Az agy furcsa struktúrákat épít 11 dimenzióban

Az agy továbbra is csodálatos minket csodálatosbonyolultság. Úttörő kutatás, amely ötvözi az idegtudományt a matematikával, azt sugallja, hogy amikor az agy feldolgozza az információt, akár 11 dimenziós idegstruktúrákat hoz létre. A "dimenziók" alatt a tudósok absztrakt matematikai tereket értenek, nem pedig más fizikai területeket. A kutatók azonban „olyan világot találtak, amelyet soha nem képzeltünk el” - mondta a Big Thinknek Henry Markram, a Kékagy projekt igazgatója és az új felfedezés szerzője.

Az agy a tudomány legnagyobb rejtélye

Az agy homokvárakat épít

A Kék Agy projekt célja, amelynek székhelye:Svájc digitálisan létrehozza az emberi agy „biológiailag részletes” szimulációját. A "soha nem látott" szintű biológiai információval rendelkező digitális agy létrehozásával a tudósok arra törekszenek, hogy elősegítsék az emberi agy hihetetlenül összetett szerkezetének megértését, amelynek kb. 86 milliárd neuron.

Hogy tisztább képet kapjon arról, hogyanhogy egy ilyen hatalmas hálózat hogyan alakítja gondolatainkat és tetteinket, a tudósok szuperszámítógépeket és egy speciális matematikai ágat használtak. A csapat jelenlegi kutatását a neocortex digitális modelljére alapozta, amelyet 2015-ben fejeztek be. A kutatók az algebrai topológia matematikai rendszerének felhasználásával szerették volna kideríteni, hogyan reagál ez a digitális neokortex. Ez lehetővé tette számukra, hogy megállapítsák, hogy agyunk folyamatosan rendkívül összetett, sokdimenziós geometriai alakzatokat és tereket hoz létre, amelyek "homokváraknak" tűnnek.

Neocortex vagy az új kéreg a legújabb külső szakaszagy vagy racionális agy. Felelős a magasabb kognitív funkciókért (beszéd, írás, problémamegoldás), és irányítja az analitikai és matematikai gondolkodást is.

Használat nélkül algebrai topológia - a matematika egy része, amely a rendszereket írja letetszőleges számú dimenzió alapján lehetetlen lenne egy többdimenziós hálózat vizualizálása. Új matematikai megközelítéssel a kutatók magas szintű szerveződést láthattak a korábban "kaotikus" idegsejtek mintázatában.

Az algebrai topológia olyan, mint egy távcső ésMikroszkóp egyszerre: Nagyíthat a hálózaton, hogy egyszerre találjon rejtett struktúrákat - fákat az erdőben - és láthassa az üres tereket - tisztásokat.

A tanulmány szerzője, Catherine Hess.

A tanulmány során a tudósok először teszteket végeztek az általuk létrehozott virtuális agyszöveten, majd megerősítették az eredményeket azzal, hogy ugyanazokat a kísérleteket hajtották végre a laboratóriumi patkányok valódi agyszövetén. Stimulálva minden virtuális idegsejt olyan módon kapcsolódik egy másikhoz, hogy kialakuljon egy bizonyos geometriai objektum - egy kattintás. Nagyszámú idegsejt adott hozzá többetmérések, amelyek száma egyes esetekben elérte a 11. Ezeknek a szerkezeteknek biztosan egy nagy dimenziós lyuk körül kellett kialakulniuk, amelyet a kutatók "üregnek" neveztek. Miután az agy feldolgozta az információt, a kattanás és az üreg eltűnt.

Bal:az agy legfejlettebb részének, a neocortex egy részének digitális másolata. Jobbra: Különböző méretű és geometriai alakzatok, amelyek 1 és 7 vagy több dimenzió közötti struktúrákat képviselnek. A középen lévő "fekete lyuk" a többdimenziós terek - üregek - komplexumát szimbolizálja.

Ahhoz, hogy mindig tisztában legyél a legújabb tudományos felfedezésekkel a biológia területén, iratkozz fel hírcsatornánkra a Telegram oldalon!

A megjelenése nagy méretű üregek, amikor az agyaz információ feldolgozása azt jelenti, hogy a hálózat neuronjai rendkívül szervezetten reagálnak az ingerekre. Ez olyan, mintha az agy reagálna az ingerre azáltal, hogy sokdimenziós blokkokból álló tornyot épít, majd elpusztít, kezdve rudakkal (1D), majd deszkákkal (2D), majd kockákkal (3D), majd összetettebb geometriákkal 4D, 5D és így tovább. A progresszív agytevékenység sokdimenziós homokvárra hasonlít, amely a homokból materializálódik, majd szétesik.

Ez a felfedezés lehetővé teszi a tudósok számára, hogy jobban megértsék „az egyiketaz idegtudomány alapvető titkai - az agy szerkezete és az információfeldolgozás közötti kapcsolat ”- mondta Katherine Hess a Newsweek magazinnak adott interjúban.

Érdekelni fogja: Az agy titkai: valóban eufória a halál előtt?

A kutatók remélik használnialgebrai topográfia a „neuroplasticitás” szerepének tanulmányozására, amely az agyi tanulási folyamat kulcsfontosságú alkotóeleme a stimuláció során bekövetkező idegi kapcsolatok erősítésének és gyengülésének folyamata. Felfedezéseik további alkalmazását az emberi intelligencia tanulmányozásában és az emlékezet kialakításában látják. A mű a Frontiers in Computational Neuroscience folyóiratban jelent meg.