Мозок будує дивні структури в 11 вимірах
Source:
Робота мозку – найбільша загадка науки
Мозок продовжує дивувати нас своєю чудовою складністю. Новаторські дослідження, поєднують нейробиологию з математикою, свідчать про те, що коли мозок обробляє інформацію, він створює нейронні структури до 11 вимірювань. Під «вимірами» вчені мають на увазі абстрактні математичні простору, а не інші фізичні області. Тим не менше, дослідники «знайшли світ, який ми собі не уявляли», Big Think Генрі Маркрам, директор проекту Blue Brain, автор нового відкриття.
Мозок будує піщані замки
Мета Blue Brain, який базується у Швейцарії, полягає в цифровому створення "біологічно деталізованої" симуляції людського мозку. Створюючи цифровий мозок з «безпрецедентним» рівнем біологічної інформації, вчені прагнуть просунути наше розуміння неймовірно складного пристрою людського мозку, в якому налічується близько 86 мільярдів нейронів.
Щоб отримати більш чітке уявлення про те, як працює така величезна мережа для формування наших думок і дій, вчені використовували суперкомп'ютери і особливу галузь математики. Команда засновувала свої поточні дослідження на цифровій моделі неокортексу, яку закінчила в 2015 році. Дослідники хотіли з'ясувати, як реагує цей цифровий неокортекс, використовуючи математичну систему алгебраїчної топології. Це дозволило визначити, що наш мозок постійно створює дуже складні багатовимірні геометричні фігури і простору, які виглядають як «піщані замки».
Без використання алгебраїчної топології – розділу математики, що описує системи з будь-яким числом вимірів, візуалізація багатовимірної мережі була б неможлива. За допомогою нового математичного підходу дослідники змогли побачити високу ступінь організації в тому, що раніше здавалося «хаотичними» патернами нейронів.
Алгебраїчна топологія подібна до телескопа і мікроскопа одночасно: вона може збільшити масштаб мережі, щоб знайти приховані структури – дерева в лісі – і побачити порожні простору – поляни – все в один і той же час.
Автор дослідження Кетрін Хесс.
У ході дослідження вчені спочатку провели тести на створеній ними віртуальної мозкової тканини, а потім підтвердили результати, провівши ті ж експерименти на реальній мозкової тканини лабораторних щурів. При стимуляції кожен віртуальний нейрон з'єднується з іншим таким чином, що утворюється певний геометричний об'єкт – кліка. Велика кількість нейронів додавало більше вимірів, кількість яких у деяких випадках доходили до 11. Ці структури повинні були утворитися навколо высокоразмерной діри, яку дослідники назвали «порожниною». Після того, як мозок обробив інформацію, кличу і порожнину зникли.
Зліва: цифрова копія частини неокортексу, найбільш розвиненої частини мозку. Праворуч: фігури різних розмірів і геометрій, що представляють собою структури у діапазоні від 1 вимірювання до 7 вимірювань і більше. «Чорна діра» в середині символізує комплекс багатовимірних просторів – порожнини.
Поява высокоразмерных порожнин, коли мозок обробляє інформацію, означає, що нейрони в мережі реагують на стимули надзвичайно організованим чином. Це схоже на те, як якщо б мозок реагував на стимул, будуючи а потім руйнуючи вежу з багатовимірних блоків, починаючи зі стрижнів (1D), потім дощок (2D), потім кубів (3D), а потім більш складних геометрій з 4D, 5D і т. д. Прогресуюча активність мозку нагадує багатовимірний замок з піску, який матеріалізується з піску і потім розпадається.
Це відкриття дозволяє вченим глибше зрозуміти «одну з фундаментальних таємниць нейробіології — зв'язок між структурою мозку і тим, як він обробляє інформацію», — уточнила Кетрін Хесс журналу Newsweek.
Дослідники сподіваються використовувати алгебраїчну топографію для вивчення ролі «нейропластичності», яка являє собою процес зміцнення і ослаблення нейронних зв'язків при стимуляції — ключовий компонент процесу навчання мозку. Вони бачать подальше застосування своїх відкриттів у вивченні людського інтелекту і формуванні пам'яті. Робота в журналі Frontiers in Computational Neuroscience.
Більше:
Венера має газ, вироблений мікробами. Вчені знайшли іноземців?
Був припущення, що може бути життя на Венери Протягом багатьох років вчені шукають життя на Марсі. Але хто знає, може вони там не дивляться? У 2017 році дослідники з США та Великобританії почали шукати ознаки життя на Венері, яка є другою за величино...
Чи може мелатонін допомогти лікувати коронавірус?
Деякі лікарі вважають, що гормон сну допомагає при коронавірусі Схоже, що в переліку потенційних методів лікування COVID-19, які дослідники запропонували протягом декількох місяців пандемії, ще одне поповнення: мелатонін. Лікар в Техасі каже, що він ...
Що таке "гормон любові" і хто його не вистачає?
Окситоцин - гормон любові Людське тіло виробляє величезну різноманітність гормонів, кожен з яких виконує своє завдання. Наприклад, багато відомих ендорфінів приносять людям відчуття радості, а надлишок кортизолу сигналізує про стресовий стан людини. ...
Новини
Виявлена причина, по якій недосип вбиває
Відсутність сну неминуче призведе до смерті У сучасному суспільстві прийнято жертвувати сном: спочатку заради дитячого садка, потім школи, інституту і зрештою роботи. У 2015 році професор Оксфордського університету Пол Келлі, вист...
З-за чого мільйони років тому відбулося масове вимирання тварин?
Масове вимирання торкнулося не тільки звичайних тварин, але й у величезних динозаврів Якщо вірити американським ученим, сьогодні на нашій планеті живе близько трильйона тварин. Але мільйони років тому на Землі жили ще більш різном...
Птахи здатні бачити кольори, які ми собі навіть не можемо уявити
Деякі птахи бачать світ яскравіше, ніж ми. І це науково доведено Скільки б письменники і філософи не говорили про «сірості» нашого життя, навколишній світ дуже яскравий. Це особливо помітно влітку, коли все наше оточення вкрите зе...
Виявлена неврологічна причина ожиріння
Тортик, звичайно, дуже спокусливо виглядає Результати дослідження, проведеного в Інституті мозку університету Вірджинії, зв'язали центр задоволення в мозку з роботою циркадних ритмів – вбудованих біологічних годин всіх живих орган...
Китай створив квантовий сигнал за допомогою супутника зв'язку
Китайські вчені створили квантову лінію зв'язку. Її довжина перевищує тисячу кілометрів. Міжнародна команда вчених оголосила про першу одночасної передачі зашифрованого квантового повідомлення, яке було відправлено з космічного су...
Від шкідливого впливу людей можна врятувати половину Землі
Наша планета вже давно в небезпеці, але її можна врятувати За багато років свого існування, ми побудували на планеті величезна кількість міст, які з'єднані між собою довгими дорогами. Між ними знаходяться всілякі ферми і поля, в я...
Заняття спортом у масці небезпечно для здоров'я
В масках навіть ходити важко, а що щодо занять спортом? Практично весь світ кілька місяців поспіль був змушений сидіти вдома з-за пандемії COVID-19. До літа більшість обмежень були зняті і тепер на вулицю виходити можна, але в гро...
Як роблять МРТ та інші типи досліджень мозку
Мозок нам вивчати ще довго Є такі слова, які іноді трохи лякають або просто викликають нерозуміння. Погодьтеся, "сканування мозку" дійсно звучить, як щось з фантастичного фільму про далеке майбутнє. Інші відразу згадають щось із с...
У мозку знайдено «перемикач», який змушує тварин і людей довго спати
В теорії, людину можна приспати на 2 дні простим впливом на мозок У мишей є одна цікава здатність — коли їм не вистачає їжі, вони впадають у сплячку. При цьому температура їх тіла значно знижується, а серце починає битися повільні...
Навіщо мавпам кістка всередині серця?
Слово шимпанзе «шимпанзе» походить з мови чилуба і означає «схожий на людину» Серце — найважливіший орган всіх хребетних істот, що забезпечує рух крові по самим різним частинам організму. Він практично повністю складається з м'яки...
Життя на Землі – звичайне явище у Всесвіті?
Зародження життя на Землі виявилося можливим. Але чи означає це, що на інших планетах теж є розумне життя? За весь час існування людства – а за різними оцінками воно налічує від 2,4 до 2,8 мільйонів років – ми так і не зустріли ро...
Вчені змогли перетворити селезінку у печінка усередині живої миші. І вона працює!
Печінку можна створити на основі іншого органу При відмові того або іншого органу у людини медики, як правило, здійснюють пересадку нового органу від донора, якщо це можливо зробити. Наприклад, зараз досить поширені операції з пер...
Самі великі розливи нафти, схожі на катастрофу в Норильську
Розлив нафти в Норильську став найбільшим в історії Арктики В кінці травня 2020 року на ТЕЦ-3 в Норильську через осідання фундаменту під резервуаром з дизельним паливом на сушу і в річки Амбарна і Далдыкан витекло майже весь його ...
Як сонячне світло впливає на продуктивність людини?
Кадр з мультсеріалу «Рик і Морті» Те, наскільки добре людина міркує і в цілому себе почуває, багато в чому залежить від навколишніх умов. Уявіть собі, що вам щодня доводиться працювати в задушливому підвальному приміщенні зі звича...
Що знаходиться навколо чорної діри в центрі Чумацького Шляху?
Щоб показати це, вченим потрібна допомога суперкомп'ютера NASA Крім безлічі планет і інших космічних об'єктів, галактика приховує у своєму центрі гігантську чорну діру, яка майже в 5 мільйонів разів масивніше нашого Сонця! Незважа...
Експеримент: чим відрізняються організми веганів і м'ясоїдів?
Між вегетаріанством і веганством є велика різниця, але ідея майже одна і та ж Більшість людей на нашій планеті з апетитом їдять м'ясо, в той час як інші воліють харчуватися виключно рослинною їжею. Те, що роблять вегетаріанці і ве...
Як працює найдосконаліший ракетний двигун
Висновок ракети в космос — непросте завдання. Але вчені знайшли спосіб зробити її простіше. Космічна галузь максимально консервативна. Це стосується не тільки Роскосмосу, але й космічних програм інших країн. Тільки зі своєю ...
Яким був перший паразит в історії?
найдавніші паразити на черепашці стародавнього істоти З наукової точки зору, паразити — це істоти, які проникають у чужі організми і використовують їх життєві сили для власного виживання. До них можна віднести бліх і вошей, які жи...
Собака — кращий друг людини, або просто прикидається?
Кадр з фільму «Хатіко» Собаки вважаються одними з самих перших домашніх тварин. Вчені досі не можуть точно сказати, коли саме люди приручили цих створінь, але найпоширеніше припущення свідчить, що це сталося 10-14 тисяч років тому...
З яких тканин найкраще пошити маску для обличчя?
останнім часом багато стали шити медичні маски Пандемія коронавіруса перевернула все настільки, що найбільш затребуваними товарами в світі стали засоби індивідуального захисту – антисептики для рук, одноразові рукавички і захисні ...
Примітка (0)
Ця стаття не має коментарів, будьте першим!