Duke Üniversitesi'nden Nörolog Miguel Nicolelis tarafından yönetilen araştırmada, araştırmacılar farelerin beyinlerinin bir tanesi hareket planlaması, diğeri ise dokunma duyusuyla ilgili olan bölgelerine küçük elektrotlar yerleştirdi.
Bu deney için önce bir grup fare, kafeslerinin duvarındaki bir açıklığın genişliğini burunları ile belirleyerek açıklık darsa soldaki bir noktaya, genişse sağdaki bir noktaya dokunmak konusunda eğitildi. Bu, doğru noktaya dokunan farelere ödül olarak bir içecek verilmesiyle sağlandı. Zaman içinde başarı oranının %95'e çıktığı gözlendi.
Daha sonra, bu eğitimi almamış olan ikinci bir grup fare duvarlarında herhangi bir açıklık olmayan kafeslere konarak farelerin ödülü almak için bu iki noktadan hangisine dokundukları incelendi. Tahmin edildiği gibi, farelerin doğru noktaya %50 başarı oranıyla dokunduğu gözlendi.
Bunun ardından, eğitilmiş olan farelerden (“kodlayıcı”) birinin açıklığı burnuyla ölçme sürecindeki beyin sinyalleri kaydedilerek bu sinyaller eğitilmemiş farenin (“çözücü”) beynini uyarmak için kullanıldı. İkinci farenin beyni bu uyarıyı aldığında performansının %60-70'e çıktığı gözlendi.
Nicolelis'e göre bu oran henüz sorunu çözmek için kendi dokunma duyularını kullanabilen farelerle karşılaştırılamayacak kadar düşük bir düzeyde fakat ikinci grup farelerin hangi noktaya dokunacakları bilgisinin tamamen bir başka hayvanın beyninden gelmiş olması dolayısıyla çok etkileyici.
Ödül içeceğinin alınması için iki farenin de doğru noktaya dokunması gerektiğinden dolayı, birinci farenin her yeni denemede kararını daha hızlı şekilde verdiği ve beyninin ikinci fareye daha açık bir sinyal gönderdiği gözlendi. Nicolelis'e göre bu farelerin işbirliği yapmayı öğrendiklerine dair bir gösterge. “Beyinler arasındaki bu iletişim hattı onlara yeni ve farklı bir şekilde işbirliği yapma imkanı veriyor, ve hayvanlar ortak tecrübelerini kullanarak hesaplama yapıyor. Bu gelişen ve tek bir algoritmaya ya da bir talimatlar grubuna bağlı kalmadan evrilen bir bilgisayar demektir. Yani temel olarak yaptığımız şey iki beyinden oluşan bir sayısal birim ortaya çıkarmak.”
Araştırmacılar deneyi kodlayıcı fareler Natal, Brezilya'da, çözücü fareler de Kuzey Carolina, ABD'deki kafeslerde yer alacak şekilde tekrarladı, ve aralarında beyinlerine yerleştirilen ve sinyalleri internet üzerinden ileten elektrotlar haricinde herhangi bir iletişim imkanı olmayan farelerle aynı yönde sonuçlar aldı.
Nicolelis beyin-makine etkileşimi konulu araştırmalarda önde gelen bir araştırmacı, ve aynı zamanda gelecek sene Brezilya'da düzenlenecek olan Dünya Kupası'nın açılış töreninde felçli bir insanın sahaya çıkıp bir futbol topuna vurmasına olanak vereceği iddia edilen “beyin kontrollü dış iskelet” projesinin de mimarı.
Nicolelis bu çalışmaların gelecekte, kalp krizi ya da beyin hasarı sonrasında hareket ve konuşma kabiliyetinin onarılması için beynin sağlıklı kısmından gelen sinyalleri hasarlı bölgeyi yeniden eğitmekte kullanacak yeni tedavilerin önünü açtığını belirtiyor. Diğer araştırmacılar ise bunun ilginç bir fikir olduğunu fakat çok uzak bir ihtimal olduğunu düşünüyor.
Northwestern Üniversitesi'nde farelerin dokunma duyusuna yönelik incelemeler yapan biyomedikal mühendisi Mitra Hartmann'a göre mühendislik açısından yaklaşıldığında bu çalışma hayvanların beyinler arası iletişimi sorun çözmede kullanabileceğini göstermesi açısından çok dikkat çekici ve olanak veren teknoloji bir süredir mevcut olmasına rağmen dünyada bir ilk, bilimsel açıdan yaklaşıldığında ise ortaya koyduğu birçok önemli soru açısından çok değerli.
New York Üniversitesi'nden nörolog Bijan Pesaran ise farelerin birbirleriyle uyum halinde ve birlikte çalışıyor gözükmelerini çok etkileyici bulduğunu fakat buna yönelik daha çok kanıta ihtiyaç duyulduğunu, örneğin beyinler arası iletişim hattının alıcı ucunda bulunan (“çözücü”) farenin performansının daha da artırılabiliyor olması gerektiğini belirtti. Beyinler arası iletişim fikrinin bir gün beyin hasarı görmüş olan hastaların tedavisinde kullanılabileceğini kabul etmekle birlikte, bunun zarar görmüş olan beynin bilgisayar tarafından oluşturulan eylem örüntüleri ile uyarılmasıyla da yapılabileceğini ve neden bir başka beyne ihtiyaç duyulduğunun anlamadığını belirtti.
Kimi araştırmacılar bu araştırmanın gelecekte ortaya çıkması muhtemel “beyin ağları” teknolojisinin ilk adımı olduğu, kimileri ise araştırmanın beyin-makine arayüzü teknolojisi konusunda herhangi bir yenilik getirmediği ve beyinleri birbirine bağlayarak kullanışlı bir şey elde etmenin bir fantaziden ibaret olduğu görüşünde.
BilimsoL ekibi hazırladı.
facebook.com/BilimsoL
twitter.com/BilimsoL
Ilgili makale:
Miguel Pais-Vieira, Mikhail Lebedev, Carolina Kunicki, Jing Wang & Miguel A. L. Nicolelis, A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing of Sensorimotor Information, Scientific Reports, doi:10.1038/srep01319