Duke University'den sinirbilimciler; beyin devrelerinin uyum ve fizyolojik özelliklerini ve basit görevleri tamamlamada iki ya da daha fazla hayvanın nasıl beraber çalışabildiklerini araştıran beyin-makine arayüzüne (ya da Brainet bilgisayarlara) dair yeni bir paradigmayı uygulamaya koydular.

Dün Scientific Reports 'da yayımlanan iki makalede bu beyin ağları tanımlandı. Araştırma çerçevesinde yapılan birbirinden ayrı deneylerde, kendi türü içerisinde maymun ve fare beyinleri birbirine bağlanarak hayvanların; hareketleri kontrol etmek ya da sayısal görevleri tamamlamak için gerçek zamanlı sensory (duyusal) ve motor bilgiyi değiş-tokuş edebilmelerine olanak tanındı.

Bir örnekte, bilim insanları; önlerindeki dijital bir göstergede sanal bir kolun hareketlerini kontrol etmede birlikte çalışan makak maymunlarının beyinlerini birbirine bağladılar. Her hayvan; hareketli hedefe beraber dokunmak için aynı kolun hareketinin üç boyutundan ikisini kontrol ettiler.

Kemirgen deneyinde ise, bilim insanları; örüntü tanımlama, depolama ve duyusal bilgiyi geri çağırma ve hatta hava tahmini gibi görevleri içeren basit sayısal görevleri tamamlamaları için dört farenin beynini birbirine bağladılar.

Beyin-makine arayüzleri (BMIs), yapay cihazların (robotik kollar, dış iskelet ya da sanal avatarlar) hareketlerini direkt olarak kontrol edebilme noktasında deneklere beyin sinyallerini kullanma olanağı sunan sayısal sistemlerdir.

Geçmişte, Duke araştırmacıları; bireysel düzeyde fare, maymun ve hatta insan deneklerde yapay cihazları kontrol etmede beyin sinyallerinin iletimi ve yakalanabilmesi için beyin-makine arayüzleri inşa etmişlerdi.

Beyin-makine arayüzüne dayalı ilk gösterim olan bu çalışma, geçmişte hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalardan yola çıkarak klinik uygulamalara başarılı bir yol çizebilen yeni bir paradigma oldu. Araştırmacılar beyin-makine arayüzüne dayalı çalışmaların aynı çizgiyi takip ederek yakında klinik uygulamalara uyarlanabileceğini öngördüklerini söylüyorlar.

Deneyleri tamamlamak için, araştırmacılar; hayvanları motor ve somatosensory kortekslerine diziler yerleştirerek beyin aktivitelerini görüntülemek üzere uygun hale getirdiler.

Primat makalesinde belirtilen bir deney için, araştırmacılar; maymunlar sanal kolu hareketli hedefe doğru hareket ettirdikçe üç maymunun beynindeki 700'den fazla nöronun elektriksel aktivitesini kayıt altına aldılar. Bu deneyde, her maymun sanal kolun üç boyutundan (örnein; x-ekseni ve y-ekseni) ikisini mental olarak kontrol ettiler.

Maymunlar; ancak, en az ikisi sanal kolu hareket ettirebilmek için sürekli 3-D (3 boyutlu) sinyaller üretme noktasında beyinleri senkronize olduğunda başarılı olabildiler. Hayvanlar daha fazla deneyim kazandıkça ve motor görevde eğitim yaptıkça, göreve adapte olabildiler.

İkinci makaledeki çalışmada ise; beyinlerinin somatosensory korteksleri mikro-tel dizileriyle bağlanmış ve bu teller aracılığıyla bilgi gönderimi ve alımı yapan 3 ya da 4 fareli gruplar kullanıldı.

Bir deneyde; fareler, sıcaklık ve barometrik basınç bilgilerini aldı ve bu bilgileri diğer farelerden gelen bilgilerle birleştirerek yağmur yağma ihtimalinin yükselip düştüğüne dair tahminde bulunabildiler. Araştırmacılar, bazı koşullarda fare Brainetlerinin aynı seviyede ya da bir diğerinin daha iyi olduğu bir başarı gözlemlediler.

Bu sonuçlar; Brainet bilgisayarların; birden fazla hayvan beyninin bilgisayar arayüzleriyle oluşturulacak organik bilgisayarlar geliştirilmesine dair bir test olanağı sunacağını gösteriyor.

---

Araştırma Referansları: 

1. Miguel Pais-Vieira, Gabriela Chiuffa, Mikhail Lebedev, Amol Yadav, Miguel A. L. Nicolelis. Building an organic computing device with multiple interconnected brains. Scientific Reports, 2015; 5: 11869 DOI:10.1038/srep11869


2. Arjun Ramakrishnan, Peter J. Ifft, Miguel Pais-Vieira, Yoon Woo Byun, Katie Z. Zhuang, Mikhail A. Lebedev, Miguel A.L. Nicolelis. Computing Arm Movements with a Monkey Brainet. Scientific Reports, 2015; 5: 10767 DOI: 10.1038/srep10767

Kaynak: Duke University, "Neuroscientists establish brain-to-brain networks in primates, rodents", http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-07/dumc-neb070615.php

---