Wissenschaftler machten eine sensationelle Entdeckung und fanden heraus, dass im menschlichen Gehirn Strukturen und Formen mit bis zu 11 Dimensionen beheimatet sind. Neurowissenschaftler begrüßen diese Entdeckung und sagen: "Wir haben eine Welt gefunden, von der wir nicht einmal wussten, dass sie existiert."
Die mathematischen Methoden der algebraischen Topologie haben Wissenschaftlern geholfen, Strukturen und mehrdimensionale geometrische Räume in Hirnnetzwerken zu finden.
Experten zufolge hat eine neue Studie bewiesen, dass im menschlichen Gehirn Strukturen und Formen mit bis zu 11 Dimensionen beheimatet sind.
Das menschliche Gehirn beherbergt schätzungsweise 86 Milliarden Neuronen mit mehreren Verbindungen von jeder Zelle in jede mögliche Richtung, die ein übergroßes zellulares Netzwerk bilden, das uns irgendwie zum Denken und Bewusstsein befähigt, berichtet Science Alert.
Laut einer Studie, die in der Zeitschrift Frontiers in Computational Neuroscience veröffentlicht wurde, hat ein internationales Team von Wissenschaftlern, die sich um das Blue Brain-Projekt versammelt haben, Ergebnisse erzielt, die in der Welt der Neurowissenschaften noch nie zuvor gesehen wurden. Dieses Team konnte Strukturen im Gehirn finden, die ein mehrdimensionales Universum darstellen. Es enthüllte das erste geometrische Design neuronaler Verbindungen und wie sie auf Reize (Reize) reagieren.
Wissenschaftler haben fortschrittliche Computermodellierungstechniken verwendet, um genau zu verstehen, wie sich Gehirnzellen selbst organisieren können, um komplexe Aufgaben auszuführen.
Die Forscher verwendeten mathematische Modelle der algebraischen Topologie, um Strukturen und mehrdimensionale geometrische Räume in Hirnnetzwerken zu beschreiben. Die Studie zeigt, dass Strukturen gleichzeitig gebildet werden, während sie sich in einer "Vereinigung" abwechseln, die eine präzise geometrische Struktur erzeugt.
Konzeptionelle Darstellung von Hirnnetzwerken (l) und Topologie (r) mit freundlicher Genehmigung des Blue Brain Project.
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Henry Markram, Neurowissenschaftler und Direktor des Blue Brain-Projekts in Lausanne, Schweiz, sagte: „Wir haben eine Welt gefunden, von der wir nie wussten, dass sie existiert. Es gibt zig Millionen dieser Objekte sogar in einem kleinen Fleck des Gehirns in sieben Dimensionen. In einigen Netzwerken haben wir sogar Strukturen mit bis zu 11 Dimensionen gefunden. “
Laut Experten kann sich jedes Neuron in unserem Gehirn auf bestimmte Weise mit seinem Nachbarn verbinden und so ein Objekt mit komplexen Verbindungen bilden. Interessanterweise werden dem Objekt umso mehr Dimensionen hinzugefügt, je mehr Neuronen der Gruppe beitreten.
Mithilfe der algebraischen Topologie konnten die Wissenschaftler eine Struktur in einem von Computern erzeugten virtuellen Gehirn modellieren. Die Wissenschaftler führten dann Experimente an echtem Gehirngewebe durch, um die Ergebnisse zu testen.
Nachdem die Wissenschaftler dem virtuellen Gehirngewebe einen Reiz hinzugefügt hatten, stellten sie fest, dass die Gruppen allmählich zu größeren Dimensionen verschmelzen. Sie fanden heraus, dass es zwischen diesen Gruppen Hohlräume oder Hohlräume gab.
Ran Levi von der University of Aberdeen sagte gegenüber WIRED:
„Das Entstehen hochdimensionaler Hohlräume bei der Verarbeitung von Informationen durch das Gehirn bedeutet, dass Neuronen im Netzwerk äußerst organisiert auf Reize (Reize) reagieren.
Es ist, als würde das Gehirn auf einen Reiz (Reiz) reagieren, indem es einen Turm aus mehrdimensionalen Blöcken baut und dann zerstört, beginnend mit Stäben (1D), dann Planken (2D), dann Würfeln (3D) und dann komplexeren Geometrien mit 4D, 5D usw. Der Fortschritt der Gehirnaktivität ähnelt einer mehrdimensionalen Sandburg, die aus dem Sand entsteht und sich dann auflöst."
Während dreidimensionale Formen Höhe, Breite und Tiefe haben, können die von Experten in der neuen Studie entdeckten Objekte in unserer Welt nicht in dreidimensionalen Dimensionen beschrieben werden, aber Mathematiker verwenden 5, 6, 7 und bis zu 11 Dimensionen, um sie zu beschreiben.
Professor Cees van Leeuwen aus Ku Leuven, Belgien, sagte gegenüber Wired:
„Außerhalb der Physik werden häufig hochdimensionale Räume verwendet, um komplexe Datenstrukturen oder Systembedingungen zu beschreiben, beispielsweise den Zustand eines dynamischen Systems im Zustandsraum.
Der Raum ist einfach die Vereinigung aller Freiheitsgrade, die ein System hat, und sein Zustand beschreibt die Werte, die diese Freiheitsgrade tatsächlich annehmen. “
Die Forschung ist in Frontiers in Computational Neuroscience veröffentlicht.
