İnsan Beyninin Üç Boyutlu Atlası Çıkarıldı

Uluslararası bir araştırma grubu insan beyninin üç boyutlu atlasını çıkardı. Altmış beş yaşındaki bir kadının beyninden elde edilen 7404 doku kesitinin analiz edilmesiyle oluşturulan atlasın çözünürlüğü 20 mikrometre.

İnsan beyninin yapısının ve işleyişinin gerçekçi bir şekilde modellenebilmesi için hücresel düzeydeki etkileşimlerin anlaşılması gerekiyor. Bu amaçla 2003’ten beri insan beyninin atlasını çıkarmak için çalışan uluslararası bir araştırma grubu, elde ettikleri sonuçları Science dergisinde yayımladı. “BüyükBeyin” olarak adlandırılan ve halka açık olan atlas, insan beyninin neredeyse hücresel çözünürlükte üç boyutlu bir modeli.

Manyetik Rezonans Görüntüleme (Magnetic Resonance Imaging, MRI) ile canlı insan beyninin 1 milimetre çözünürlükteki görüntüleri alınabiliyor. Bu çözünürlük hücresel boyutta görüntüleme yapmak için yeterli değil. Fakat yine de beyin bölgeleri hakkında bilgi edinmek mümkün. Bilinç, dil, duygular ve benzeri şeylerin daha iyi kavranabilmesi için ise daha yüksek çözünürlükte beyin atlaslarının yapılması gerekiyor.

Daha önce var olan 1 milimetre çözünürlükteki atlaslardan daha detaylı bir beyin atlası yapmayı amaçlayan araştırmacılar, 2003 yılında altmış beş yaşındaki bir kadının beynini kullanarak çalışmalara başlamış. Araştırmada, mikrotom adı verilen ve ince dilimler kesmek için kullanılan bir alet ile beynin tümü dilimlenmiş. Elde edilen 20 mikrometre kalınlığındaki 7404 doku kesitinin görüntüleri bilgisayar ortamına aktarılmış. Yaklaşık bin saat süren bilgisayar ortamına aktarma işlemi sonucunda elde edilen veriler 1 terabaytlık hafıza kaplıyor.

Çalışmalar sırasında çok sayıda olağan sorunla karşılaşılmış. Özellikle doku kesitlerinin elde edilmesi ve işlenmesi hayli zor bir süreç. Beynin dilimlenmesi sırasında pek çok yırtılma, kopma ve bükülme meydana geliyor. Doku kesitlerinin yanlış yerleştirilmesi de sık karşılaşılan başka bir hata. Atlasın hatasız hale getirilebilmesi için tüm bu sorunlar, verilerin bilgisayar ortamına aktarılması sırasında düzeltiliyor.

Araştırmacılar ikinci bir insan beyninden yeni bir atlas çıkarmak için çalışmalara başlamışlar bile. Aslında 2003’te “BüyükBeyin” çalışmaları başladıktan sonra yaşanan teknolojik gelişmeler sayesinde daha yüksek çözünürlükte atlaslar hazırlamak da mümkün. Hatta 1 mikrometre çözünürlükte hazırlanmış fare beyni atlasları bulunmakta. Fakat insan beyninin büyüklüğü bu çözünürlükteki atlasların hazırlanmasını zorlaştırıyor. Bir insan beyni için 1 mikrometre çözünürlükte atlas hazırlandığı takdirde elde edilecek verilerin saklanabilmesi için 20.000 terabaytlık bir hafızaya ihtiyaç var. Bu kadar büyük miktardaki veriyi günümüzde kullanılan, en gelişmiş bilgisayarlarla bile işlemek mümkün değil.

Kaynaklar:

• Amunts, K., ve ark., Science, Cilt 340, s. 1472, 2013.

• Shen, H., “Whole Human Brain Mapped in 3D”, Nature News, 20 Haziran 2013.