Az idegtudósok a klasszikus matematika segítségével vizsgálták agyunk szerkezetét. Azt találták, hogy tele van többdimenziós geometriai formákkal, amelyek 11 dimenzióban működnek!
2019 -ben a svájci Blue Brain kutatócsoport elképesztő dolgot tett - teljesen átalakította az emberi agyat egy szuperszámítógép alapján. Erre a tudósok alkáltak egy speciális modellt algebrai topológiával - a matematika egyik ágával, amely leírja a tárgyak és terek tulajdonságait, tekintet nélkül alakjuk változására.
Az idegsejtek csoportjai "kattintásokban" kapcsolódnak össze, és hogy a klikk idegsejtjeinek száma függ a méretétől, mint egy többdimenziós geometriai objektumtól (matematikai, nem pedig tér -idő mérési koncepcióról beszélünk - ez fontos).
„Olyan világot találtunk, amelyről soha nem álmodtunk” - mondta Henry Markram, a svájci EPFL Intézet vezető kutatója, idegtudós. - Még az agy legkisebb részében is több tízmillió ilyen tárgy található, dimenziójuk pedig hét dimenzióig terjed. Egyes hálózatokban akár 11 dimenziós szerkezeteket is találtunk."
Nem térbeli dimenziókról beszélünk (például ti és én csak három térbeli dimenzióban + egy időbeli érzékeljük az Univerzumot). Ehelyett a kutatók megjegyzik, hogy az idegsejtek milyen mértékben kapcsolódnak egymáshoz. A link csomópontok "kattintások". Minél több van, annál nagyobb a dimenzió.
Az idegtudósok szerint agyunk 86 milliárd neuronból áll, amelyek szorosan kapcsolódnak egymáshoz. Hatalmas mobilhálózatot alkotnak, ami valahogy lehetőséget ad arra, hogy aktívan gondolkodjunk és tudatosan cselekedjünk. Tekintettel arra, hogy ez az összetett szerkezet hatalmas mennyiségű kapcsolatot tartalmaz, nem meglepő, hogy a tudósok még mindig nem értik egyértelműen, hogyan működik mindez.
A svájci tudósok által kifejlesztett matematikai keret azonban egy lépéssel közelebb visz ahhoz a naphoz, amikor az agy teljesen digitalizálódik.
A tesztek elvégzéséhez a csapat egy részletes neokortex modellt használt, amelyet a Blue Brain Project még 2015 -ben publikált. Úgy gondolják, hogy a neokortex az agyunk azon része, amely részt vesz néhány magasabb rendű funkcióban, például a kognícióban és az érzékszervi észlelésben.
Miután kifejlesztette a matematikai szerkezetet és tesztelte néhány virtuális stimuluson, a csapat megerősítette eredményeiket patkányok valódi agyszövetén is.
A kutatók szerint az algebrai topológia matematikai eszközöket biztosít az ideghálózat részleteinek felismeréséhez mind közeli módban az egyes idegsejtek szintjén, mind tágabb értelemben az agy egészének felépítésében. E két szint összekapcsolásával a kutatók meg tudták különböztetni az agy többdimenziós geometriai szerkezeteit, amelyeket szorosan kapcsolódó neuronok (kattintások) és üres terek (üregek) gyűjteményei alkotnak.
„Meglepően sok és sok kattintást és nagy üreget találtunk, amelyeket korábban nem találtak a neurális hálózatokban, sem biológiai, sem mesterséges. Az algebrai topológia olyan, mint egy távcső és egy mikroszkóp egyszerre” - magyarázta a csapat egyik tagja, Catherine Hess, az EPFL matematikusa. - Segít közelebb kerülni a hálózatokhoz, hogy rejtett struktúrákat találjon, és ugyanakkor lássa az üres tereket. Mintha fákat és réteket keresnénk egyetlen erdőben."
Ezek a rések vagy "üregek" kritikusnak tűnnek az agy működése szempontjából. Amikor a kutatók stimulálták a virtuális agyszövetet, látták, hogy az idegsejtek erre nagyon szervezett módon reagálnak.
„Mintha az agy úgy reagált volna az ingerre, hogy felépített, majd elpusztított egy többdimenziós blokkokból álló tornyot, kezdve rúddal (1D), majd deszkával (2D), majd kockával (3D), majd bonyolultabb geometriákkal - 4D, 5D stb. - magyarázza Ran Levy matematikus a skóciai Aberdeeni Egyetemről. "A tevékenység agyon keresztüli fejlődése olyan, mint egy többdimenziós homokvár, amely a homokból materializálódik, majd szétesik."
A munka eredményei lenyűgöző és friss képet adtak a világnak arról, hogyan dolgozza fel az agy az információkat. A kutatók azonban megjegyzik, hogy még nem találták ki az okot, amiért a klikkek és üregek nagyon specifikus módon képződnek. További munkára lesz szükség annak megállapításához, hogy az idegsejtjeink által alkotott, többdimenziós geometriai alakzatok összetettsége hogyan függ össze a különböző kognitív feladatok összetettségével.