Daha ilkokul öğrencisiyken ‘beyin nasıl düşünür?’ sorusuyla başlayan zihin ve beyin cerrahisi ve beyinbilim serüvenimin bugün geldiği noktada yeni bilimin, yeni yaşam anlayışının, yeni kültürün farketmeye başladığım unsurlarını sizlerle bir yazı serisinde paylaşmak isterim.
“Beyin nasıl düşünce üretir?
Beyin nasıl bilinç oluşturur?
Beyin nasıl zihin yaratır?”
Bu sorulara yanıt aramak bilimin esas konularındandır. Beynin nasıl çalıştığının anlaşılması “yaşam nedir?” temel sorusuyla da ilişkili yeni kapılar açar. Beyin-bilim, ‘bağlantısallık’ ve ‘ağ-yapı=network’ anlayışı üzerinde ilerleyen ‘bilginin işlenmesi ve bağlantılarla bütünleşmesi’ matematiği, yaşamın iç içe geçmiş ve aynı anda varolan kodlamalar bütünü olduğu anlayışını ortaya koymakta ve ‘yaşamın bağlantısal bütünsellik’ anlayışı, beynin enformasyon işleme ve varoluş matematiği ile analojiler oluşturmanın ötesinde benzeşimler hatta ‘özde ilkesel aynılık’ ortaya koymaktadır.
İlk kez Santiago Ramon Cajal beyinde her hücrenin ayrı bir ünite olduğunu ve bu hücrelerin sinapslar aracılığı ile nöronal ağı oluşturduklarını görüntülemiş ve 1906’da Nobel Ödülünü almıştı. Neredeyse yüz yıldır nöron temelli beyinbilim anlayışını takip etmekteyiz. İnsan Nörozihin Projesi (Human Connectome Project – HCP)’nin amacı, çıkartılacak bir “ağ haritası” sayesinde sağlıklı insan beynindeki anatomik ve fonksiyonel bağlantısallığı aydınlatmak ve disleksi, otizm, şizofreni ve Alzheimer gibi hastalıklar konusunda yapılan araştırmalara destek olacak veriler ortaya çıkarmaktır. (Dokuz farklı kurum üzerinden düzinelerce araştırmacı bu projeye katkıda bulunmuştur.
Aralarındaki araştırma enstitüleri şöyledir: Washington Üniversitesi - Saint Louis, Minnesota Üniversitesi Manyetik Rezonans Araştırma Merkezi, Oxford Üniversitesi, Saint Louis Üniversitesi, Indiana Üniversitesi, D’Annunzio Üniversitesi-Chieti–Pescara, Ernst Strungmann Enstitüsü, Warwick Üniversitesi, Advanced MRI Technologies ve Kaliforniya Üniversitesi Berkeley. Bu araştırmadan elde edilen veriler internet tabanlı bir nöroinformatik platformunda açık kaynaklı olarak halka açıktır.)
Benzer amaçlarla ancak daha matematik temelli bir araştırma da 2013’de Avrupa Birliği içinde İnsan Beyin Projesi (İBP) (Human Brain Project - HBP) başlatılmıştır. Varolan en yetkin bilgisayarlarda yürütülen projenin amacı, Avrupa’nın her yerindeki araştırmacılar tarafından nörobilim, bilgi işleme ve beyin ile ilişkili tıbbi alanlarda bilim yapılmasını sağlayacak ortak çalışmaya elveren bir bilimsel araştırma altyapısı inşa edilmesidir.
Geleceğin ana projelerinden
Proje, 1 Ekim 2013’te başlamış olup bir Avrupa Komisyonu, Gelecek ve Yeni Teknolojiler Ana projesidir. Lozan Federal Politeknik Üniversitesi tarafından koordine edilmekte olan İBP, ağırlıklı olarak da Avrupa Birliği tarafından finanse edilmektedir. Projenin merkezi, İsviçre, Cenevre’dir. 12 alt projeden oluşan projenin üç alt projesi, deneysel nörobilim verileri toplayıp teorik temeller oluştururken (1-4 no’lu alt projeler) ve bir alt proje ise etik ve toplum üzerinde durmaktadır (alt proje 12). İBP, Lozan Federal Politeknik Üniversitesi tarafından koordine edilmekte ve projenin her bir alt projesinden gelen temsilciler projenin yönünü belirlemektedir.
Projede, (üyesi olduğum Avrupa Bilim Sanat Akademisi’nin de olduğu) 19 Avrupa ülkesine yayılmış 100’den fazla ortak kurumdan araştırmacı çalışmaktadır. (Önemli ortak kurumlar arasında Heidelberg Üniversitesi, Avrupa’nın en büyük interdisipliner araştırma merkezlerinden Almanya’daki Forschungszentrum Jülich ve Lozan Üniversite Hastanesi bulunmaktadır.)
Projenin başlatılmasında büyük katkıları olan matematik temelli bir nörobilimci olan Dr. Henry Markram ‘esas amacın beynin fonksiyonel bütünlüğünün matematik modelinin ortaya konulması’ gibi yüksek hedefli bir amaç belirlemişti. (Bu hedefin gerçekçiliği konusunda başlangıçta fikir birliği aslında hiç olmadı. University College, Londra’nın Bilgisayarlı Nörobilim Birimi direktörlüğünü yapan Dr. Peter Dayan, beynin büyük çaplı bir simülasyonunu oluşturma hedefi için fazlasıyla erken olduğunu düşüncesini ifade ederken, Toronto Üniversitesi’nden Dr. Geoffrey Hinton esas problemin bu kadar büyük bir sistemin nasıl öğrenmesini sağlayacakları konusunda proje çalışanlarının bir fikri olmaması olduğunu belirtiyordu.
Kaliforniya’daki Amerikan Davranış Araştırmaları ve Teknoloji Enstitüsü’nden Dr. Robert Epstein’in de projenin metodolojisi ile ilgili benzer endişeleri vardı. İBP üyeleri büyük ölçekli simülasyon yaratılması konusunda bazı belirsizlikler olduğu şeklinde tereddütleri kabul etse de, “insan beynini yeniden oluşturmak ve simüle etmek bir vizyondur, bir hedeftir; projenin faydaları, bu hedefe ulaşmak için gerekli teknolojiden ortaya çıkacaktır” görüşünü paylaşmaktaydılar ve bizlere çok şeyler öğreten beyin- zihin çalışmalarını yeni bir anlayışa yönlendiren çalışmalar böyle başladı.)
İlk bulgular
İBP 2015 yılı Ekim ayında Cell (Henry Markram’ın yönettiği Blue Brain Project-İBP’nden) ve Neuron (Stanislas Dehaene ve Yadin Dudai, İBP’nden) dergilerinde ilk bulgularını yayınladılar. Bu iki önemli çalışma İBP’nin eksiklerini ve yeni bir matematik anlayışına ihtiyacımız olduğunu anlamamıza yol açtı.
Kabaca 100 milyar nöron olduğunu bildiğimiz beynimizin bağlantısal bütünlüğünün, matematik yapısını anlamak için yola çıkmışken sadece 31bin fare nöronunun bağlantısallığının matematiği anlaşılabildi. Yani geride daha 100 milyar eksi 31bin nöronun bağlantısallığı vardı. Bu durum aslında yeni bir matematik paradigmasına ihtiyaç duyduğumuzu göstermekteydi; yani var olan matematik paradigmasının, beynin oluşturduğu bağlantısallığı (connectome=- nörozihin) anlamakta yetersiz olduğu sezildi ve bağlantısallık matematiği (=network sciences, mathemathics, computerized network sciences) dediğimiz bir alanın gelişmesi hızlandı. (E. Bullmore ve O. Sporns’un 2009 Nature derlemeleri 2011’de “Discovering the Human Connectome (Olaf Sporns); 2012’de Networks of the Brain (Olaf Sporns); 2016’da Brain Network Analysis (A Fornito, A Zalesky, E Bullmore) isimli kitaplara dönüştü.)
Bazı İBP üyeleri, projenin başarısız olduğu, amaç ve takvimin yeniden yapılanması gerektiği görüşünü savunsalar da, aslında Kolomb’un Hindistan’a ulaşmaya çalışırken Yeni Dünyayı keşfetmesi ve bunun sonradan anlaşılması gibi yeni bir düşünce ve bilim alanı keşfedilmiş oldu. Bulunan aslında ‘beyin nasıl zihin üretiyor?’ sorusuna yanıt verebilecek yeni ufuklar açabilme umudu olan yeni bir matematik paradigmasıydı, yani zihin oluşturan, beynin bağlantısallık modeli (nörozihin, connectome) ilk kez bilimin dili olan matematik ile anlaşılmaya çalışılıyordu.
2015 yılında proje bir değerlendirme sürecinden geçti ve Dr. Henry Markram’in başında olduğu üç üyeli üst komitenin yerine 22 üyeli bir yönetim kurulu göreve geldi.
Prof. Dr. Türker Kılıç
Bahçeşehir Üniversitesi, Tıp Fakültesi Dekanı
Bu yazı HBT'nin 123. sayısında yayınlanmıştır.
