科學家發現可以幫助我們理解大腦如何工作的11維度結構

研究大腦的科學家已經發現，器官在多達11個不同的維度上運作，創造出「我們從未想象過的世界」的多樣化結構。

通過使用先進的數學系統，研究人員能夠發現在大腦必須處理信息之前出現的建築結構，然後才將它們分解為無。

他們的研究結果發表在計算神經科學雜誌「 Frontiers 」雜誌上，揭示了神經結構創造過程中涉及的非常複雜的過程，有可能幫助解釋為什麼大腦難以理解，並將其結構與功能結合在一起。

由瑞士EPFL科學家率領的團隊正在進行研究，作為「藍腦計劃」的一部分——這是一項創建人腦大規模生物詳細重建的計劃。最初在嚙齒動物的大腦上工作，該團隊使用超級計算機模擬來研究不同地區的複雜交互。

在最新的研究中，研究人員使用代數拓撲研究人員研究了大腦內的神經網路結構——一種用於描述不斷變化的空間和結構的網路的系統。這是這個數學分支首次應用於神經科學。

「代數拓撲就像望遠鏡和顯微鏡一樣，它可以放大到網路中以找到隱藏的結構——森林裡的樹木，並看到空白的空間——清除所有的同時，」研究作者凱瑟琳·赫斯在一份聲明中說。

在研究中，研究人員對虛擬腦組織進行了多次測試，發現腦部結構永遠不會偶然出現。然後，他們對真實的腦組織進行了相同的實驗，以確認他們的虛擬發現。

他們發現，當虛擬組織呈現刺激時，神經元組成一個集團。每個神經元以非常具體的方式連接到每個其他神經元，以產生精確的幾何對象。集團中的神經元越多，維度越高。在某些情況下，研究人員發現了多達11個不同維度。

組合的結構組裝形成用於高維孔的外殼，該團隊已經配置了空腔。一旦大腦處理了這些信息，集體和空洞就消失了。

左側顯示一部分新皮層的數字拷貝，這是大腦中最發達的部分。右側是具有不同維度的結構的表示。中間的黑洞象徵著多維空間或空洞的複雜。 藍腦項目

研究人員Ran Levi說：「當大腦正在處理信息時，高維空洞的出現意味著網路中的神經元以非常有組織的方式對刺激作出反應。

「就像大腦通過建立一個多維數據塊塔一樣反應刺激，從桿（1D），板（2D），然後立方體（3D）開始，然後用4D形成更複雜的幾何等等。通過大腦的活動進展類似於一個多維的沙堡，從沙子中實現，然後瓦解，「他說。