Şeffaf bir balık beyin biliminin geleceği midir? Bu merkez bunun üzerine bahis oynuyor

Beyin bilimi konusunda dünyanın en iyi merkezlerinden biri, küçük, şeffaf bir balık üzerine büyük bir kumar oynuyor.

Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nün Washington DC yakınlarındaki Janelia Araştırma Kampüsü, duyuruldu yapay zekayı kullanma çabası ve adı verilen alışılmadık bir balık Danionella Beynin sosyal etkileşim gibi karmaşık davranışları nasıl kontrol ettiğini anlamak.

Sağlıklı yaşam bilimiyle ilgili en son hikayeleri ister misiniz? NPR’lere abone olun Sağlık bülteni.

“Bu büyük ve riskli bir bahis” diyor Gerry RubinJanelia’nın kurucu yöneticisi ve biyoloji bölümünün başkanı. “Ama onu ilginç kılan da bu.”

Janelia, balıklara ayrılan alanı üç katına çıkararak 6.000 metrekareye çıkarmayı planlıyor ve bu da binlerce yeni tanka yer açacak. Liderler, üzerinde çalışan bilim insanlarının sayısının artmasını bekliyor Danionella 10’dan 100’e veya daha fazlasına çıkması muhtemel.

Kazançlarının buna değeceğini söylüyorlar; çünkü Janelia’daki araştırmacılar, bir balığın beyin fonksiyonunun tamamını gerçek zamanlı olarak izleyerek, beynin insanlar da dahil olmak üzere diğer türlerdeki davranışları tam olarak nasıl yönlendirdiğini öğrenmeyi umuyorlar.

“Hepimiz balıktan evrimleştik ve beyinlerimiz balık beyinlerinin birçok özelliğini paylaşıyor” diyor Nelson SprustonJanelia’nın genel müdürü.

Beyin bir kara kutu gibidir

Beynimizi anlama yarışında, Danionella kemirgenler gibi diğer yaygın laboratuvar canlılarına göre bazı önemli avantajlara sahiptir.

Çoğu türde beyin, bir kafatası ve deri tarafından gizlendiğinden gözlemlenmesi zorlaşır. Danionella balık ise tam tersine Kafatasının üst kısmı yoktur ve şeffaf bir cilde sahiptirler.

Ancak Danionella Zebra balığı gibi daha büyük ve yalnızca larva aşamasında şeffaf olan diğer laboratuvar modelleri kadar iyi anlaşılmamıştır.

Bunun nedeni kısmen Danielle’in beyniSinir bilimcilerin tercih ettiği tür, 2021 yılına kadar resmi olarak ayrı bir tür olarak tanımlanmamıştı. Ancak son yıllarda daha fazla laboratuvarda görülmeye başlandı.

“Açık bir kafaya ve temiz bir vücuda sahip bir hayvana sahip olmak [is] sinirbilim için son derece yararlı” diyor Matt Lovett-Barronaraştırma yapan bir bilim adamı Danionella San Diego’daki Kaliforniya Üniversitesi’nde.

Sineklerden balığa

Janelia meyve sinekleri üzerindeki çalışmalarıyla ünlüdür, özellikle de 2024 proje Bu, böceğin beynindeki 54,5 milyon bağlantının tamamının haritalanmasına yol açtı.

HHMI Başkanı Erin O’Shea, artık Janelia’nın biyolojinin temel gizemlerinden birini çözmeye yardımcı olabilecek yeni ve cesur bir mücadeleye girişme zamanının geldiğini söylüyor.

Beyin davranışı sorusu olarak bilinen bu soru, bir nöronun ateşlenmesi gibi fiziksel süreçlerin nasıl hafıza, deneyim ve karar verme gibi şeylere yol açabildiğini sorguluyor.

Janelia’daki bilim insanları bu sorunun yalnızca bir hayvanın beyninin bazı kısımlarını inceleyerek yanıtlanamayacağını düşünüyor.

Rubin, “Beynin bir bütün olarak nasıl çalıştığını gerçekten anlamak istiyorsanız, tüm nöronların aynı anda ateşlendiğini gerçekten görmelisiniz” diyor.

Şeffaf bir balığın bunu kolaylaştırdığını söylüyor ancak bu aynı zamanda araştırmacıların meyve sineklerinde olduğundan üç kat daha fazla nöronla uğraşacakları anlamına da geliyor.

Rubin, “Bu o kadar çok veri üretecek ki, bunu analiz etmek için yapay zeka gibi bir şeye ihtiyacımız olacak” diyor.

Yeni bir bilim türü

Janelia’nın planının bir kısmı, dünyanın her yerindeki bilim insanlarının çalışmalarını kolaylaştıracak araçlar yaratmaktır. Danionella.

Bu, merkezin balık beynindeki her bağlantının bir haritasını oluşturması gerektiği anlamına geliyor. merkezin meyve sineği için yaptığına çok benziyor. Bu aynı zamanda bilim adamlarının keşifleri daha hızlı yapabilmeleri için yapay zekayla ortaklaşa çalışabilecekleri yöntemler geliştirmek anlamına da geliyor.

Örneğin şu anda bilim insanları sıklıkla hareketsiz kalıyor Danionella beyinlerini incelemek için balıklar. Spruston, Janelia’daki bilim adamlarının bunu değiştirmek istediğini söylüyor.

“Nihai hedef, bu deneyleri serbestçe yüzen hayvanlar üzerinde yapmaktır” diyor. “Bu, bazı ciddi mühendislik zorluklarının üstesinden gelmemizi gerektirecek.”

Bilim insanları zaten çalışıyor Danionella bu ilerlemeleri memnuniyetle karşılayacaktır.

Örneğin Lovett-Barron, yeni araçların, balıkların okula giderken aktivitelerini senkronize etmek için görsel bilgiyi nasıl kullandıklarını incelemesine yardımcı olacağını söylüyor.

“Hayvanlarımızı sanal sosyal ortaklarla oynanan küçük video oyunları gibi sanal gerçeklik ortamlarına etkili bir şekilde yerleştiriyoruz” diyor.

Daha sonra bilim insanları, balık beyinlerinin hayvanların yoğun sosyal yaşamlarını yönetmesini izliyor.

Lovett-Barron, bu beyinleri izlemeye yönelik daha iyi araç ve tekniklerin işin daha hızlı ilerlemesini sağlayacağını söylüyor.

O’Shea, o zaman bile beyin davranışı sorusunu yanıtlamanın uzun vadeli bir hedef olduğunu söylüyor.

“10 yıl sonra yaparsak çok mutlu olurum” [understand] balıklarda okullaşma gibi tek bir karmaşık davranış var” diyor.

Janelia bilim adamlarının şimdiden, birçok nöronun aktivitesini aynı anda izlemek gibi diğer cephelerde ilerleme kaydettiğini söylüyor.

Yaklaşık 80.000 nörona sahip zebra balıklarının larvaları üzerinde başarılı olduklarını söylüyor. Yetişkinler için ölçeği büyütmek mümkün olmalı Danionella yaklaşık 650.000 balık var.

Karşılaştırıldığında insan beyni yaklaşık 86 milyar nörona sahiptir.