Επιστήμονες βρήκαν «στοιχεία» ενός πολυδιάστατου σύμπαντος μέσα στον εγκέφαλό μας! [video]

Υπάρχουν περισσότερα για εμάς από όσα μπορεί να έχουμε πραγματοποιήσει... Με τη βοήθεια των μαθηματικών μεθόδων της αλγεβρικής τοπολογίας, οι επιστήμονες έχουν βρει δομές και πολυδιάστατους γεωμετρικούς χώρους στα δίκτυατου ανθρώπινου εγκεφάλου.

Μια νέα μελέτη έχει δείξει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει δομές και σχήματα που μπορεί να έχουν μέχρι και 11 διαστάσεις. Οι ειδικοί έχουν δηλώσει στο παρελθόν πως τα ανθρώπινα μυαλά εκτιμάται ότι περιέχουν ένα συγκλονιστικό αριθμό με 86 δισεκατομμύρια νευρώνες, συμπεριλαμβανομένων πολλών συνδέσεων κάθε κυττάρου, επέκταση και σύνδεση σε κάθε πιθανή κατεύθυνση, δηλαδή παράγοντας ενός υπερ-τεράστιου δίκτυου κινητής τηλεφωνίας που κατά κάποιο τρόπο μας καθιστά ικανούς της σκέψης και της συνείδησης. (Οι εκθέσεις σε άρθρο στο Science Alert).

Εικόνες που βασίζονται σε παρατηρήσεις της κίνησης πληροφοριών σε νευρικά κύτταρα. Εικόνα: Έργο Blue Brain. Τώρα, μια διεθνής ομάδα ερευνητών που συγκεντρώθηκαν γύρω από το πρόγραμμα Blue Brain έλαβαν αποτελέσματα που δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ στον κόσμο της νευροεπιστήμης, σύμφωνα με την έρευνα που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Frontiers in Computational Neuroscience .

Τα Μαθηματικά αποκαλύπτουν το Αδιανόητο
Οι επιστήμονες κατόρθωσαν να εντοπίσουν δομές στον ανθρώπινο εγκέφαλο που εμφανίζουν ένα πολυδιάστατο σύμπαν αποκαλύπτοντας τον πρώτο γεωμετρικό σχεδιασμό των νευρικών συνδέσεων και τον τρόπο με τον οποίο αντιδρούν σε διαφορετικά ερεθίσματα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μεθόδους προσομοίωσης υπολογιστών σε βάθος για να κατανοήσουν πώς μπορούν τα ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα να προσαρμοστούν ώστε να εκτελούν εξαιρετικά πολύπλοκα καθήκοντα. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μαθηματικά μοντέλα αλγεβρικής τοπολογίας για να περιγράψουν διαφορετικές δομές και πολυδιάστατους γεωμετρικούς χώρους στα δίκτυα ανθρώπινου εγκεφάλου.

Στη μελέτη, οι επιστήμονες σημειώνουν πως σχηματίζονται δομές ταυτόχρονα με το ότι αλληλοσυνδέονται με μια «ενότητα» που δημιουργεί μια ακριβή γεωμετρική δομή. Εννοιολογική απεικόνιση των δικτύων εγκεφάλου (l) και τοπολογίας (r). Εικόνα: Έργο Blue Brain.

Ο Henry Markram, νευροεπιστήμονας και διευθυντής του Blue Brain Project στη Λωζάνη της Ελβετίας, δήλωσε: Βρήκαμε έναν κόσμο που δεν είχαμε ποτέ φανταστεί. Έχουμε αποκαλύψει δεκάδες εκατομμύρια από αυτά τα αντικείμενα, ακόμη και σε ένα μικρό σημείο του εγκεφάλου, επάνω από επτά διαστάσεις. Ωστόσο, σε ορισμένα δίκτυα, ανακαλύψαμε ακόμη και δομές με έως και 11 διαστάσεις.

Πολυδιάστατα μυαλά
Όπως εξηγείται από τους επιστήμονες, κάθε νευρώνας στον εγκέφαλό μας μπορεί να διασυνδέεται με ένα παρακείμενο με έναν συγκεκριμένο τρόπο, προκειμένου να σχηματίσει ένα αντικείμενο με περίπλοκες συνδέσεις. Είναι ενδιαφέρον ότι οι περισσότεροι νευρώνες ενώνουν την κλίακα. οι περισσότερες διαστάσεις που συνδέονται με το αντικείμενο.

Με τη βοήθεια της αλγεβρικής τοπολογίας, οι ειδικοί ήταν σε θέση να μοντελοποιήσουν τη δομή μέσα σε έναν εικονικό εγκέφαλο, που παράγεται με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών. Αργότερα, οι ειδικοί πραγματοποίησαν δοκιμές σε πραγματικό ιστό εγκεφάλου για να επαληθεύσουν τα αποτελέσματα.

Αφού οι ερευνητές συμπεριέλαβαν ερέθισμα στον εικονικό ιστό του εγκεφάλου, διαπίστωσαν ότι συλλέχθηκαν κλίκες σταδιακά υψηλότερων διαστάσεων. Ανακάλυψαν ότι ανάμεσα σε αυτές τις κλίκες υπήρχαν κενές θέσεις, όπως τρύπες ή κοιλότητες.

Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν εκπληκτικά κρυμμένα πρότυπα εγκεφαλικής δραστηριότητας.
Ο Ran Levi από το Πανεπιστήμιο του Aberdeen, ο οποίος εργάστηκε στην έρευνα, δήλωσε:
Η παρουσία υψηλών διαστάσεων κοιλοτήτων όταν ο εγκέφαλος επεξεργάζεται πληροφορίες υποδεικνύει ότι οι νευρώνες στο δίκτυο ανταποκρίνονται στα ερεθίσματα με αξιοσημείωτα οργανωμένο τρόπο. Είναι σαν ο εγκέφαλος να ανταποκρίνεται σε μια προτροπή κατασκευάζοντας τότε σπάζοντας έναν πολυδιάστατ πύργο του μπλοκ, ξεκινώντας με ράβδους (1D), σανίδες (2D), κύβους (3D), και στη συνέχεια πιο πολύπλοκες γεωμετρίες με 4D, 5D, κλπ Η αλληλουχία της δραστηριότητας σε όλο τον εγκέφαλο μοιάζει με ένα πολυδιάστατο sandcastle που έχει την ικανότητα να υλοποιηθεί από την άμμο και στη συνέχεια να αποσυντεθεί.

Επιπλέον, οι ειδικοί σημειώνουν ότι ενώ τα σχήματα που είναι τρισδιάστατα στη φύση έχουν ύψος, πλάτος και βάθος, τα αντικείμενα που αποκαλύφθηκαν από ειδικούς στη μελέτη δεν υπάρχουν σε περισσότερες από τρεις διαστάσεις στην πραγματικότητά μας . Ωστόσο, τα μαθηματικά που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό τους μπορούν να περιέχουν έως και 5, 6, 7 ή μέχρι 11 διαστάσεις.

Ο καθηγητής Cees van Leeuwen, από την KU Leuven, Βέλγιο, δήλωσε:
Εκτός από τη φυσική, οι μεγάλοι χώροι χρησιμοποιούνται συνήθως για να αντιπροσωπεύουν σύνθετες δομές δεδομένων ή συνθήκες συστημάτων. Για παράδειγμα, η κατάσταση ενός δυναμικού συστήματος στο κρατικό χώρο ... Ο χώρος είναι απλώς ο συνδυασμός όλων των βαθμών ελευθερίας που έχει το σύστημα και η κατάσταση του αντιπροσωπεύει τις αξίες που αυτοί οι βαθμοί ελευθερίας πραγματικά υποθέτουν. Η έρευνα αυτή δημοσιεύτηκε στο Frontiers in Computational Neuroscience .

kavalarissa