Yapay zeka teknolojisi, şimdi de bilim dünyasında daha önce el değmemiş bir alanda devrim yaratıyor: Beyin haritalama. Bilim insanları, ChatGPT’ye benzer bir mantıkla çalışan özel bir AI modeli kullanarak, fare beyninin şimdiye kadar keşfedilmemiş bölgelerini, insan müdahalesi olmadan ve eşi benzeri görülmemiş bir ayrıntı düzeyinde haritalandırmayı başardı.

Nature Communications dergisinde yayımlanan bu çalışma, Kaliforniya Üniversitesi San Francisco (UCSF) ve Allen Institute araştırmacılarının ortaklığıyla yürütüldü. Başarı, sadece fare beyniyle sınırlı kalmayıp, gelecekte insan vücudundaki diğer doku ve organların da aynı hassasiyetle haritalandırılmasının yolunu açıyor.

Günümüzde genomik araştırmalardaki ilerlemeler, sinir sistemindeki hücrelerin kimliğini ve işlevini anlamamızı sağlayan devasa veri kümeleri ortaya çıkardı. Bu yeni dönemin merkezinde, hücrelerin genetik bilgiyi nasıl kullandığını ve doku içerisindeki konumlarını gösteren “mekansal transkriptomik” adı verilen bir teknik bulunuyor.

Ancak bu karmaşık verilerden anlamlı bir beyin haritası çıkarmak, geleneksel yöntemlerle oldukça zahmetli. Daha önceki haritalar, araştırmacıların her bir beyin bölgesini tek tek tanımlayıp elle etiketlemesini gerektiriyordu. UCSF’den Profesör Reza Abbasi-Asl ve ekibi, bu zahmetli ve zaman alan süreci otomatikleştirmek için yapay zekaya başvurdu.

CellTransformer: Kelimeden hücreye çeviri

Araştırmacılar, ChatGPT’nin mantığından ilham aldıklarını söylüyorlar: Büyük dil modellerinin (LLM), kelimeler arasındaki matematiksel ilişkileri tahmin etme yeteneğini, hücreler arasındaki ilişkilere uyguladılar ve bu yaklaşımla CellTransformer adını verdikleri bir AI sistemi geliştirdiler.

Sistem, fare beyninden elde edilen ve her hücredeki yüzlerce genin etkinliğini içeren karmaşık verileri analiz ederek, beynin farklı bölgelerindeki hücrelerin birbirine göre konumlarını değerlendirdi. CellTransformer, bu analizle verileri dönüştürerek eksik kalan bağlantıları tamamladı ve sonuçta insan eliyle yapılan etiketlemelerden çok daha net ve keskin beyin haritaları üretti. Hatta AI, daha önce bilimsel kayıtlara geçmemiş, çok ince yapılı yeni bölgeleri bile tanımlamayı başardı.

Yeni harita, yaklaşık 9 milyon hücreye karşılık gelen 1.300 farklı beyin bölümünü kapsıyor. AI tarafından üretilen bu harita, Allen Institute’un daha önce büyük emekle oluşturduğu yüksek çözünürlüklü haritayla karşılaştırıldı ve büyük oranda uyumlu olduğu görüldü.

CellTransformer, hafıza işlevlerinde kritik rol oynayan hipokampus gibi bilinen bölgeleri başarıyla haritalandırmanın yanı sıra, duyusal bilgileri işleyen ve uyku düzenlemesinde görev alan orta beyin retiküler çekirdeği gibi ulaşılması zor ve karmaşık bölgeleri de yüksek doğrulukla belirleyebildi.

Araştırmacılar, AI’nin bu yeteneğinin sadece fare beyniyle sınırlı kalmayacağını düşünüyor. Ekip, bir sonraki adım olarak benzer bir sistemi gelecekte insan beyni verileri üzerinde test etmeyi planlıyor. Ancak yaklaşık 170 milyar hücre barındıran insan beyninin, fare beynine kıyasla çok daha karmaşık bir yapıya sahip olması, AI’nin çalışması için gereken mekansal verinin toplanmasında ciddi zorluklar yaratacaktır.