Применяя алгебраическую топологию так, как ни разу в нейробиологии, команда из проекта Blue Brain Project открыла вселенную многомерных геометрических пространств и структур в сетях мозга.Изучение, опубликованное сейчас в Frontiers in Computational Neuroscience, говорит о том, что эти структуры появляются, в то время, когда несколько нейронов образует клику: любой нейрон весьма своеобразным образом соединяется с каждым вторым нейроном в группе, что формирует правильный геометрический объект.
Чем больше нейронов в клике, тем выше размерность геометрического объекта.«Мы нашли мир, что ни при каких обстоятельствах не воображали, — говорит нейробиолог Генри Маркрам, директор проекта Blue Brain Project и доктор наук EPFL в Лозанне, Швейцария, — имеется десятки миллионов этих объектов кроме того в части мозга. до семи измерений. В некоторых сетях мы кроме того обнаружили структуры до одиннадцати измерений ".Маркрам предполагает, что это может растолковать, из-за чего так тяжело осознать работу мозга. «Математика, в большинстве случаев используемая для изучения сетей, не имеет возможности найти пространства и многомерные структуры, каковые мы сейчас светло видим».
В случае если четырехмерные миры растягивают отечественное воображение, то миры с 5, 6 либо более измерениями через чур сложны для понимания большинством из нас. Тут на помощь приходит алгебраическая топология: раздел математики, что может обрисовывать совокупности с любым числом измерений. Математиками, каковые применили алгебраическую топологию к изучению мозговых сетей в проекте Blue Brain Project, были Кэтрин светло синий из EPFL и Ран Леви из Абердинского университета.«Алгебраическая топология подобна микроскопу и телескопу в один момент.
Она может увеличивать масштаб сети, дабы обнаружить скрытые структуры — деревья в лесу — и видеть безлюдные пространства — поляны — все в один момент», растолковывает Гесс.В 2015 году Blue Brain опубликовал первую цифровую копию части неокортекса — самая развитой части мозга, в которой происходят отечественные ощущения, действия и сознание. В этом последнем изучении с применением алгебраической топологии было совершено пара тестов на виртуальной мозговой ткани, дабы продемонстрировать, что найденные многомерные структуры мозга ни при каких обстоятельствах не смогут быть созданы случайно. После этого были совершены опыты на настоящей мозговой ткани во мокрой лаборатории Blue Brain в Лозанне, подтвердив, что более ранние открытия в виртуальной ткани имеют биологическое значение, и предполагали, что мозг всегда перестраивается на протяжении разработки, дабы выстроить сеть с таким числом многомерных структур, как вероятный.
В то время, когда исследователи представили виртуальную ткань мозга стимулом, клики все более высоких размеров на мгновение планировали, дабы окружить дыры громадной размерности, каковые исследователи именуют полостями. «Появление полостей громадного размера, в то время, когда мозг обрабатывает данные, свидетельствует, что нейроны в сети очень организованно реагируют на стимулы», — говорит Леви. «Это как если бы мозг реагировал на стимул, строя, а после этого разрушая башню из многомерных блоков, начиная с стержней (1D), после этого досок (2D), после этого кубиков (3D), а после этого более сложных фигур посредством 4D, 5D и т. Д. Развитие активности через мозг напоминает многомерный замок из песка, что материализуется из песка, а после этого распадается ».Громадный вопрос, что на данный момент задают эти исследователи, содержится в том, зависит ли сложность задач, каковые мы можем делать, от сложности многомерных «замков из песка», каковые может выстроить мозг.
Нейробиология кроме этого приложив все возможные усилия пробует отыскать, где мозг хранит собственные воспоминания. «Они смогут« скрываться »в полостях громадных размеров», — предполагает Маркрам.