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 397 раз

...

Похожие материалы (по тегу)

  • Тайны мира: природа галлюцинаций

    Согласно одной из версий, галлюцинации не являются плодом больного воображения. Возможно, в определенном состоянии сознания мы видим то, что вообще-то нормальному человеку видеть не положено. Исследователи из Йельского университета Альберт Пауэрс и Филип Корлетт решили проверить, есть ли все же какие-то различия между галлюцинациями психически больных людей и тех, кто считается психически здоровым...

  • Тайны древнего мира: описания ада

    Почти в каждой культуре мира и религии встречается описание подземного мира, куда после смерти отправляются грешники, и где их подвергают страшным мучениям. Несмотря на то, что каждое описание ада по-своему уникально, есть многие элементы, которые у многих народов поразительно сходятся, даже несмотря на то, что они не контактировали друг с другом.

  • Астрономы исследуют "адские миры"

    "Есть и другие миры, кроме нашего..." (с) И даже такие вот! Астрономы впервые изучили свойства стратосферы одной из гигантских экзопланет и обнаружили, что она раскалена до таких температур, что она могла бы испарить железо и другие металлы! "Когда мы впервые нацелили "Хаббл" на WASP-121b, мы увидели сияние молекул воды, что указало на наличие четко выраженной стратосферы на этом "горячем юпитере". Наши теоретические расчеты достаточно давно указывали на то, что у некоторых планет могут быть очень горячие стратосферы, сильно влияющие на химию и физику всей атмосферы", — рассказывает Том Эванс из университета Эксетера (Великобритания).

  • Тайны мира: предсмертные и околосмертные видения

    Нейрофизиологи впервые проследили за околосмертными переживаниями и обнаружили, что практически все люди испытывают три одинаковых ощущения – чувство покоя, полет через тоннель и яркий свет, однако порядок их появления является уникальным для каждого человека...

  • Загадочные изобретения древних: пришельцы точно не при чем?..

    Чем глубже ученые изучают наследие прошлого, тем больше вопросов у них появляется. Похоже, что древний мир был совсем не таким, каким мы его представляем. Многие изобретения того времени были бы просто невозможными исходя из уровня знаний на тот момент (даже с учетом гениальности отдельных представителей) и намекают на "знание богов" - пришельцев и их потомков... Представляем ТОП-12.