РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Сколько измерений существует в нашем мозге и для чего они нужны: объяснит математика

Нейробиологи использовали классическую математику, чтобы заглянуть в структуру нашего мозга. Они обнаружили, что он полон многомерных геометрических фигур, работающих в 11 измерениях!
Сколько измерений существует в нашем мозге и для чего они нужны: объяснит математика

В 2019 году швейцарская исследовательская группа Blue Brain сделала удивительную вещь — полностью реконструировала мозг человека на базе суперкомпьютера. Для этого ученые создали специальную модель, прибегнув к алгебраической топологии — разделу математики, описывающему свойства объектов и пространств независимо от изменения их формы.

Клеточная сеть из нейронов

Группы нейронов соединяются в «клики», и что количество нейронов в клике зависит от его размера как многомерного геометрического объекта (речь идет про математическое, а не пространственно-временное понятие измерения — это важно).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Мы нашли мир, о котором никогда не мечтали, — заявил ведущий исследователь, нейробиолог Генри Маркрам из института EPFL в Швейцарии. — Даже в самой маленькой части мозга существуют десятки миллионов подобных объектов, и размерность их колеблется вплоть до семи измерений. В некоторых сетях мы даже обнаружили структуры с количеством измерений, достигающим 11».

Речь идет не о пространственных измерениях (мы с вами, к примеру, воспринимаем Вселенную лишь в трех пространственных измерениях + одном временном). Вместо этого исследователи отмечают степени связи нейронов между собой. Узловые точки связи — это «клики». Чем их больше — тем выше размерность.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Согласно оценкам нейробиологов, наш мозг состоит из 86 000 000 000 нейронов, тесно связанных друг с другом. Они образуют обширную клеточную сеть, которая каким-то образом наделяет нас способностью к активному мыслительному процессу и сознательной деятельности. С учетом того, какой колоссальный объем связей содержит эта сложнейшая структура, нет ничего удивительного, что у ученых до сих пор нет внятного понимания того, как все это работает.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Однако математическая основа, разработанная швейцарскими учеными, еще на один шаг приближает нас к тому дню, когда мозг будет полностью оцифрован. 

Оцифрованный мозг 

Для выполнения тестов команда использовала подробную модель неокортекса, которую проект Blue Brain Project опубликовал еще в 2015 году. Считается, что неокортекс является частью нашего мозга, которая участвует в некоторых из функций высшего порядка, таких как познание и сенсорное восприятие.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

После разработки математической структуры и тестирования ее на некоторых виртуальных стимулах команда также подтвердила свои результаты на реальных тканях мозга у крыс.

По мнению исследователей, алгебраическая топология предоставляет математические инструменты для распознавания деталей нейронной сети как в режиме крупного плана на уровне отдельных нейронов, так и в более широком масштабе структуры мозга в целом. Соединяя эти два уровня, исследователи могли различить в мозге многомерные геометрические структуры, образованные совокупностями тесно связанных нейронов (кликов) и пустых пространств (полостей) между ними.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Мы обнаружили удивительно большое количество и разнообразие кликов и полостей большого размера, которых раньше не было в нейронных сетях, ни биологических, ни искусственных. Алгебраическая топология похожа на телескоп и микроскоп одновременно, — пояснил один из членов команды, математик Кэтрин Хесс из EPFL. — Он помогает приблизиться к сетям, чтобы найти скрытые структуры и одновременно увидеть пустые пространства. Это похоже на поиск деревьев и полян в едином массиве леса».

Эти просветы, или «полости», кажутся критически важными для работы мозга. Когда исследователи стимулировали виртуальную мозговую ткань, то увидели, что нейроны реагируют на нее высокоорганизованным образом.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Это как если бы мозг реагировал на раздражитель, строя и затем разрушая башню из многомерных блоков, начиная со стержней (1D), затем досок (2D), затем кубов (3D) и затем более сложных геометрий — 4D, 5D, и т.д., — поясняет математик Ран Леви из Университета Абердина в Шотландии. — Развитие активности через мозг напоминает многомерный замок из песка, который материализуется из песка и затем распадается».

Результаты работы подарили миру потрясающую и свежую картину того, как мозг обрабатывает информацию. Однако исследователи отмечают, что еще не выяснили причину того, почему клики и полости формируются весьма специфическими способами. Потребуется дополнительная работа, чтобы определить, как сложность этих многомерных геометрических фигур, сформированных нашими нейронами, соотносится со сложностью различных когнитивных задач.

VaneK null
VaneK null 29 Декабря 2020, 13:41
я один здесь ребёнок который ничего не понимает) ?
Ern Sand
Ern Sand 05 Декабря 2020, 21:43
Индивидум лишенный ЭГО - . . . все же ежели в Зазеркалье - веский Аргумент Т В О Р Ц А
Мария Карташева
Мария Карташева 04 Декабря 2020, 19:21
Хорошая новость. Теперь можно объяснить поведение отдельных человеческих особей. Просто их мозг живёт в лучшем случае в 2-мерном пространстве.?
Ern Sand
Ern Sand 05 Декабря 2020, 21:49
в лучшем случае у них , вероятно , денег Меньше , чем у вас - то и квартирка на 2 этаже . Стоит ли катать ( в своей ) Гантельку ( для вас по полу - для них по потолку ) ? Домоуправление на товарищеском собрании жильцов вас выселит на вакантный 1 этаж ( или цоколь ) )
Никодим Ивершнев
Никодим Ивершнев 17 Февраля 2020, 17:47
Наш мозг это биокопьютер, мы ведь не можем контролировать работу сердца, печени, почек, желудка и т.д. всеми этими процесами управляет наш мозг, мы не можем влиять по своему желанию на работу своих же органов, это своего рода "операционная" система, которая может давать сбой "глючить" , из за чего наш организм подвержен болезням, отказу внутренних органов, и мы беспомощьны , мы не можем исправить нашу "операционную систему давшую сбой. Вот когда научимся тогда и будем жить долго и счастливо.
Svetlana Bodrunova
Svetlana Bodrunova 05 Октября 2019, 08:08
Автору статьи: clique и click - разные вещи! По-русски clique - это КЛИКА, сборище, группа, союз людей. И в родительном падеже будет не "кликов", а КЛИК. Исправьте, пожалуйста.
Umlayla Avdi
Umlayla Avdi 05 Сентября 2019, 17:32
как научиться пользоваться этими структурами наяву?
Михаил Гузовский
Михаил Гузовский 05 Сентября 2019, 09:42
Слишком всё заумно. И 4-мерное пространство представить трудно, а уж что говорить об 11-мерном!
Валери Спиридонов
Валери Спиридонов 04 Сентября 2019, 05:50
Сегодняшняя наука напоминает дикаря, который ищет в телевизоре те объекты, которые увидел....
Анка Босикоманка
Анка Босикоманка 05 Сентября 2019, 11:06
Ну да точно. А телевизор сам придумывает передачи) Они пытаются создать компьютер)) Тот сам включится ,поставит себе задачи и с какого-то фига начнёт работать. Для кого, во имя чего.. сам по себе. Нет, чтобы задуматься, а кто за него сядет? )) Сядет ли вообще? Ему всего хватает)
Николай Николаев
Николай Николаев 04 Сентября 2019, 00:55
Неужели до сих пор кто-то ещё считает мозг источником сознания, так же как печень - источником желчи?
Morinoringo
Morinoringo 03 Сентября 2019, 20:41
Алексей, кажется, вы забыли выпить свои таблетки.
Алексей Грибалев
Алексей Грибалев 03 Сентября 2019, 18:16
у свинопиндосов этих нейронов в миллионы раз меньше, они же исключительные
Загрузка статьи...