Laboratuvarda yetiştirilen mini beyinlere problem çözdürdüler!

Kaliforniya Üniversitesi Santa Cruz'da yürütülen çığır açıcı bir çalışmada, laboratuvar ortamında üretilen mini beyinler, bilim dünyasında heyecan yarattı. Araştırmacılar, fare kök hücrelerinden geliştirilen organoid adı verilen beyin dokularını, elektriksel geri bildirimle eğiterek klasik bir mühendislik problemi olan 'cartpole' dengesini sağlama görevine yönlendirdi. Deneyde, mini beyinlerin performansı, geri bildirim sistemine bağlı olarak dikkat çekici şekilde değişti. Özellikle performansa dayalı ve uyumlu geri bildirim alan organoidlerin, klasik kontrol problemini çözme becerisinde önemli bir artış kaydettiği gözlendi. Bu gelişme, nörolojik hastalıkların beyin plastisitesi üzerindeki etkilerinin daha iyi anlaşılması için yeni bir kapı araladı.

Ash Robbins ve ekibi mini beyinlerde yüksek başarıya ulaştı

UC Santa Cruz'dan robotik ve yapay zeka araştırmacısı Ash Robbins liderliğindeki ekip, mini beyinlerin klasik mühendislik problemini çözme kapasitesini test etmek için özel bir sistem kurdu. Araştırmacılar, sanal bir cartpole simülasyonunda, mini beyinlerin elektriksel sinyallere verdiği tepkileri izledi. Organoidlerin, dengeyi sağlamak için sürekli olarak sol veya sağ yönlere hareket etmesi gereken bir ortamda, elektriksel geri bildirimle bağlantılarını nasıl değiştirdiği analiz edildi. Robbins, "Sinir hücrelerinin problemleri çözmek için nasıl uyumlu bir şekilde ayarlanabileceğini anlamaya çalışıyoruz" diyerek, bu araştırmanın beyin öğrenme süreçlerine ışık tuttuğunu vurguladı. Araştırmada, geri bildirim almayan organoidlerin başarı oranı yüzde 2,3'te kalırken, rastgele geri bildirim verilenlerde bu oran yüzde 4,4'e çıktı. Ancak uyumlu ve performansa dayalı geri bildirimle eğitilen mini beyinler, yüzde 46'lık bir başarı oranına ulaştı. Bu sonuç, mini beyinlerin kontrol problemlerinde öğrenme yeteneğine sahip olduğunu gösterdi.

Organoidler nörolojik hastalıkların araştırılmasında umut oldu

Çalışmanın en dikkat çekici yönlerinden biri, mini beyinlerin geri bildirimle kısa sürede öğrenme yeteneği sergilemesi oldu. Araştırmacılar, organoidlerin elektriksel uyarılarla bağlantılarını yeniden düzenleyerek, belirli bir problemi çözmek için kendilerini adapte edebildiklerini ortaya koydu. Deneyde, mini beyinlerin başarı düzeyleri, rastgele kontrol cihazının performansıyla karşılaştırıldı. Eğer bir organoidin oturum sırasında en iyi performansı, rastgeleliğin üretebileceğinden daha yüksekse, o oturum başarılı kabul edildi. Robbins, "Eğitim uyarılarını aktif olarak seçebildiğimizde, ağı gerçekten problemi çözmek için şekillendirebiliyoruz" diyerek, mini beyinlerin kısa vadeli öğrenme kapasitesine dikkat çekti. Ancak bu öğrenme süreci, sadece 45 dakikalık bir hareketsizlikten sonra kayboldu ve organoidler temel performans seviyesine geri döndü. Bilim insanları, gelecekte bu mini beyinlerin hafızasını ve karmaşıklığını artırarak, nörolojik hastalıkların tedavisine yönelik yeni yöntemler geliştirmeyi hedefliyor.