Bilgisayar Modeli Hayalleri Simüle Ediyor

Herkesin hayal kurmasına rağmen, beynin hayalleri yaratma şekli belirsizdi.

Şimdi, bilim adamları, insanlar gibi hayallerin yaptığı sanal bir beyin modeli yarattılar.

Hayal kurma geleneksel olarak kişinin yakın çevresinden kısa vadeli bir kopma olarak tanımlanır ve mutlu, hoş düşünceler, umutlar veya tutkuların vizyoner fantezisini içerir. Genellikle, bir kişi rutin görevlerden sıkıldığında gündüz düşleri meydana gelir.

Yeni çalışmada araştırmacılar, beyin hücrelerinin dinamiklerine ve bu hücrelerin komşularıyla ve diğer beyin bölgelerindeki hücrelerle yaptıkları birçok bağlantıya dayanarak bilgisayar modelini oluşturdular.

Modelin, bir kişi hayal kurduğunda veya zihinsel olarak boşta kaldığında beynin belirli bölümlerinin neden birlikte çalıştığını anlamalarına yardımcı olacağını umuyorlar. Bu da bir gün doktorların beyin hasarlarını daha iyi teşhis etmesine ve tedavi etmesine yardımcı olabilir.

St. Louis'deki Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden kıdemli yazar Maurizio Corbetta, "İnme veya beyin kanserinde gördüklerimize benzer model lezyonları verebiliriz, sanal hücre gruplarının beyin fonksiyonunun nasıl etkilendiğini görmesini engelleyebiliriz" dedi. "Aktivite modellerini normale döndürmenin yollarını da test edebiliriz."

Çalışma artık çevrimiçi olarak şurada mevcuttur: Nörobilim Dergisi.

Bilim adamları ilk olarak 1990'ların sonunda ve 2000'lerin başında beynin zihinsel görevlerle meşgul olmadığında bile meşgul kaldığını fark ettiler.

Araştırmacılar, beyin dinlenme halindeyken eşzamanlı olarak yükselen ve düşen aktivite seviyelerine sahip farklı beyin bölgelerinin grupları olan çeşitli "dinlenme durumu" beyin ağlarını tanımladılar. Ayrıca beyin hasarı ve hastalıkla ilişkili ağlardaki kesintileri hafıza, dikkat, hareket ve konuşmadaki bilişsel problemlerle ilişkilendirdiler.

Yeni model, bilim insanlarının beynin anatomik yapısının dinlenme durumu ağlarının yaratılmasına ve sürdürülmesine nasıl katkıda bulunduğunu öğrenmelerine yardımcı olmak için geliştirildi.

Araştırmacılar, bir grup hücrenin bir sinyal gönderme olasılığını azaltan veya artıran faktörler de dahil olmak üzere küçük nöron gruplarını simüle etmek için bir süreçle başladı.

Ortak yazar Gustavo Deco, Ph.D. "Bir bakıma, beynin küçük bölgelerine bilişsel birimler gibi davrandık: tek tek hücreler olarak değil, hücre grupları olarak" dedi.

“Bu bilişsel birimlerin faaliyeti, anatomik bağlantılar yoluyla diğer birimlere uyarıcı sinyaller gönderir. Bu, bağlı birimlerin sinyallerini az çok senkronize etmesini sağlıyor. "

Beyin taramalarından elde edilen verilere dayanarak, araştırmacılar her yarım kürede 66 bilişsel birimi bir araya getirdiler ve bunları beyinde mevcut bağlantılara benzer anatomik modellerle birbirine bağladılar.

Bilim adamları, modeli, bireysel birimlerin daha önce kültürdeki beyin hücrelerinde ve dinlenen beyin aktivitesinin kayıtlarında gözlemlenen rastgele düşük frekanslarda sinyal verme sürecinden geçmesi için kurdu.

Daha sonra, araştırmacılar modelin çalışmasına izin vererek yavaşça kuplajı veya üniteler arasındaki bağlantıların gücünü değiştirdiler. Belirli bir eşleşme değerinde, dürtü gönderen birimler arasındaki ara bağlantılar, kısa sürede koordineli aktivite kalıpları yaratmaya başladı.

Deco, "Bilişsel birimleri rastgele düşük aktivite seviyeleriyle başlatmış olsak da, bağlantılar birimlerin senkronize olmasına izin verdi" dedi.

"Sonunda gözlemlediğimiz uzaysal senkronizasyon kalıbı, dinlenen insan beyninin taramalarında gördüğümüz kalıplara çok iyi - yaklaşık yüzde 70 - yaklaşıyor."

Modeli 20 dakikalık insan beyni aktivitesini simüle etmek için kullanmak bir grup güçlü bilgisayar 26 saat sürdü. Ancak araştırmacılar, modeli tipik bir bilgisayarda çalıştırmayı mümkün kılmak için matematiği basitleştirmeyi başardılar.

Corbetta, "Bu daha basit tüm beyin modeli, yapısal bağlantıların dinlenme sırasında ve görevler sırasında beyin işlevinin dinamiklerini nasıl oluşturduğuna ve beyin hasarının beyin dinamiklerini ve bilişsel işlevi nasıl etkilediğine ilişkin bir dizi farklı hipotezi test etmemize olanak tanıyor" dedi.

Kaynak: St. Louis'deki Washington Üniversitesi