Ludzki mózg jest zdolny do tworzenia struktur w nawet 11 wymiarach, według naukowców. Według badań opublikowanych w Frontiers in Computational Neuroscience, ludzki mózg może zajmować się i tworzyć w maksymalnie 11 wymiarach.
Według Blue Brain Project, wymiary nie są interpretowane w tradycyjnym rozumieniu wymiaru, które większość z nas rozumie. Naukowcy odkryli nowe ekscytujące fakty na temat zawiłości ludzkiego mózgu w ramach projektu Blue Brain Project.
Neurobiolog Henry Markram, dyrektor Blue Brain Project i profesor w EPFL w Lozannie, w Szwajcarii, powiedział: "Znaleźliśmy świat, którego nigdy sobie nie wyobrażaliśmy. Istnieją dziesiątki milionów tych obiektów, nawet w drobinie mózgu, aż do siedmiu wymiarów. W niektórych sieciach znaleźliśmy nawet struktury o jedenastu wymiarach. "Tradycyjne matematyczne punkty widzenia okazały się nie do zastosowania i bezproduktywne, gdy badacze zaczęli studiować ludzki mózg.
Grafika stara się zobrazować coś, czego nie widać - wielowymiarowy kosmos struktur i miejsc. Po lewej stronie znajduje się komputerowa replika fragmentu neocortexu, najbardziej rozwiniętej części mózgu. Po prawej stronie, kilka form o różnych rozmiarach i geometrii służy do zilustrowania konstrukcji o wymiarach od jednego do siedmiu i więcej. Centralna "czarna dziura" reprezentuje zbiór wielowymiarowych pustek lub wnęk. W nowej pracy opublikowanej w Frontiers in Computational Neuroscience naukowcy z Blue Brain Project twierdzą, że zgrupowania neuronów sprzężone z takimi dziurami zapewniają niezbędny związek między strukturą i funkcją mózgu. Blue Brain Project jest źródłem tego obrazu.
"Matematyka zazwyczaj stosowana do badania sieci nie jest w stanie wykryć wysokowymiarowych struktur i przestrzeni, które teraz wyraźnie widzimy" - ujawnił Markram.
Zamiast tego, naukowcy zdecydowali się na zbadanie topologii algebraicznej. Topologia algebraiczna jest gałęzią matematyki, która bada przestrzenie topologiczne przy użyciu technik z algebry abstrakcyjnej. W zastosowaniu tego podejścia w swojej najnowszej pracy naukowcom z Blue Brain Project towarzyszyli matematycy Kathryn Hess z EPFL i Ran Levi z Aberdeen University.
Profesor Hess wyjaśniła: "Topologia algebraiczna jest jak teleskop i mikroskop jednocześnie. Może powiększać sieci, aby znaleźć ukryte struktury - drzewa w lesie - i zobaczyć puste przestrzenie - polany - wszystko w tym samym czasie."
Naukowcy zaobserwowali, że struktury mózgu powstają, gdy zbiór neuronów - komórek w mózgu, które przenoszą impulsy - tworzy klikę. Każdy neuron w grupie jest połączony z każdym innym neuronem w grupie w unikalny sposób, w wyniku czego powstaje nowa całość. Wymiar" elementu wzrasta wraz z liczbą neuronów w kliku.
Naukowcy wykorzystali topografię algebraiczną do modelowania architektury w wirtualnym mózgu, który stworzyli przy pomocy komputerów. Następnie potwierdzili swoje odkrycia, przeprowadzając eksperymenty na prawdziwej tkance mózgowej. Naukowcy odkryli, że poprzez dodawanie danych wejściowych do wirtualnego mózgu, tworzyły się kliki o coraz większych wymiarach. Ponadto, badacze wykryli puste przestrzenie pomiędzy kliki.
Ran Levi z Uniwersytetu Aberdeen powiedział: "Pojawienie się wysokowymiarowych pustych przestrzeni podczas przetwarzania informacji przez mózg oznacza, że neurony w sieci reagują na bodźce w sposób niezwykle zorganizowany. To tak, jakby mózg reagował na bodziec budując, a następnie burząc wieżę z wielowymiarowych bloków, zaczynając od prętów (1D), następnie desek (2D), potem sześcianów (3D), a następnie bardziej złożonych geometrii z 4D, 5D, itd. Progresja aktywności w mózgu przypomina wielowymiarowy zamek z piasku, który materializuje się z piasku, a następnie rozpada się,"
Nowe informacje na temat ludzkiego mózgu dostarczają niewidzianych wcześniej wglądów w to, jak mózg przetwarza informacje. Naukowcy stwierdzili jednak, że nadal nie jest jasne, w jaki sposób kliki i zagłębienia powstają w tak unikalny sposób.
Nowe badania mogą pewnego dnia pomóc naukowcom rozwiązać jedną z największych tajemnic neuronauki: gdzie mózg "przechowuje" wspomnienia.
"Matematyka zazwyczaj stosowana do badania sieci nie jest w stanie wykryć wysokowymiarowych struktur i przestrzeni, które teraz wyraźnie widzimy" - ujawnił Markram.
Zamiast tego, naukowcy zdecydowali się na zbadanie topologii algebraicznej. Topologia algebraiczna jest gałęzią matematyki, która bada przestrzenie topologiczne przy użyciu technik z algebry abstrakcyjnej. W zastosowaniu tego podejścia w swojej najnowszej pracy naukowcom z Blue Brain Project towarzyszyli matematycy Kathryn Hess z EPFL i Ran Levi z Aberdeen University.
Profesor Hess wyjaśniła: "Topologia algebraiczna jest jak teleskop i mikroskop jednocześnie. Może powiększać sieci, aby znaleźć ukryte struktury - drzewa w lesie - i zobaczyć puste przestrzenie - polany - wszystko w tym samym czasie."
Naukowcy zaobserwowali, że struktury mózgu powstają, gdy zbiór neuronów - komórek w mózgu, które przenoszą impulsy - tworzy klikę. Każdy neuron w grupie jest połączony z każdym innym neuronem w grupie w unikalny sposób, w wyniku czego powstaje nowa całość. Wymiar" elementu wzrasta wraz z liczbą neuronów w kliku.
Naukowcy wykorzystali topografię algebraiczną do modelowania architektury w wirtualnym mózgu, który stworzyli przy pomocy komputerów. Następnie potwierdzili swoje odkrycia, przeprowadzając eksperymenty na prawdziwej tkance mózgowej. Naukowcy odkryli, że poprzez dodawanie danych wejściowych do wirtualnego mózgu, tworzyły się kliki o coraz większych wymiarach. Ponadto, badacze wykryli puste przestrzenie pomiędzy kliki.
Ran Levi z Uniwersytetu Aberdeen powiedział: "Pojawienie się wysokowymiarowych pustych przestrzeni podczas przetwarzania informacji przez mózg oznacza, że neurony w sieci reagują na bodźce w sposób niezwykle zorganizowany. To tak, jakby mózg reagował na bodziec budując, a następnie burząc wieżę z wielowymiarowych bloków, zaczynając od prętów (1D), następnie desek (2D), potem sześcianów (3D), a następnie bardziej złożonych geometrii z 4D, 5D, itd. Progresja aktywności w mózgu przypomina wielowymiarowy zamek z piasku, który materializuje się z piasku, a następnie rozpada się,"
Nowe informacje na temat ludzkiego mózgu dostarczają niewidzianych wcześniej wglądów w to, jak mózg przetwarza informacje. Naukowcy stwierdzili jednak, że nadal nie jest jasne, w jaki sposób kliki i zagłębienia powstają w tak unikalny sposób.
Nowe badania mogą pewnego dnia pomóc naukowcom rozwiązać jedną z największych tajemnic neuronauki: gdzie mózg "przechowuje" wspomnienia.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz