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 485 раз

...

Похожие материалы (по тегу)

  • Американский эксперт: "Во всем виноват енот!"

    Известный и заслуженный американский биолог с мировым именем Имоджин Канцеллар не только относит енотов к умному и быстро обучающемуся виду. Действительно, шустрые полоскуны легко адаптируются к городской среде и нередко проникают в людские жилища или открывают канализационные люки. Но этим их таланты не ограничиваются. По мнению ученого, еноты способны захватить весь мир...

  • Ученые ломают копья об уме и способностях дельфинов

    В блестящей классике Дугласа Адамса «Автостопом по галактике» было несколько животных умнее людей. Одно — не без иронии — было обычной лабораторной мышью. Другое создание знало о межгалактических бульдозерах, которые в конечном итоге испарили планету, и пыталось предупредить нас о грядущей судьбе. Последнее сообщение дельфинов было неверно истолковано как удивительно изощренная попытка совершить двойное сальто через обруч, насвистывая веселую песенку, но в действительности сообщение было таким: «Всего хорошего и спасибо за рыбу!».

  • Ученые доказали, что медитация меняет мозг человека

    Буддист принимает позу лотоса и отправляется в психический космос. Он ощущает, как покидает границы тела, его "я" растворяется в бытии и сливается с Единым, у которого нет границ, формы и названия. В это время у него блокируется участок задней верхней теменной коры, отвечающий за ощущение границ собственного тела...

  • География "Игры престолов": от Ирландии до Марокко

    Сериал «Игра престолов» не без оснований считается популярнейшим сериалом на сегодняшний день, его просмотры бьют все возможные рекорды. Он интересен не только своим сюжетом. В нем присутствует много красивых пейзажей и фантастических достопримечательностей: Драконий камень, крепость Винтерфелл, Королевская гавань. Чтобы создать на экране удивительный фэнтезийный мир, съемочной группе пришлось исколесить немало стран...

  • Тайны мира: конец света и несбывшиеся пророчества

    Конец света всегда будоражил человеческие умы, и наиболее предприимчивые умы давным-давно научились извлекать из этого практическую выгоду. Сегодня мы расскажем про десять самых громких предсказаний грядущего Армагеддона, которым, к счастью, не суждено было сбыться.