Bilgisayar Modelleri Beynin Şifresini Çözmede Sonraki Adım Olabilir


16 Eylül 2022 – Tüm gün boyunca beyin hücreleriniz elektriksel ve kimyasal sinyaller yoluyla mesaj gönderip alıyor. Bu mesajlar, yemeğinizi tadarken, ocaktan çıkan ısıyı hissederken veya bu sayfadaki kelimeleri okurken kaslarınızı hareket ettirmek ve duyularınızı kullanmak gibi şeyler yapmanıza yardımcı olur.

Bu mesajların nasıl gönderildiğini ve alındığını daha iyi anlayabilseydik, beyin-vücut bağlantısı hakkında güçlü bilgiler edinebilir ve bu bağlantılar olduğunda neler olduğuna ışık tutabilirdik. değil çalışma – Alzheimer ve Parkinson gibi beyin hastalıklarında olduğu gibi.

Bu amaçla, Los Angeles’taki Cedars-Sinai’deki sinirbilimciler, bugüne kadarki en karmaşık modeller olan bireysel beyin hücrelerinin bilgisayar modellerini oluşturdular. Açıklandığı gibi yüksek performanslı bilgi işlem ve yapay zeka veya AI, modelleri kullanma dergide Hücre Raporlarıbeyin hücrelerinin nöronlar olarak adlandırdığı elektrik sinyallerinin şeklini, zamanlamasını ve hızını yakalayın.

Yeni araştırma, bilim adamları arasında, beynin iç işleyişini sadece bilişsel olarak değil, biyolojik, genetik ve elektriksel olarak anlamak için on yıllardır süren arayışın bir parçası.

En ünlü erken araştırmacılar, sinir hücresi zarları hakkındaki keşiflerinden dolayı 1963 Nobel Tıp Ödülü’nü kazanan Alan Lloyd Hodgkin, Andrew Fielding Huxley ve John Carew Eccles idi.

Cedars-Sinai’deki Nöroşirürji Bölümü’nde araştırma bilimcisi olan çalışma yazarı Costas Anastassiou, “Bugün, ayrıntılı, tek nöronlu veri setlerinin büyük miktarlarda ve birçok hücre için mevcut olduğu benzersiz bir andır” diyor. “Bugünün büyüklüğü ve hızıbilgisayarları keşfetmemizi sağlar [detailed] tek hücre düzeyinde mekanizmalar – her hücre için.”

Bilgisayar Kullanarak Beyin Hücresi Aktivitesini Nasıl Modellersiniz?

Anlaşılan, nöronların iletişim kurmak için kullandıkları elektriksel darbeler, bilgisayar kodu kullanılarak çoğaltılabilir.

Anastassiou, “Matematiksel denklemleri kullanarak bu darbelerin farklı voltaj dalga biçimlerini ve zaman yörüngelerini çoğalttık” diyor. Ardından farelerdeki deneylerden elde edilen veri kümelerini kullanarak bilgisayar modelleri oluşturdular.

Bu deneyler, hücrelerdeki büyüklük, şekil ve yapı gibi belirli şeyleri veya değişikliklere nasıl tepki verdiklerini ölçer. Her hücre modeli, tüm bu öğeleri birleştirir ve nasıl bağlandıklarını ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir.

Bilgisayar modelleri iki kritik bilgiyi uzlaştırabilir: hücresel yapı (beyin hücrelerinin yapı taşları) ve beyin aktivitesi sırasında gözlemlenen modeller. Bilgisayarın yardımıyla veri kümeleri arasındaki bağlantılar netleşir. Araştırmacılar, bu, beynin değişmesine neyin neden olduğunu keşfetmenin yolunu açmaya yardımcı olabilir, diyor ki bu, bozukluklara bakarken çok önemli bir adım.

Bilgisayarlar İnsan Beyni Hakkında Bize Ne Anlatabilir?

Beyin hücresi modellerinin heyecan verici potansiyel kullanımlarından biri, laboratuvarda deneyler yoluyla oluşturulması zor veya imkansız olan beyin bozuklukları hakkında her türlü teoriyi test etmek olacaktır. Bunun ötesinde, çalışma beyin hakkında yeni anlayışlara yol açabilir: beyin hücrelerinin ne kadar benzer veya farklı olduğu, onları neyin birbirine bağladığı veya farklı kıldığı ve bunun bir özellik yelpazesinde ne anlama geldiği.

Bilgisayarlar ve matematik beyin hakkında hikayeler anlatıyor ve Anastassiou onun için büyülenmenin sonucun basitliğinden ve etkilerinin zenginliğinden geldiğini söylüyor.

“Matematiksel denklemlerin canlı, bilgi işlem, biyolojik hücreleri nasıl temsil ettiği sorusu beni her zaman büyüledi – özellikle de bizi insan yapan şeyin merkez üssü olan beyin için” diyor.

Yorum yapın