Miaka mingi iliyopita, Francis Crick, mmoja wa wanasayansi waliobainisha muundo wa DNA na kushinda Tuzo ya Nobel, aliwahi kusema kuwa ni kama ndoto isiyowezekana kuweza kuchora ramani sahihi ya hata kipande kidogo cha ubongo chenye ukubwa wa milimita moja ya ujazo (1mm³) na kuelewa jinsi nyuroni (seli za ubongo) zote zilivyounganishwa na zinavyowasiliana. Crick, katika makala ya mwaka 1979 kwenye jarida la ‘Scientific American’, alionyesha ugumu wa kazi hiyo.
Lakini sasa, karibu nusu karne baadaye, kundi kubwa la wanasayansi zaidi ya 150 kutoka taasisi mbalimbali duniani limekaribia kuvuka kizingiti hicho kilichoonekana kama ndoto. Wametengeneza ramani ya kina isiyo na kifani ya sehemu ya ubongo wa panya yenye ukubwa huo huo wa 1mm³ – sawa na chembe ya mchanga.
Ingawa 1mm³ ni takriban asilimia 0.2 tu ya ubongo mzima wa panya, ramani hii ndogo imejaa data nyingi mno, kiasi cha Petabaiti 1.6 (sawa na Gigabaiti milioni 1.6) – ukubwa unaoweza kulinganishwa na kuhifadhi video za ubora wa juu (HD) kwa miaka 22 mfululizo!
Utafiti huu mkubwa, uliochukua zaidi ya miaka saba, ulifanywa na muungano wa kimataifa ujulikanao kama MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks), ukiongozwa na wanasayansi kutoka Taasisi ya Allen ya Sayansi ya Ubongo (Allen Institute for Brain Science), Chuo Kikuu cha Princeton, na Chuo cha Tiba cha Baylor nchini Marekani. Matokeo ya utafiti wao yamechapishwa katika majarida kumi tofauti ya kisayansi, yakiwemo jarida maarufu la Nature, mnamo Aprili 10, 2025.
Ramani hii mpya ya ubongo wa panya inaonyesha kwa undani mkubwa: seli takriban 200,000 (zikiwemo nyuroni 82,000), sehemu za muunganiko kati ya nyuroni (sinapsi) milioni 523, na mtandao wa neva wenye urefu wa kilomita 5.4 (ukijumuisha aksoni – matawi yanayotoka kwenye nyuroni kwenda seli nyingine – zenye urefu wa kilomita 4).
Lengo kuu la mradi huu wa MICrONS (jina lenye maana ya 'Akili ya Mashine kutoka Mitandao ya Gamba la Ubongo') ni kuelewa jinsi ubongo unavyochakata taarifa na kujifunza kupitia miunganisho yake. Maarifa haya yanatarajiwa kutumika kubuni teknolojia mpya za akilimbovu (Artificial Intelligence - AI) au ujifunzaji wa mashine (Machine Learning) zenye uwezo wa utambuzi unaokaribiana na ule wa binadamu.
Dkt. David Markowitz, mmoja wa viongozi wa utafiti huu, alifananisha umuhimu wa matokeo haya na ule wa Mradi wa Jenomu ya Binadamu (Human Genome Project - HGP). Alisema, "Tumeweka msingi wa kuweza kuchunguza uhusiano kati ya muundo wa neva na utendaji kazi wake, jambo muhimu katika kuelewa akili, tukivuka mipaka ya teknolojia zilizopo. Hii inafungua njia ya kupanua utafiti hadi kufikia ubongo mzima."
Ingawa wanasayansi waligundua uwepo wa nyuroni zaidi ya miaka 130 iliyopita (1888), kuelewa jinsi zilivyopangwa na kuunganishwa ndani ya ubongo imekuwa changamoto kubwa mno. Mafanikio ya awali ya ramani ya ubongo yalikuwa mwaka 1986 kwa mnyoo mdogo (C. elegans) mwenye nyuroni 302 tu. Mwaka jana (2024), watafiti wakiongozwa na Princeton walichapisha ramani ya ubongo mzima wa nzi wa matunda (Drosophila) mwenye nyuroni 140,000. Kwa binadamu, ramani ya 1mm³ ilichapishwa mwaka jana ikiwa na seli 57,000 (nyuroni 16,000) na sinapsi milioni 150. Ramani hii mpya ya panya ni ya kina zaidi kuliko zote hizo na muhimu zaidi, inaunganisha muundo na utendaji kazi (shughuli za nyuroni), ikiwa ni ramani ya pande-nyingi.
Watafiti walilenga sehemu ya ubongo wa panya inayoitwa ukoko wa kuonea (visual cortex), ambayo huchakata taarifa kutoka machoni. Kwanza, waliwaonyesha panya picha mbalimbali kwa saa mbili huku wakirekodi shughuli za nyuroni katika sehemu hiyo. Kisha, walitoa ubongo, wakautia dawa ya kuufanya kuwa mgumu, na kuukata katika vipande vyembamba sana (unene wa 1/400 ya unywele wa binadamu) vipatavyo 28,000. Kila kipande kilipigwa picha kwa darubini za kielektroniki zenye nguvu kubwa.
Hatua iliyofuata ilihusisha akilimbovu (AI). Walitumia algoriti maalum za kompyuta walizozifundisha kuchambua kila picha, kutambua maumbo ya nyuroni na miunganisho yake, na kisha kuviunganisha vyote kuunda ramani ya 3D. Mwishowe, walichukua data ya shughuli za nyuroni waliyoirekodi awali na kuiweka juu ya ramani hiyo ya muundo. Dkt. Nuno da Costa wa Taasisi ya Allen alisema ilikuwa "jambo la kustaajabisha kuona seli zikijipanga na kuunda maumbo kwenye skrini ya kompyuta."
Ugunduzi mmoja muhimu walioupata ni kuhusu jinsi nyuroni za kuzuia (inhibitory neurons) zinavyofanya kazi. Awali ilidhaniwa kuwa seli hizi hupunguza tu shughuli za seli nyingine bila mpangilio maalum. Lakini utafiti huu umeonyesha kuwa seli hizi ni "wachaguzi" sana; huamua kwa umakini ni seli zipi za kusisimua (excitatory cells) zizilenge na kuzizuia. Baadhi huzuia seli nyingi tofauti, huku nyingine zikilenga aina maalum tu za seli.
Timu ya Dkt. Mariella Petkova kutoka Chuo Kikuu cha Harvard, katika tathmini yao kwenye jarida la Nature, ilisema ingawa ramani hii inaonyesha sehemu ndogo tu ya ubongo wa mamalia, "ni mkusanyiko wa data wa kina zaidi kuwahi kupatikana unaounganisha muundo wa ubongo wa mamalia aliye hai na shughuli zake za neva." Waliita "rasilimali muhimu kwa jamii ya wanasayansi wa neva na hatua kubwa mbele."
Lengo linalofuata kwa watafiti hawa ni kuchora ramani ya ubongo mzima wa panya (takriban 500mm³). Kwa teknolojia ya sasa, hii inaweza kuchukua miongo kadhaa, lakini wamejiwekea lengo la miaka 10 kwa kubuni teknolojia mpya. Ubongo wa binadamu ni mkubwa mara 1000 zaidi ya ule wa panya, hivyo safari bado ni ndefu sana. Hata hivyo, Prof. Sebastian Seung (aliyeko Princeton na aliongoza utafiti wa nzi), alisema kwa kuwa ubongo wa panya na binadamu unafanana sana, ramani hii inaweza kutoa vidokezo muhimu vya kugundua dawa za kutibu magonjwa ya akili kwa ufanisi bila madhara makubwa.
Utafiti huu unapata ufadhili kutoka Mpango wa Ubongo (BRAIN Initiative) wa Taasisi za Taifa za Afya (NIH) nchini Marekani. Hata hivyo, kuna wasiwasi kuhusu ufadhili wa baadaye. Chanzo cha makala kinadai kuwa Bunge la Marekani lilipunguza bajeti ya mpango huu kwa 40% mwaka jana, na mnamo Machi mwaka huu, utawala wa Marekani (chanzo kikimtaja Rais wa zamani Trump) ulipunguza tena kwa 20%. Hali hii inaweza kuathiri kasi ya tafiti muhimu kama hizi katika siku zijazo.