Sinek beyni araştırması insan davranışını aydınlatabilir

Bilim insanları ilk kez erkek ve dişi sineklerin beyinlerinin ince ayrıntılarını karşılaştırdı ve erkek sineklerin saldırganlığı, kur yapma davranışı ve aşk şarkıları söylemesiyle ilişkili farklılıklar tespit etti.

Cambridge'deki araştırmacılar, iki yıl önce dişi sinek beyni için yaptıkları haritalamayı tekrarlayarak şimdi erkek bir meyve sineğinin beynindeki 124 milyon sinir hücresi bağlantısının tamamını haritaladı. Ekip, araştırmanın kadın ve erkek arasındaki farklılıkları açıklamayacağını, çünkü insan davranışının çok daha karmaşık olduğunu vurguluyor. Ancak bulgular, otizm ve şizofreni gibi genetik farklılıkların beyin devrelerini etkilediği durumların daha iyi anlaşılmasına yardımcı olabilir.

Beyin haritası nasıl çıkarıldı?

Araştırmayı yöneten isimlerden Profesör Greg Jefferis, BBC News'e yaptığı açıklamada, bu atılımın "sinir biliminde gerçekten önemli yeni bir yol" olduğunu ve evren anlayışımızı artıran güçlü bir teleskobun icadına benzetilebileceğini söyledi. Jefferis, "Kafamızda bir sonat çalmamızı veya bilimsel bir problemi çözmemizi sağlayan muhteşem bir şey var. Bu gelişme, bu sistemlerin nasıl çalıştığını anlamamıza yardımcı olabilir" dedi.

Harita, sinek beyninin 66 parçaya kesilmesi ve her parçanın tekrarlanan taramalarla görüntülenmesiyle oluşturuldu. Sinek beyni, toplu iğne başı boyutunda olmasına rağmen bir süper bilgisayardan daha verimli ve en akıllı yapay zekadan daha başarılı kabul ediliyor. Jefferis'in ekibi ve iş birliği yaptığı araştırmacılar, erkek meyve sineğindeki her sinir hücresini, her bağlantıyı ve her kabloyu büyük bir özenle analiz etti. Elde edilen veriler, beynin ve sinir kordonunun üç boyutlu bir haritasına dönüştürüldü ve daha önceki dişi haritasıyla karşılaştırıldı.

Yüzde 5'lik fark davranışı belirliyor

Cell dergisinde yayımlanan araştırmanın başyazarlarından Dr. Isabella Beckett, erkek ve dişi sinek beyinlerindeki hücrelerin yaklaşık yüzde 95'inin ortak olduğunu, ancak kalan yüzde 5'lik kısmın belirgin davranış farklılıklarını tetiklemeye yettiğini söyledi. Beckett, "Farklılıklar bulmayı bekliyorduk, bulduk ve elde ettiklerimizden heyecan duyuyoruz" ifadelerini kullandı.

Keşfedilen küçük farklılıklar davranışta büyük değişikliklere yol açabiliyor. Örneğin kur yapma sırasında erkek sinek, hareket eden dişiyi takip ediyor. Araştırmacılar bu davranışla bağlantılı beyin devrelerini tanımladı ve erkeklerde görsel takibi güçlendiren fazladan bağlantılar buldu. Saldırganlıkla ilişkili devrelerde ise çok daha büyük bir fark var; erkekler daha sık kavga ettiği için bu davranışla ilişkili çok daha fazla bağlantı bulunuyor.

Bir de aşk şarkısı devresi var. Erkekler dişileri etkilemek için ses çıkarıyor ve bu sesi üretmeye yarayan kendilerine özgü bağlantılara sahipler. Araştırmanın ortak yazarlarından Dr. Philipp Schlegel, bu devrenin doğru çalışması gerektiğini, aksi takdirde erkeğin sonunun kötü olabileceğini belirtiyor. Schlegel, "Kur yapma sırasında dişiye şarkı söylüyor. Ses, kanatların titreştirilmesiyle çok özel bir şarkı üretilmesiyle oluşuyor. Dişi beğenirse erkeğin yaklaşmasına izin veriyor; beğenmezse veya çiftleşmeye hazır değilse onu reddediyor, bu da erkeğin yüzüne bir tekme olabilir" dedi.

Erkek ve dişi sineklerdeki bu üç farklılık, iki önemli gen tarafından yönetiliyor. Araştırmacılar bu genleri ve her bir davranışla bağlantılarını yıllardır biliyordu, ancak aradaki mekanizmayı hiç görememişti. Şimdi ilk kez bu genlerin ürettiği gerçek bağlantıları görebiliyorlar.

Araştırmanın asıl amacı erkek ve dişi sinekler arasındaki farkları ortaya çıkarmak değildi; kesinlikle kadın ve erkekler arasındaki bazı sözde davranış farklılıklarına nörolojik açıklamalar bulmak da değildi. Beckett'a göre, bilinen büyük davranış farklılıklarıyla ilişkili küçük bağlantı farklılıklarına sahip iki beyni karşılaştırmak, bilim insanlarının tüm davranışlar için beyin bağlantılarındaki değişikliklerin altında yatan ilkeleri net bir şekilde görmesini sağlıyor. Beckett, "Tek bir bağımsız değişken var: cinsiyet. Sonra neyin farklı olduğunu görebiliyorsunuz. Bu bir bilim insanının hayali" dedi.

Bu farklılıklar, bilim insanlarını biyolojinin en büyük sorularından biri olan genlerin davranışı nasıl etkilediği konusunda büyük bir adım ileri taşıyor. Jefferis'e göre cevap, genlerin beynin bağlantılarını şekillendirmesinde ve bu bağlantıların davranışı nasıl etkilediğinde yatıyor. Jefferis, "Sinek beyni karşılaştırması bize bu konuda çok iyi bir fikir veriyor. İnsanlarda güçlü bir genetik temeli olan davranış kalıpları var. Örneğin, şizofreni ve otizm spektrum bozukluklarıyla ilişkilendirilen birçok gen varyantı var, ancak bunları tam olarak anlamıyoruz" diye konuştu.

Araştırmanın yapay zekanın iyileştirilmesi ve bilgisayar sistemlerinin güçlendirilmesinde de olası uygulamaları bulunuyor. Jefferis, yapay zekanın insan beyni kadar verimli olabilmesi için daha fazla biyolojik ilham alması gerektiğini ve bunun gerçek biyolojik bağlantı şemalarından gelebileceğini belirtiyor. Bazı araştırmacıların sinek beynini yapay sinir ağlarının ortasına yerleştirip yapay sistemleri öğrenme ve kontrol etme konusunda işe yarayıp yaramadığını test ettiğini söylüyor.

Araştırmaya, HHMI Janelia Araştırma Kampüsü, Cambridge Üniversitesi Drosophila Bağlantı Bilimi Grubu, Google Research ve Champalimaud Vakfı'ndan bilim insanları katkıda bulundu.