Alzheimer için umut oldu! Yapay zeka beynin gizli bölgelerini ortaya çıkardı

Bilim dünyası, insan beyninin sırlarını çözmede bir adım daha attı. İngiltere merkezli araştırmacılar, yapay zeka destekli NextBrain adlı atlas sayesinde beynin 333 bölgesini mikroskobik düzeyde haritaladı. Bu gelişmenin, Alzheimer gibi hastalıkların erken teşhisinde devrim yaratabileceği düşünülüyor.

NextBrain Nedir?

UCL araştırmacıları tarafından geliştirilen NextBrain adlı 3 boyutlu beyin haritası, 10.000 doku diliminden elde edilen verilerle oluşturuldu. Beynin 333 bölgesini mikroskobik hassasiyetle haritalayan bu teknoloji, Alzheimer ve nörolojik hastalıkların erken teşhisi için büyük bir umut olarak değerlendiriliyor.

Bilim İnsanlarından Ezber Bozan Çalışma

İngiltere Üniversitesi Koleji'nden (UCL) bilim insanları, insan beynini bugüne kadar hiç olmadığı kadar detaylı biçimde haritalayan NextBrain adlı bir yapay zeka projesi geliştirdi. Bu yeni 3 boyutlu atlas, 10 bin ölüm sonrası beyin dokusundan elde edilen mikroskop görüntülerini yapay zeka desteğiyle bir araya getirerek, 333 farklı beyin bölgesini yüksek çözünürlükte görüntüledi.

Nature dergisinde yayımlanan araştırma, beynin gizli alt bölgelerini ilk kez bu kadar net biçimde ortaya koydu. Uzmanlara göre bu gelişme, yalnızca nörobilim açısından değil, Alzheimer, Parkinson ve yaşa bağlı nörodejeneratif hastalıkların erken teşhisi açısından da çığır açacak.

Beynin Gizli Katmanlarını Ortaya Çıkardı

Haritanın oluşturulma süreci, adeta karmaşık bir yapbozu tamamlamayı andıran son derece zahmetli bir çalışmayla yaklaşık altı yıl sürdü. Bilim insanları bu süreçte, beş farklı insan beyninden elde edilen ölüm sonrası doku örneklerini temel aldı.

Her bir beyin, büyük bir titizlikle 10 bin ince dilime ayrıldı. Bu parçalar, beyin yapılarının daha net belirlenebilmesi için özel tekniklerle boyandı, ardından mikroskop altında görüntülendi ve dijital ortamda üç boyutlu modele dönüştürüldü. Çalışmanın başında araştırma ekibi, beyinlerin MRI taramalarını yaparak bu dilimleri, bir yapbozun ön yüzündeki resme bakarak parçaları doğru yere yerleştirme mantığıyla yeniden bir araya getirebilmenin yöntemini geliştirdi.

Bu süreç, insan beyninin mikroskobik düzeyde yeniden modellenmesini sağlayarak, sinirbilim araştırmalarında eşi görülmemiş bir hassasiyetin kapısını araladı. Bu sayede iki farklı görüntüleme tekniği arasındaki ölçek ve doku farkları giderildi. Parçaların birbirine kusursuz biçimde oturması ve arada hiçbir boşluk kalmaması sağlandı.

Araştırma kapsamında incelenen beş insan beyninin her biri, dijital ortamda üç boyutlu olarak modellenerek toplam 333 farklı beyin bölgesiyle etiketlendi. Yapay zeka teknolojisi sayesinde bu süreç manuel yöntemlere göre çok daha hızlı tamamlandı. Bilim insanları, bu işlemin elle yapılması halinde onlarca yıl sürebileceğini ifade ediyor.

Beyin Araştırmalarında Yeni Dönem

Çalışmanın başyazarı, UCL Tıbbi Fizik ve Biyomedikal Mühendisliği Bölümü ile Massachusetts General Hospital/Harvard Tıp Fakültesi'nden Dr. Juan Eugenio Iglesias, projeyi şu sözlerle özetledi:

"NextBrain, mikroskop görüntüleme ile MRI arasındaki boşluğu kapatmak için yıllardır süren çabaların doruk noktasıdır. Yüksek çözünürlüklü doku verilerini gelişmiş yapay zeka teknikleriyle birleştirerek, araştırmacıların beyin taramalarını daha önce ulaşılamayan bir ayrıntı düzeyinde analiz etmelerini sağlayan bir araç geliştirdik. Bu, nörodejeneratif hastalıklar ve yaşlanmanın incelenmesi için yeni olanaklar sunuyor."

Alzheimer ve Beyin Yaşlanmasında Erken Teşhis Umudu

NextBrain, binlerce MRI veri seti üzerinde yapılan testlerde üstün performans gösterdi. Farklı tarayıcı türleri ve görüntüleme koşulları arasında beyin bölgelerini yüksek doğrulukla tanımlayabildiğini kanıtladı.

Araştırma ekibi, 3 boyutlu beyin haritasının doğruluğunu ölçmek amacıyla herkesin erişimine açık ultra yüksek çözünürlüklü bir MRI taramasını analiz etti. NextBrain, bu veriler üzerinde hipokampüsün alt bölümleri gibi mikroskobik alanları dahi otomatik olarak etiketledi ve sonuçlar, uzmanlar tarafından manuel olarak işaretlenen bölgelerle neredeyse birebir örtüştü.

Bir diğer deneyde, bilim insanları yaşa bağlı beyin hacmi değişimlerini incelemek için NextBrain'i 3 binden fazla yaşayan bireyin MRI taramasına uyguladı. Sonuçlar, mevcut yöntemlerle elde edilemeyecek kadar ayrıntılı yaşlanma kalıplarını ortaya çıkardı.

UCL Queen Square Nöroloji Enstitüsü'nden Dr. Zane Jaunmuktane, araştırmanın amacını şöyle açıkladı:

"Bu atlası oluşturma amacımız, araştırmacıların mikroskop verilerinin incelikli anatomik doğruluğunu korurken, yaşayan hastalarda yüzlerce beyin bölgesini hızlı ve tutarlı bir şekilde tanımlamalarını sağlamaktı. NextBrain'deki anatomik ayrıntı düzeyi olağanüstü ve kamuya açık olması, dünya çapındaki araştırmacıların bundan hemen faydalanabileceği anlamına geliyor."

Veriler Açık Erişimde

Neuroscience haberine göre, çalışmanın detayları, görselleştirme araçları ve eğitim materyalleriyle birlikte FreeSurfer nörogörüntüleme platformunda kamuya açık olarak paylaşıldı. Araştırma, Avrupa Araştırma Konseyi, Alzheimer Derneği, Lundbeck Vakfı ve ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklendi.