlar veriyi analiz ediyorlar ve uçağın kontrollerine sinyaller yollayarak karşılık veriyorlar. Bu sinyaller uçuş yolunu veya şeklini değiştiriyor ve buna bağlı yeni bilgiler nöronlara geliyor. Bu sayede de bir geri besleme sistemi oluşturuluyor. DeMarse ekliyor: "En başta, bu beyini uçuş simülatörüne bağladığımızda, uçağı nasıl kontrol edeceğini bilmiyor. Bu yüzden önce bağlıyorsunuz ve uçak rastgele sürükleniyor. Ve veriler geldikçe, bu veriler yavaş yavaş nöral ağı 'ayarlıyor' , ağ da gitgide uçağı uçurmayı öğreniyor." Beyin, şu an, açık bir gökyüzünden fırtınalara çok çeşitli hava durumlarında sanal uçağın yüksekliğini ve yalpasını kontrol edebiliyor. Bunlara rağmen, DeMarse'ın belirttiğine göre, burada asıl amaç nöronların bir ağ olarak nasıl etkileştiği hakkında temel bir fikre sahip olmak. "Burada gerçekleşen işlemlerin tek bir nöronla yapılmadığını gösteren tonla veri var. İşleme özelliği, aslında beynin inanılmaz işleme gücünü ortaya çıkarmak için işbirliğinde bulunan yüzlerce ya da binlerce nöron tarafından ortaya çıkarılan bir özellik." DeMarse ve Jose Prince'in - UF'te saygın bir elektrik mühendisi ve aynı zamanda üniversitenin Sayısal Nöromühendislik Labaratuvarı'nın yöneticisi- $500,000'lık proje desteği var. Ulusal Bilim Vakfı'ndan gelen bu proje desteğiyle, DeMarse, nöronların nasıl işlemler yaptığını gösteren bir matematik model yaratacak. Georgia Teknoloji Enstitüsü Biyomedikal Mühendisliği Bölümü'nden, kültürlenmiş beyin hücrelerini, öğrenme ve bellek konularını çalışmak için kullanan Yardımcı Doçent Steven Potter, bu yaşayan nöral ağların çok çeşitli mühendislik ve nörobiyoloji araştırmalarında kullanıldığını söylüyor. DeMarse da, UF'e gelmeden önce Potter'ın Georgia Tech'deki laboratuvarında doktora sonrası araştırmacıydı. Potter: "Yeni bir şeyler öğrenirken hayvanların beyninde nelerin değiştiği konusuna birçok insan ilgili. Bizler oluşturdukları ağa ve hücresel mekanizmalara inmeye çalışıyoruz, ancak bunu canlı hayvanlarda yapmak çok zor. Ve bunun mühendislikteki amacı da bu sistemden beynin bilgiyi nasıl işlediğiyle ilgili fikirler edinmek." DeMarse'a göre; "beyin" bir uçuş simülasyonunu başarıyla kontrol edebilse de, daha detaylı uygulamalara henüz çok yolumuz var. DeMarse: "Daha yeni başlıyoruz. Ama bu modeli kullanmak, beyindeki girdi-çıktılar arasındaki önemli bilgi parçalarını anlamamıza yardım edecek. Ve tahmin ediyorsunuzdur ki, bunun hakkında daha çok bilgi edindikçe, nöronların bu işlemlerini geniş bir uygulama yelpazesinde daha çok kullanabilirsiniz." Çeviren: Zeki Doruk Erden KAYNAK:

çok zor be