நம்மைச் சுற்றி எப்போதும் ஒருவித ரீங்காரத்துடன் பறந்து, உணவின் மீது அமர்ந்து, நம்முடைய பொறுமையைச் சோதிக்கும் ஒரு உயிரினம் உண்டென்றால், அது நிச்சயம் ஈயாகத்தான் இருக்கும். பல நேரங்களில் அதை ஒரு தொல்லையாகப் பார்த்து விரட்டியடிப்போம். ஆனால், அந்த அற்பமான, ஊசி முனையை விடச் சிறிய தலைக்குள், இந்த பிரபஞ்சத்தின் மாபெரும் ரகசியங்களில் ஒன்றைத் திறப்பதற்கான சாவி ஒளிந்திருக்கிறது என்று சொன்னால் நம்புவீர்களா?
ஆம், விஞ்ஞானிகள் சமீபத்தில் ஒரு பழ ஈயின் (Fruit Fly) மூளையின் முழுமையான வரைபடத்தை (Connectome) வெளியிட்டு, நரம்பியல் உலகையே அதிர வைத்திருக்கிறார்கள். நடப்பது, பறப்பது, தனக்கான உணவைத் துல்லியமாகத் தேடிச் செல்வது, எதிரிகளிடமிருந்து தப்பிப்பது, இணைக்காகக் காதல் பாடல்களைப் பாடுவது என ஒரு ஈ செய்யும் அத்தனை சிக்கலான செயல்களையும் கட்டுப்படுத்தும் அந்த கசகசா அளவு மூளைக்குள் என்னதான் இருக்கிறது? வாருங்கள், அறிவியலின் இந்த மாபெரும் சாதனைக்குள் ஆழமாகப் பயணிப்போம்.
‘இணையத்தோம்’ (Connectome): மூளையின் கூகுள் மேப்!
இந்த ஆய்வின் முக்கியத்துவத்தைப் புரிந்துகொள்ள, நாம் முதலில் ‘கனெக்டோம்’ (Connectome) என்றால் என்ன என்பதைத் தெரிந்துகொள்ள வேண்டும்.
ஒரு நகரத்தின் வரைபடத்தை (Map) கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள். அதில் உள்ள ஒவ்வொரு வீடும் ஒரு நரம்பணு (Neuron) என்று வைத்துக்கொண்டால், அந்த வீடுகளை இணைக்கும் சாலைகள், தெருக்கள், சந்துகள் மற்றும் நெடுஞ்சாலைகள் தான் நரம்பணு இணைப்புகள் (Synapses). ஒரு நகரத்தின் முழுமையான, மிகத் துல்லியமான வரைபடம்தான் ‘கனெக்டோம்’. இது எந்த நரம்பணு, எந்த நரம்பணுவுடன், எப்படி, எவ்வளவு வலிமையாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது என்ற முழுமையான தகவலையும் தரும் ஒரு ‘மூளை வரைபடம்’.
மனித மூளையில் சுமார் 86 பில்லியன் நரம்பணுக்களும், டிரில்லியன் கணக்கிலான இணைப்புகளும் உள்ளன. அதன் கனெக்டோமை உருவாக்குவது என்பது தற்போதைய தொழில்நுட்பத்தில் இமயமலை மீது காலியாக கைகளால் ஏறுவதைப் போன்றது. எனவேதான், விஞ்ஞானிகள் சிறிய உயிரினங்களில் இருந்து தங்கள் பயணத்தைத் தொடங்குகிறார்கள். அந்தப் பயணத்தின் மிக முக்கியமான மைல்கல்தான் இந்த ஈயின் மூளை வரைபடம்.
ஒரு மூளையை வரைபடமாக்குதல்: நம்பமுடியாத உழைப்பின் கதை!
இந்தச் சாதனை ஒரே நாளில் நடந்தது அல்ல. பல ஆண்டுகள், பல விஞ்ஞானிகளின் கூட்டு உழைப்பு இதற்குப் பின்னால் உள்ளது. ஜான்ஸ் ஹாப்கின்ஸ் மற்றும் கேம்பிரிட்ஜ் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகள் இணைந்து இந்த மாபெரும் பணியை மேற்கொண்டனர்.
- துல்லியமான வெட்டு (Slicing): முதலில், ஒரு பெண் பழ ஈயின் மூளையை எடுத்து, அதை மனித தலைமுடியை விடப் பல்லாயிரம் மடங்கு மெல்லிய, மிக நுண்ணிய துண்டுகளாக வெட்டினார்கள்.
- படம்பிடித்தல் (Imaging): பின்னர், ஒவ்வொரு துண்டையும் சக்திவாய்ந்த எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியின் (Electron Microscope) கீழ் வைத்து, மிக உயர் தெளிவுத்திறனில் (High Resolution) பல்லாயிரக்கணக்கான படங்களை எடுத்தனர்.
- முப்பரிமாண மாதிரி (3D Reconstruction): கணினிகளின் உதவியுடன், எடுக்கப்பட்ட அத்தனை லட்சக்கணக்கான படங்களையும் ஒன்றிணைத்து, ஈயின் மூளையின் முழுமையான முப்பரிமாண (3D) மாதிரியை உருவாக்கினார்கள்.
- இணைப்புகளைக் கண்டறிதல் (Tracing): இறுதியாக, அந்த 3D மாதிரியைக் கொண்டு, ஒவ்வொரு நரம்பணுவின் பாதையையும், அது மற்ற நரம்பணுக்களுடன் உருவாக்கும் ஒவ்வொரு இணைப்பையும் கைமுறையாகவும், செயற்கை நுண்ணறிவு அல்காரிதம்கள் மூலமாகவும் கண்டறிந்து வரைபடமாக்கினார்கள்.
இந்த உழைப்பின் முடிவில், ஊசி முனையை விடச் சிறிய அந்த மூளைக்குள் 1,30,000 நரம்பணுக்களும், சுமார் 5 கோடி நரம்பணு இணைப்புகளும் இருப்பது கண்டறியப்பட்டது. இந்தத் தரவுகளின் அளவு மட்டுமே பல பெட்டாபைட்கள் (Petabytes) ஆகும்!
விஞ்ஞானிகளை வியப்பில் ஆழ்த்திய கண்டுபிடிப்புகள்!
இந்த முழுமையான வரைபடம், ஈயின் மூளையைப் பற்றிய பல ஆச்சரியமான உண்மைகளை வெளிச்சம் போட்டுக் காட்டியுள்ளது.
- சிக்கலான அடுக்குக் கட்டமைப்பு (Complex Architecture): ஈயின் மூளை ஒரு நேர்கோட்டுச் சாலை போல இல்லாமல், பல அடுக்குகள் கொண்ட, சிக்கலான நெடுஞ்சாலைகள் மற்றும் குறுக்குச் சாலைகள் நிறைந்த ஒரு மாபெரும் நகரத்தைப் போல வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இதில் உள்ள ‘ஃபீட்பேக் லூப்கள்’ (Feedback Loops – ஒரு தகவல் அனுப்பப்பட்ட பின், அதன் விளைவு மீண்டும் அதே இடத்திற்குத் தகவலாக வருவது) அதன் கற்றல் மற்றும் ஞாபகத் திறனுக்கு முக்கிய காரணமாக இருக்கலாம் என நம்பப்படுகிறது.
- பணிப் பகிர்வு (Specialized Regions): மூளையின் ஒவ்வொரு பகுதியும் ஒரு குறிப்பிட்ட பணிக்காக ஒதுக்கப்பட்டுள்ளது. உதாரணமாக, தகவல்களைப் பகுப்பாய்வு செய்யும் மையம் (Processing Hub), ஞாபகங்களைச் சேமிக்கும் பகுதி, முடிவெடுக்கும் பகுதி எனத் தனித்தனி மையங்கள் உள்ளன. இவையனைத்தும் மிக வேகமாக ஒன்றோடு ஒன்று தொடர்பு கொள்கின்றன.
- வேகம் மற்றும் செயல்திறன் (Speed and Efficiency): ஒரு வினாடிக்கும் குறைவான நேரத்தில், தன் மீது வரும் ஆபத்தை உணர்ந்து, உடனடியாகப் பறந்து தப்பிக்கும் ஈயின் வேகம் நம்மை ஆச்சரியப்படுத்தும். இந்த அதிவேக எதிர்வினைக்கு, அதன் மூளையில் உள்ள நரம்பணுக்கள் தகவல்களைப் பரிமாறும் வேகம் மற்றும் அதன் கட்டமைப்புதான் காரணம் என்பது இந்த ஆய்வில் தெளிவாகியுள்ளது. இவ்வளவு சிறிய இடத்தில், மிகக் குறைந்த சக்தியைப் பயன்படுத்தி, இவ்வளவு சக்திவாய்ந்த கணக்கீடுகளைச் செய்வது எப்படி என்பது விஞ்ஞானிகளை வியப்பில் ஆழ்த்தியுள்ளது.
மனிதகுலத்திற்கு இது ஏன் முக்கியம்? ஈயின் மூளையும், நமது எதிர்காலமும்!
“சரி, இதெல்லாம் ஈயைப் பற்றியது. இதனால் மனிதர்களாகிய நமக்கு என்ன பயன்?” என்று நீங்கள் கேட்கலாம். பயன் இருக்கிறது, அதுவும் மிகப்பெரிய அளவில்!
மனித மூளையின் மர்மங்களை அவிழ்க்க… ஈயின் மூளையும், மனித மூளையும் பரிணாம வளர்ச்சியில் வெவ்வேறு பாதைகளில் பயணித்திருந்தாலும், அவற்றின் அடிப்படைக் கட்டமைப்பு ஒன்றுதான். நரம்பணுக்கள், இணைப்புகள், சிக்னல்கள் என அடிப்படை விதிகள் ஒன்றுதான். இந்தச் சிறிய, முழுமையான வரைபடத்தை ஒரு ‘மாதிரி’யாக (Blueprint) வைத்துக்கொண்டு, மனித மூளையின் சில பகுதிகள் எப்படிச் செயல்படுகின்றன என்பதை நம்மால் எளிதாகப் புரிந்துகொள்ள முடியும்.
நரம்பியல் நோய்களுக்கு எதிரான போராட்டம்! அல்சைமர் (Alzheimer’s), பார்கின்சன் (Parkinson’s) போன்ற நரம்பியல் நோய்கள், மூளையில் உள்ள நரம்பணு இணைப்புகள் சிதைவடைவதாலோ அல்லது நரம்பணுக்கள் இறப்பதாலோ ஏற்படுகின்றன. ஒரு ‘ஆரோக்கியமான’ மூளையின் வரைபடம் எப்படி இருக்கும் என்று தெரிந்தால்தானே, ‘நோய்வாய்ப்பட்ட’ மூளையில் என்ன தவறு நடந்திருக்கிறது என்பதைத் துல்லியமாகக் கண்டறிய முடியும்? ஈயின் இந்த கனெக்டோம், அந்த ஆராய்ச்சிகளுக்கான ஒரு மிக முக்கியத் தொடக்கப் புள்ளியாக அமைந்துள்ளது.
செயற்கை நுண்ணறிவின் (AI) அடுத்த கட்ட வளர்ச்சி! தற்போது நாம் பயன்படுத்தும் AI, மனித மூளையின் செயல்பாடுகளால் ஈர்க்கப்பட்டு உருவாக்கப்பட்டாலும், அது செயல்படும் விதம் முற்றிலும் வேறுபட்டது. அவை அதிக சக்தியை எடுத்துக்கொள்கின்றன. ஆனால், ஈயின் மூளையோ, மிகக் குறைந்த சக்தியில், மிகத் திறமையாகக் கற்றுக்கொள்கிறது. ஈயின் மூளையின் இந்தச் செயல்திறன் மிக்க கட்டமைப்பைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், அடுத்த தலைமுறைக்கான ‘நியூரோமார்பிக்’ (Neuromorphic) கம்ப்யூட்டர் சிப்களை உருவாக்க முடியும். அவை தற்போதைய AI-ஐ விட வேகமானதாகவும், புத்திசாலித்தனமானதாகவும், மிகக் குறைந்த சக்தியில் இயங்குவதாகவும் இருக்கும்.
முடிவாக, நாம் ஒரு தொல்லையாகப் பார்க்கும் ஒவ்வொரு ஈயின் தலைக்குள்ளும், ஒரு சூப்பர்கம்ப்யூட்டரின் செயல்திறன் ஒளிந்திருக்கிறது. இந்தச் சிறிய உயிரினத்தின் மூளை ரகசியங்கள், நமது மூளையின் நோய்களைக் குணப்படுத்தவும், அறிவார்ந்த இயந்திரங்களை உருவாக்கவும் வழிவகுக்கப் போகிறது. அறிவியல், மிகச் சிறிய விஷயங்களில் இருந்துதான் பிரபஞ்சத்தின் மிகப்பெரிய உண்மைகளைக் கண்டறிகிறது என்பதற்கு இந்த ஆய்வு ஒரு மிகச்சிறந்த சான்று!
