Beyin ve mühendislik

Yağmur Yener

İnsan beyninde 100 milyara yakın sinir hücresi yani nöron vardır. Bilincimizin yapıtaşı olan nöronlar; algılarımızı, hafızamızı, öğrenmemizi, hareketlerimizi, ve kolaydan zora daha bir sürü işlevi idare ederler.

Her nöron binlerce diğer nöronla iletişim kurabilir ve bu sayede görev paylaşımı yaparlar ya da organlarımızı ve kaslarımızı kontrol ederler. Nöronların ana iletişim yöntemi birbirleriyle elektrokimyasal temas sağlamalarıdır. Bu iletişim çeşitli desenlerde elektrik sinyalleri ortaya çıkarır.

Felç ve uzuv kaybı gibi durumlarda beynin bir kısmındaki nöronlar hasar görmüş olabilir, nöronların kaslara ve uzuvlara olan iletişimi kesilebilir, ya da iletişim kurulacak uzuv ortadan kaybolmuştur. İşte beyin-makine arayüzü alanında çalışan çoğu bilim insanı beyindeki çeşitli elektrik sinyallerini saptayarak uzuvlara ulaştırmayı ya da bu sinyalleri kullanarak protez uzuvları, robotları, çeşitli iletişim araçlarını kontrol edebilmeyi amaçlar. Beyin-makine arayüzü teknolojilerinin ana prensibi beynimizin “plastik” olması yani nöronlarımızın yeni bağlantılar oluşturarabilmesi ve bu sayede yeni davranışlar öğrenebilme kabilizetimizdir. Yani beyin-makine arayüzünde beyin, makineyi yeni bir uzuvmuşçasına kullanmayı öğrenir.

Gel gelelim beyindeki elektrik sinyallerinin saptanması çok da kolay değildir. Gelişmiş beyin-makine arayüzleri (BMA) için gereken sinyal hassasiyetini EEG gibi saç derisinin üzerine yerleştirilen iletken elektrotlarla yakalamak bugünün teknolojisiyle mümkün değildir. Bu yüzden bilim insanları senelerdir direkt olarak beyne yerleştirilebilecek, çok minik ama aynı zamanda birçok kanaldan kayıt yapabilecek elektrotlar ve bu elektrotların kayıt ettiği sinyalleri hızlıca işleyebilecek mikroişlemciler geliştirmeye uğraşmaktadırlar. En yeni teknolojiler beynimizin puding kıvamındaki dokusuna en az hasar veren esnek elektrotlardır, fakat esneklikleri yüzünden bu elektrotları beyne istenilen şekilde yerleştimek çok zordur.

Beyin sinyalleri saptamadaki en yeni gelişmelerden biri ise Neuralink şirketi tarafından tasarlanan ve geçtiğimiz günlerde Elon Musk tarafından tanıtılan teknoloji. Bu teknolojinin anabileşenleri çok kanallı esnek misinaya benzeyen elektrotlar, elektrotları beyne çok dikkatli bir şekilde yerleştirebilecek bir robot ve hem güçlü hem hafif bir mikroişlemci. Bu çeşit teknolojilerin klinik testlerden, etik komitelerinden geçebilmesine ve günlük hayatımıza girebilmesine daha çok zaman olsa da geleceğin bilim kurgu dünyasına kocaman bir adım daha yaklaşmış olduk.