Creierul uman construieste structuri in 11 dimensiuni

Oamenii de stiinta au folosit un domeniu traditional al matematicii intr-o abordare complet noua pentru a investiga creierul uman si anatomia lui.

Creierul uman construieste structuri in 11 dimensiuni, au descoperit oamenii de stiinta. Ei au dezvaluit ca acesta este plin de structuri geometrice multidimensionale care opereaza in 11 dimensiuni.

Suntem obisnuiti sa vedem lumea in trei dimensiuni, asa ca poate suna dificil, dar concluziile acestui nou studiu ar putea fi urmatorul pas important in intelegerea structurii creierului uman, cea mai complicata structura pe care am descoperit-o.

Proiectul Blue Brain, un efort stiintific elvetian dedicat dezvoltarii unei imagini complexe a creierului uman cu ajutorul unui supercomputer, a creat cel mai recent model de creier.

Astfel, creierul uman construieste structuri geometrice complexe in 11 dimensiuni, au descoperit cercetatorii.

Noul cadru matematic si modelul digital al creierului

Echipa a folosit topologia algebrica, o ramura a matematicii folosita pentru a descrie proprietatile obiectelor si spatiilor, indiferent de modul in care isi schimba forma.

Ei au descoperit ca grupurile de neuroni se conecteaza in „clici” si ca numarul de neuroni dintr-o clica ar duce la dimensiunea acesteia ca un obiect geometric cu dimensiuni mari.

“Am gasit o lume pe care nu ne-am imaginat-o niciodata. Exista zeci de milioane de aceste obiecte chiar si intr-o mica bucata de creier, in sapte dimensiuni. In unele retele, am gasit chiar structuri cu pana la 11 dimensiuni”, a afirmat cercetatorul principal, neurologul Henry Markram de la institutul EPFL din Elvetia.

Creierul uman se estimeaza ca are 86 de miliarde de neuroni, avand conexiuni multiple de la fiecare celula in toate directiile posibile, formand vasta retea celulara care ne face cumva capabili de gandire si constiinta.

Cu un numar atat de mare de conexiuni cu care sa lucram, nu este de mirare ca inca nu avem o intelegere aprofundata a modului in care functioneaza reteaua neuronala a creierului.

Insa noul cadru matematic construit de echipa de cercetare ne duce cu un pas mai aproape de a avea intr-o zi un model digital al creierului.

Pentru a efectua testele matematice, oamenii de stiinta au folosit un model detaliat al neocortexului publicat de echipa care a facut parte din proiectul Blue Brain inca din 2015.

Retele neuronale cu structuri multidimensionale in creierul uman

Se crede ca neocortexul este cea mai noua parte in evolutia creierului nostru si cea implicata in unele dintre functiile de ordin superior, cum ar fi cognitia si perceptia senzoriala.

Dupa ce si-au dezvoltat cadrul matematic si l-au testat pe niste stimuli virtuali, echipa si-a confirmat si rezultatele pe tesutul cerebral real la sobolani.

Potrivit cercetatorilor, topologia algebrica ofera instrumente matematice pentru dezvaluirea detaliilor retelei neuronale atat intr-o vedere de aproape la nivelul neuronilor individuali, cat si la o scara mai mare a structurii creierului in ansamblu.

Prin conectarea acestor doua niveluri, cercetatorii au putut discerne structuri geometrice cu dimensiuni inalte din creier, formate din colectii de neuroni (clici) strans conectati si spatiile goale (cavitatile) dintre ei.

„Am gasit un numar si o varietate remarcabil de mare de clici si cavitati directionate de dimensiuni inalte, care nu au fost vazute inainte in retelele neuronale, fie biologice sau artificiale”, scrie echipa de studiu.

„Topologia algebrica este ca un telescop si un microscop in acelasi timp. Poate mari retelele pentru a gasi structuri ascunse, copacii din padure si sa vada spatiile goale, poienitele, toate in acelasi timp”, a afirmat matematicianul Kathryn Hess de la EPFL.

Creierul uman, cel mai enigmatic organ

Aceste luminite sau cavitati par a fi de o importanta critica pentru functionarea creierului. Cand cercetatorii au trimis un stimul tesutului cerebral virtual, au vazut ca neuronii reactioneaza la acesta intr-un mod foarte organizat.

„Este ca si cum creierul reactioneaza la un stimul construind si apoi distrugand un turn de blocuri multidimensionale, incepand cu tije (1D), apoi scanduri (2D), apoi cuburi (3D) si apoi geometrii mai complexe, cu 4D, 5D etc.

Progresul activitatii din creierul uman seamana cu un castel de nisip multidimensional care se materializeaza din nisip si apoi se dezintegreaza”, a spus matematicianul Ran Levi de la Universitatea Aberdeen din Scotia.

Aceste descoperiri ofera o noua imagine tentanta a modului in care creierul uman proceseaza informatiile, dar cercetatorii subliniaza ca nu este inca foarte clar ce cauzeaza formarea clicilor si a cavitatilor in moduri atat de specifice.

Vor fi necesare mai multe cercetari pentru a determina modul in care complexitatea acestor forme geometrice multidimensionale formate de neuronii nostri se coreleaza cu complexitatea diferitelor sarcini cognitive.

Dar aceasta este departe de a fi ultima descoperire pe care o vom face despre topologia algebrica asupra celui mai enigmatic dintre organe – creierul uman.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

Sursa: sciencealert.com, bigthink.com, physics-astronomy.com.

Credit foto: Blue Brain Project.

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.