Bir farenin nasıl hareket ettiğini, çevresini nasıl algıladığını ve sinir sisteminin bu süreçleri nasıl yönettiğini anlamak, onlarca yıldır nörobilimin temel sorularından biri. Ancak bu soruyu yanıtlamak için geliştirilen bilgisayar modelleri genellikle sistemi parçalara ayırarak ele alıyor: Kimileri yalnızca sinir devrelerini simüle ediyor, kimileri anatomik yapıya odaklanıyor, kimileri ise yalnızca hareketi modelliyor.
Yeni önerilen 'Mus siliconus' çerçevesi bu yaklaşımı kökten değiştirmeyi hedefliyor. Araştırmacılar, farenin sinir dinamiklerini, kas-iskelet sistemini ve çevreyle dokunsal etkileşimini tek ve tutarlı bir dijital ikiz içinde bir araya getiriyor. Böylece davranış, birbirinden kopuk modüllerin toplamı olarak değil; sinir sistemi, beden ve çevre arasındaki sürekli etkileşimin bir ürünü olarak ortaya çıkıyor.
Modelin anatomik altyapısı, X-ışını bilgisayarlı tomografi (BT), yüksek çözünürlüklü beyaz ışık doku kesitleri ve tendon hücrelerini işaretlemek için kullanılan Scx-GFP floresan görüntüleme gibi birden fazla yöntemle elde edilen verilerden oluşturuluyor. Bu çok katmanlı anatomik yeniden yapılandırma, modele gerçekçi bir biyolojik temel sağlıyor.
Sinirsel aktiviteyi modellemek için ise Bonhoeffer–van der Pol denklemleri tercih edilmiş. Bu matematiksel çerçeve, nöronların ateşlenme ve dinlenme döngülerini yaklaşık olarak temsil etmesiyle tanınıyor ve hesaplama açısından verimli bir alternatif sunuyor.
Tüm bu bileşenler bir araya geldiğinde kapalı bir duyusal-motor döngüsü oluşuyor: Model, çevreyle etkileşime giriyor, dokunsal geri bildirim alıyor ve bu bilgiyi hareket kararlarına yansıtıyor; tıpkı gerçek bir farenin yaptığı gibi.
Araştırmacılar, bu tür bütünleşik dijital ikizlerin nörobilimde ve biyomedikal alanda devrim yaratma potansiyeli taşıdığını savunuyor. Hastalık mekanizmalarını daha gerçekçi bağlamlarda incelemek, yeni tedavi yaklaşımlarını sanal ortamda test etmek ve hayvan deneyi ihtiyacını azaltmak bu olası katkılar arasında sayılıyor. Henüz ön baskı aşamasında olan çalışma, dijital ikiz teknolojisinin biyolojik sistemlere uygulanmasında yeni bir yaklaşımın kapısını aralıyor.