Creierul creează structuri neuronale cu 11 dimensiuni atunci când procesează informații

După cum s-a spus Henry Markram, director al proiectului Blue Brain, creierul uman creează structuri neuronale cu până la 11 dimensiuni atunci când procesează informații.

În această cercetare de pionierat care combină neuroștiința cu matematica, „dimensiuni” înseamnă spații matematice abstracte, nu alte regate fizice.

Neuroștiință și matematică

Obiectivul Proiect creier albastru, cu sediul în Elveția, urmărește crearea unei simulări digitale „detaliate biologic” a creierului uman. Prin crearea creierelor digitale cu un nivel de informații biologice „fără precedent”, oamenii de știință intenționează să promoveze înțelegerea noastră despre incredibil de complexă erebro umană, care are aproximativ 86.000 de milioane de neuroni.

Pentru a obține o viziune mai clară a modului în care funcționează o rețea imensă care ne formează gândurile și acțiunile, cercetătorii au folosit supercomputere și o ramură particulară a matematicii: topologia algebraică. Acest lucru le-a permis să stabilească faptul că creierul nostru creează în mod constant forme geometrice multidimensionale și spații foarte complexe, care arată ca „nisipuri”. Echipa și-a bazat cercetările actuale pe modelul digital neocortex încheiat în 2015.

În cadrul studiului, testele au fost efectuate mai întâi pe țesutul cerebral virtual și apoi rezultatele au fost confirmate făcând aceleași experimente pe țesutul creierului real de la șobolani.

Fără utilizarea topologiei algebrice, o ramură a matematicii care descrie sistemele cu orice număr de dimensiuni, vizualizarea rețelei multidimensionale era imposibilă.

Folosind noua abordare matematică, cercetătorii au putut vedea gradul ridicat de organizare în ceea ce arăta anterior modele de neuroni „haotici”. După cum explică autorul studiului Kathryn Hess:

Topologia algebrică este ca un telescop și un microscop în același timp. Puteți să vă apropiați de rețele pentru a găsi structuri ascunse, copaci în pădure și pentru a vedea spații goale, lumini, toate în același timp.

În imaginea următoare, se poate vedea o copie digitală a unei părți a neocortexului din stânga, cea mai evoluată parte a creierului. În imaginea din dreapta: forme de diferite dimensiuni și geometrii care reprezintă structuri cuprinse între 1 dimensiune și 7 dimensiuni și mai mult. „Gaura neagră” din mijloc simbolizează un complex de spații multidimensionale, cunoscute și sub numele de cavități.

Este ca și cum creierul reacționează la un stimul construind și apoi mătuind un turn de blocuri multidimensionale, începând cu bare (1D), apoi tabele (2D), apoi cuburi (3D) și apoi geometrii mai complexe cu 4D, 5D și așa mai departe. Progresia activității prin creier seamănă un nisip multidimensional care se materializează din nisip și apoi se dezintegrează.