Дослідження нейробіологів свідчать, що людський мозок мислить в 11 різних вимірах

Можливо, ви ніколи не замислювалися над тим, у скількох вимірах мислить ваш мозок, але якщо замислювалися, то реальна відповідь може виявитися більшою, ніж ви очікуєте. Цілих 11.

Про це свідчить нове дослідження, опубліковане в журналі Frontiers in Computational Neuroscience. Воно використовує алгебраїчну топологію (а як же інакше?), щоб показати, як структури в мозку реагують при обробці інформації. І, як виявляється, це означає набагато більше вимірів, ніж банальні висота, ширина, глибина і час.

“Те, як структура мозку формує його функції, є однією з центральних загадок нейронауки”, – розповіла Digital Trends Кетрін Хесс Беллвальд, професор Лабораторії топології і нейронауки Федеральної політехнічної школи Лозанни, Швейцарія. “Зв’язки між нейронами в мозку утворюють неймовірно багату і заплутану структуру, якій важко надати кількісний глобальний опис. Схеми випалу нейронів у відповідь на стимули є, якщо не сказати більше, ще більш складними. Розглядаючи структуру і активність через фільтр алгебраїчної топології, ми змогли надати кількісний опис і того, і іншого, а також розгледіти відображення структури зв’язків нейронного ланцюга у формі його реакції на стимули”.

Стаття є досить вражаючою (без каламбуру), яка допомагає розпакувати деякі з величезних складнощів у мозку. Наприклад, один з її цікавих моментів стосується нейронних “пісочних замків”, маючи на увазі фантастично складні структури, які мозок будує в процесі обробки інформації. Це геометричне відображення зростаючого ступеня координації та організації нейронної активності, яка відбувається в міру того, як мозок реагує на стимул, і яка різко зникає, як тільки обробка закінчується.

Саме тут в гру вступає багатовимірний матеріал, оскільки він пов’язаний з тим, як нейрони з’єднуються один з одним. Наприклад, два нейрони з’єднуються в одновимірний “стрижень”, три – в двовимірний трикутник, чотири – в тривимірну піраміду і так далі. Як ви можете собі уявити, коли доходить до можливих 11D об’єктів, починається справжнє божевілля. І це навіть не турбуючись про математику.

Це може здатися дуже абстрактним дослідженням (і воно таким і є), але, за словами Хесса Беллвальда, у цього відкриття є потенційне застосування в реальному світі.

“У довгостроковій перспективі, якщо ми розвинемо глибоке розуміння того, як виглядає нормальна модель реакції на заданий вхідний стимул, виражена мовою алгебраїчної топології, то ми, можливо, зможемо використовувати ці знання для виявлення і кількісної оцінки патології мозку, наприклад, тієї, що виникає при нейродегенеративних захворюваннях”, – сказала вона.

Оскільки технологія читання думок в даний час дуже популярна у всьому, від прогнозування касових зборів фільмів до допомоги паралізованим людям знову рухатися, це може виявитися неймовірно корисним дослідженням.

Рекомендації редакції

• Зустрічайте робота-пітчера, що змінює правила гри, який може ідеально імітувати будь-який людський кидок
• Кремній, стережись – дослідники знайшли майбутнє напівпровідників
• Вчені-аматори допомагають наносити на карту дивні особливості хребтів Марса
• Зустрічайте “Королеву піратів”, яка бореться, щоб вбити платних дослідників
• Усередині британської лабораторії, яка з’єднує мозок з квантовими комп’ютерами

Source: digitaltrends.com