Параллельные миры человеческого мозга

Среда, 21 Июнь 2017 10:30
В нас заложены возможности, о которых мы и не подозреваем... В нас заложены возможности, о которых мы и не подозреваем...

Швейцарские учёные и специалисты IBM нашли в мозге структуры, существующие в четырёх, пяти и даже одиннадцати измерениях. Играючи собирая и разрушая башенки из таких структур, мозг обрабатывает входящие сигналы. Исследователи из IBM и Швейцарского федерального технического института Лозанны уже больше 10 лет работают над моделированием головного мозга человека, и некоторые из сделанных ими открытий способны нас потрясти...

 В 2015 году им удолось смоделировать один небольшой участок соматосенсорной коры объёмом всего 0,3 мм³. Такой участок называется колонкой: нейроны в ней в большей степени связаны друг с другом, чем с внешними нейронами. Чтобы создать модель одной крошечной колонки, учёным пришлось записать активность 14 тысяч нейронов и описать 8 миллионов нейронных связей. Это очень много, и вычислительной мощности суперкомпьютера Blue Gene едва хватило на симуляцию каждой синаптической связи; во всём же человеческом мозге таких связей 10 11 — 10 13.

На этот раз учёные воспользовались результатами двухлетней давности и новыми моделями, чтобы описать геометрию одной колонки и её отдельных фрагментов. Результаты работы, опубликованные в журнале Frontiers in Computational Neuroscience, напоминают цитату из фантастического фильма: учёные обнаружили в мозге структуры, существующие в четырёх, пяти, а иногда и 11 измерениях.

Разумеется, увидеть такие структуры человеческому глазу не дано; их вычислили при помощи методов алгебраической топологии — раздела математики, уравнения которого позволяют описывать пространства и объекты, существующие в скольки угодно измерениях.

Как утвержадется в статье, многомерные структуры возникают, когда нейроны связываются друг с другом особым образом; порядок связей задаёт геометрию объекта. Чем больше связей, тем она сложнее.

«Таких (многомерных) объектов в крошечном кусочке мозга — десятки миллионов», — объясняет нейробиолог Генри Маркам, участник проекта Blue Brain Project. Учёный считает, что открытие многомерных структур объясняет то, как сложно было изучать и моделировть мозг: «Мы пользовались математическим аппаратом, который не рассчитан на манипуляции с настолько многомерными объектами. Сейчас мы можем с ними работать». Описание многомерных нейронных структур стало возможным благодаря двум специалистам по топологии — Кэтрин Гесс (Kathryn Hess) из Лозанны и Рана Леви (Ran Levi) из университета Абердина.

Учёным удалось описать участие многомерных структур в работе мозга. Когда мозг получает сигнал-стимул, он выстраивает последовательности из объектов возрастающей сложности: палочек (1D), плосткостей (2D), кубиков (3D) и более сложных и многомерных объектов, вместе формирующих замысловатые структуры, которые рассыпаются так же быстро, как возводятся. Всё эти процессы крайне упорядочены.

Теперь учёным предстоит ответить на новые вопросы о том, как работают такие конструкции: зависит ли сложность конструкции от сложности задания и участвуют ли такие нейронные сооружения в хранении памяти.

Посмотрим видео об этом:

Прочитано 781 раз

...

Похожие материалы (по тегу)

  • Тайны древнего мира: загадочные жители подземелий

    В преданиях разных народов широко распространен сюжет об уходе под землю обитавших на ней разумных существ. Это касается нагов, урагов, виевичей и всех остальных змеелюдей; ракшасов,гекатонхейреров, фоморов и другихмногоруких и бесформенных созданий;чуди, цвергов, гномов и прочих карликов;адитьев, дайтьев, данавов, Племени богини Дану/эльфов и остальных человекоподобных существ...

  • Ноев Ковчег вот-вот будет официально обнаружен?..

    Группа евангельских христианских исследователей еще в 2010 году утверждала, что обнаружила следы библейского ковчега на горе Арарат в Турции. Эксперты в этих утверждениях категорически сомневались... пока не наступил 2017 год. Профессор Рауль Эсперанте из Института геофизических исследований в Калифорнии (Geoscience Research Institute) объявил, что располагает новыми свидетельствами местонахождения Ноева ковчега...

  • Тайны космоса: вирусы-пришельцы

    Обычно все думают, что первой формой жизни, которую мы обнаружим на другой планете, спутнике или ином космическом объекте, будет какой-нибудь микроб. Но почему-то никто не предполагает, что нам попадется инопланетный вирус. И это странно, учитывая, насколько плодовиты и успешны эти биологические существа на Земле...

  • Открыты качественно иные методы реконструкции ДНК

    ля воссоздания ДНК умершего человека или животного необходимо сначала извлечь ДНК из останков, но новое исследование показало, что это не единственный способ. ДНК мужчины, который умер почти 200 лет назад, воссоздали из образцов, взятых у его живых потомков. И ничего подобного раньше не делали!..

  • Тайны космоса: мы одни/не одни во Вселенной?..

    Возможно, за всю историю Вселенной не существовало другого разумного, технологически развитого вида существ, кроме людей. Когда вы принимаете во внимание, что в Млечном Пути может быть 400 миллиардов звезд, каждая с тремя потенциально обитаемыми мирами, а во Вселенной — около двух триллионов галактик, разумная жизнь кажется вполне распространенным явлением...