Wetenschappers hebben een sensationele ontdekking gedaan: ze ontdekten dat het menselijk brein de thuisbasis is van structuren en vormen die wel 11 dimensies hebben. Neurowetenschappers juichen deze ontdekking toe en zeggen "we hebben een wereld gevonden waarvan we niet eens wisten dat die bestond".
De wiskundige methoden van de algebraïsche topologie hebben wetenschappers geholpen bij het vinden van structuren en multidimensionale geometrische ruimtes in hersennetwerken.
Volgens experts heeft een nieuwe studie bewezen dat het menselijk brein de thuisbasis is van structuren en vormen die wel 11 dimensies hebben.
Er wordt geschat dat het menselijk brein de thuisbasis is van maar liefst 86 miljard neuronen, met meerdere verbindingen van elke cel in elke mogelijke richting, die een supergroot cellulair netwerk vormen dat ons op de een of andere manier in staat stelt tot denken en bewustzijn, meldt Science Alert.
Volgens een studie gepubliceerd in het tijdschrift Frontiers in Computational Neuroscience, heeft een internationaal team van wetenschappers dat zich heeft verzameld rond het Blue Brain-project resultaten opgeleverd die nog nooit eerder zijn gezien in de wereld van neurowetenschappen. Dit team was in staat om structuren in de hersenen te vinden die een multidimensionaal universum vertegenwoordigen, waarbij het eerste geometrische ontwerp van neurale verbindingen werd onthuld en hoe ze reageren op stimuli (stimuli).
Wetenschappers hebben geavanceerde computermodelleringstechnieken gebruikt om precies te begrijpen hoe hersencellen zichzelf kunnen organiseren om complexe taken uit te voeren.
Onderzoekers gebruikten wiskundige modellen van algebraïsche topologie om structuren en multidimensionale geometrische ruimtes in hersennetwerken te beschrijven. De studie toont aan dat structuren worden gevormd op hetzelfde moment dat ze elkaar afwisselen in een "vereniging" die een precieze geometrische structuur genereert.
Conceptuele illustratie van hersennetwerken (l) en topologie (r), met dank aan het Blue Brain Project.
Promotie video:
Henry Markram, een neurowetenschapper en directeur van het Blue Brain-project in Lausanne, Zwitserland, zei: “We hebben een wereld gevonden waarvan we nooit wisten dat die bestond. Er zijn tientallen miljoenen van deze objecten, zelfs in een klein stukje van de hersenen, in zeven dimensies. In sommige netwerken vonden we zelfs structuren met wel elf dimensies."
Volgens experts kan elk neuron in onze hersenen op een bepaalde manier verbinding maken met zijn buurman en een object vormen met complexe verbindingen. Interessant is dat hoe meer neuronen zich bij de groep voegen, hoe meer dimensies aan het object worden toegevoegd.
Met behulp van algebraïsche topologie konden de wetenschappers een structuur modelleren in een virtueel brein dat door computers werd gegenereerd. De wetenschappers voerden vervolgens experimenten uit op echt hersenweefsel om de resultaten te testen.
Nadat de wetenschappers een stimulus (stimulus) aan het virtuele hersenweefsel hadden toegevoegd, ontdekten ze dat de groepen geleidelijk samenvloeien tot grotere dimensies. Ze ontdekten dat er holtes of holtes waren tussen deze groepen.
Ran Levi van de Universiteit van Aberdeen vertelde WIRED:
“Het ontstaan van hoog-dimensionale holtes terwijl de hersenen informatie verwerken, betekent dat neuronen in het netwerk op een extreem georganiseerde manier reageren op stimuli (stimuli).
Het is alsof de hersenen reageren op een stimulus (stimulus) door een toren van multidimensionale blokken te bouwen en vervolgens te vernietigen, te beginnen met staven (1D), dan planken (2D), dan kubussen (3D), en dan meer complexe geometrieën met 4D, 5D, enz… De voortgang van de hersenactiviteit lijkt op een multidimensionaal zandkasteel dat uit het zand materialiseert en vervolgens uiteenvalt."
Hoewel driedimensionale vormen hoogte, breedte en diepte hebben, kunnen de objecten die door experts in de nieuwe studie zijn ontdekt, niet worden beschreven in driedimensionale dimensies in onze wereld, maar wiskundigen gebruiken 5, 6, 7 en maximaal 11 dimensies om ze te beschrijven.
Professor Cees van Leeuwen van Ku Leuven, België vertelde Wired:
“Buiten de fysica worden hoog-dimensionale ruimtes vaak gebruikt om complexe datastructuren of systeemcondities te beschrijven, zoals de toestand van een dynamisch systeem in de toestandsruimte.
De ruimte is gewoon de vereniging van alle vrijheidsgraden die een systeem heeft, en zijn toestand beschrijft de waarden die deze vrijheidsgraden feitelijk aannemen”.
Het onderzoek is gepubliceerd in Frontiers in Computational Neuroscience.
