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 227 раз

...

Похожие материалы (по тегу)

  • Ученые: занятия йогой увеличивают мозг

    В последнее время растет число исследований о побочных эффектах восточных оздоровительных практик. Так, ранее стало известно, что китайская гимнастика на основе тайцзицюань помогает уменьшить хроническую неспецифическую боль не хуже классических упражнений, а йога — снизить риск рецидива язвенного колита. Помимо физического здоровья последняя, по-видимому, также способна влиять на психику.

  • Астрономы изучают новооткрытые планеты на предмет "жития-бытия"

    Недавнее открытие было сделано при помощи спектрографа HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), установленного на 3.6-метровом телескопе обсерватории Ла-Силья в Чили. Этот инструмент находит экзопланеты при помощи метода лучевых скоростей — т.е. по отклонениям в скорости звезды по отношению к Земле. Точность измерений HARPS достигает 0.97 м/с. Всего на его счету свыше 200 обнаруженных экзопланет.

  • Тайны мира: все, что мы можем сказать о параллельных мирах...

    Еще до появления Эверетта и его идеи множественных вселенных, физики оказались в тупике. Им приходилось использовать один набор правил для субатомного мира, который подвластен квантовой механике, и другой набор правил для крупномасштабного повседневного мира, который мы можем видеть и осязать. Сложности перехода от одного масштаба к другому скручивают мозги ученых в причудливые формы, среди которых можно угадать "баранки", "спирали ДНК" и "знак бесконечности"...

  • Ученые: "1000-летняя мумия живее всех живых!.."

    Здоровый мозг обнаружен в голове 1000-летней мумии буддийского монаха. Удивительные результаты принесла томография реликвии, хранящейся в китайском монастыре. Монахи монастыря Динхуэй в Вуане, который расположен в провинции Хэбэй на севере Китае, пожелали просканировать хранящуюся здесь и почитаемую мумию мастера Цы Сяня. Недавно ее даже позолотили в знак высочайшего уважения...

  • Ученые: на гравитационных волнах - к другим измерениям

    Учёные из Института гравитационной физики Макса Планка пришли к выводу, что гравитационные волны должны нести на себе отпечаток дополнительных измерений пространства, предсказанных теорией струн...