Nanoağlar, Sinir Sistemi Tedavilerine Işık Tutuyor

Başlangıç ve Bitiş Tarihi

01 Mart 2014
28 Şubat 2019

Türk Ortak(lar)

Koç Üniversitesi

Koordinatör

Prof. Dr. Özgür Barış AKAN

Bütçe

1.75 Milyon Avro

Desteklendiği Program ve Alan

Ufuk2020 ERC

Proje İnternet Sitesi

Bilimsel Çıktı/Ürün/Kazanım

MINERVA projesinde nano-haberleşme uygulamalarının tasarımının yapılarak, haberleşme sorunlarından kaynaklı sinir hastalıklarının önceden tespitinde faydalanılmak üzere bir nano-haberleşme simulatörünün ve halen tedavisi mümkün olmayan omurilik felcinin bilişim-esinli tedavisine yönelik haberleşme yetenekli nano-implant’ların geliştirilmesi hedeflenmektedir. Proje ile insan vücudunda ve belki de yeryüzünde var olan en karmaşık ve en gelişmiş haberleşme ağı olan sinir sisteminin temellerinin haberleşme ve ağ kuramları ile anlaşılabilmesi sağlanacaktır.

Proje kapsamında yürütülen çalışmalar ve hedeflenen temel çıktılar şöyle özetlenebilir:

  1. Nöro-spayk nanohaberleşme kanallarının haberleşme kuramsal temelleri: Projede, tek vericili ve tek alıcı, bir başka deyişle tek bir çift nöron arasındaki nöro-spayk nanohaberleşme kanalının haberleşme ve bilgi kuramsal modellemesi ve kanal parametrelerine dayalı performans analizleri gerçekleştirilmektedir. Bu analizler birbirinden tasarım olarak farklı pek çok nöron çeşidi ile tekrarlanarak, haberleşmeye etki eden gürültü, bilgi iletimindeki hata olasılığı, güvenilir haberleşme hızı, bilgi iletimindeki gecikme ve haberleşme kapasitesi araştırılmakta ve bu performans metriklerinin temel limitleri ortaya çıkarılmaktadır.
  2. Çok terminalli nöro-spayk nanohaberleşme kanallarının ve sinir nanoağlarının incelenmesi: Çoklu erişim, röle, ve yayım nörospayk nanohaberleşme ağları modellenerek analiz edilmektedir. Literatürde ilk olacak şekilde, insan vücudu içerisindeki bir nanohaberleşme ağının link, ortam erişimi, bilgi yönlendirmesi, ve güvenilir bilgi dağıtım mekanizmaları araştırılmaktadır.
  3. Modellerin doğrulaması ve sinir nanoağı simülatörü dizaynı: Geliştirilen nöro-spayk nanohaberleşme kanal ve ağ modelleri, fizyoloji literatüründe elde edilmiş olan insan vucüdu üzerine deneysel verilerle karşılaştırılarak doğrulaması yapılmaktadır. Doğrulanan modeller ve deneysel fizyoloji verileri ışığında bir sinirsel nanoağ simulatörünün geliştirilmesi hedeflenmektedir. Literatüre kazandırılacak bu simulatör, haberleşme problemlerinden kaynaklı MS, felç ve Alzheimer gibi sinirsel hastalıkların temel sebeplerinin araştırılması ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde kullanılabilecektir.

Sinirsel hastalıkların bilgi ve haberleşme teknolojileri esinli tedavisi için biyolojik esinli nanohaberleşme sistemi: Proje süresince kazanılan bilgi birikimi, ve geliştirilen modeller ışığında, projenin son safhasında, en yaygın haberleşme kaynaklı sinir hastalıklarından biri olan omurilik felcinin tedavisine yönelik deneysel bir çalışma yürütülecektir. Omurilik felcine yönelik geliştirilecek bilgi ve haberleşme teknolojileri esinli ilk tedavi yaklaşımı olarak, karbon nanotüplerin ve nöro-iletken moleküllerin öngörülen akıllı ilaç dağıtım sistemlerine benzer şekilde bir arada işlevsellik kazanacağı bir nanoboyutlu yapay sinaps geliştirilmesi hedeflenmektedir. Geliştirilecek yapay sinaps, sinir nanoağındaki sinapsların haberleşme yeteneklerini taklit ederek, haberleşme bağlantısı kopmuş iki sinir hücresi arasında tekrardan haberleşmeyi mümkün kılacaktır.

Küresel Ölçekli Büyük Sorunlarla Mücadele

Endüstriyel İnovasyon (Ürün ve süreçler yanında hizmetlerdeki inovasyon da dâhil)

MINERVA projesinde ortaya konulan haberleşme mühendisliği, temel sağlık bilimleri ve nanoteknoloji’yi kapsayan disiplinler-arası yaklaşım sonucunda, haberleşme sorunlarından kaynaklanan sinir sistemi hastalıklarına yönelik ileri telekomünikasyon teknolojileri ve bu alandaki bilgi birikiminden yararlanan gelecek-nesil tespit ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinin önü açılacaktır. Ayrıca, proje kapsamında gelecek-nesil nano-haberleşme ağları için haberleşme kuramsal temeller ve biyolojik-esinli çözümlerin geliştirilmesi sayesinde; vücut-içi akıllı ilaç dağıtımı, yan etkisiz kanser tedavisi, hücresel doğrulukta sürekli sağlık izleme, halen tedavi edilemeyen sinir sistemi hastalıkları için haberleşme yetenekli nano-implant geliştirme gibi pek çok gelecek nesil medikal uygulamalar, gıda ve su kalitesi kontrolü gibi çok sayıda ileri çevresel ve endüstriyel nano-sensör ağı uygulamalarının geliştirilmesi mümkün olacaktır.

Ulusal Politika ve Stratejilerde Araştırmadan Kaynaklanan Değişiklikler

Yurtdışına Bağımlılığa ve Cari Açığa Etkisi

Kamu Mal ve Hizmetlerini Geliştirmedeki/Karşılamadaki Katkısı

Meslekî Becerilerin ve Profesyonel Yeteneklerin Geliştirilmesine Katkısı

İnsan Kaynağının Geliştirilmesine Katkısı

Proje kapsamında bir doktora sonrası araştırmacı, 7 doktora öğrencisi, 1 yüksek lisans öğrencisi istihdam edilmektedir.