CUNY Teorik Bilimler Lisansüstü Merkezi Girişimi (ITS), Yale, Chicago Üniversitesi ve Harvard’taki bilim insanları, sinir ağlarının nadiren oluşan güçlü bağlantılarının nasıl oluştuğunu ve bu sürecin türe özgü mü yoksa daha derin, paylaşılan bir prensip tarafından yönetilip yönetilmediğini araştırdılar. Bu araştırma, Nature Physics dergisinde yayımlandı.
Araştırmacılar, meyve sinekleri, fareler ve iki solucan türü (C. elegans ve Platynereis) arasındaki nöronlar arasındaki bağlantıların büyük, açıkça erişilebilir veri setlerini analiz etti. Bu veriler, elektron mikroskobu ve yüksek hacimli görüntü işleme kullanılarak toplandı ve araştırmacılara, farklı türler arasındaki ağların nasıl oluşturulduğunu karşılaştırmalı olarak incelemelerini sağladı.
Araştırma ekibi, nöronlar arasındaki bağlantıların nasıl yeniden düzenlendiğini ve bu güçlü bağlantıları nasıl geliştirdiklerini açıklamak için bir matematiksel model oluşturdu. Bu model, nöronların birlikte ateşlendiğinde birlikte bağlandıklarını söyleyen, nörobilimde onlarca yıldır bilinen Hebbian plastisite mekanizmasına dayanıyordu. Araştırmacılar, bu Hebbian plastisitenin, verilerde gözlemlenen ağır kuyruklu bağlantı türlerini oluşturduğunu gösterdi. Modelde nöron aktivitesi de dahil edildiğinde, sinir ağı yapısının ikinci önemli özelliği olan kümelenme, yani nöronların sıkıca örülmüş gruplar oluşturma eğilimi ortaya çıktı.
Araştırma ekibinin modeli türler arası geçerli oldu ve hücresel öz düzenleme gibi basit ve genel prensiplerin, beyindeki çok güçlü bağlantılar ve sıkıca bağlı ağlar oluşturmaya nasıl yol açtığını gösterdi. Bu bulgular, nöronal ağ oluşumunun türe özgü mekanizmalara değil, basit bir öz-düzenleme prensibine bağlı olabileceğini öne sürüyor.
Bu yeni bilgi, diğer hayvanların beyin yapısını araştırmak için önemli bir temel oluşturabilir ve insan beyin işlevini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.