科学家揭示大脑内部的多维宇宙

2019年4月4日08:52:57科学家揭示大脑内部的多维宇宙已关闭评论 5831403字阅读4分40秒

科学家已经发现人类大脑可以创造多达11个维度的结构

科学家揭示大脑内部的多维宇宙

发表在计算神经科学的一项研究揭示了人类大脑的结构在多达11个维度下运作。

在蓝脑计划的指导下,科学家们发现了关于人类大脑复杂性的有趣的新细节。

"我们发现了一个我们从未想象过的世界,"瑞士洛桑联邦理工学院蓝脑项目主任、教授、神经学家亨利·马克拉姆解释说。

大脑内部多维结构的宇宙

科学家揭示大脑内部的多维宇宙 Project. 这张照片试图说明一些无法成像的东西——一个由多维结构和空间组成的宇宙。左边是新皮层的一部分的数字拷贝,新皮层是大脑中进化最快的部分。右边是不同大小和几何形状的图形,试图表示从1维到7维以及更多维度的结构。中间的"黑洞"用来象征多维空间或空腔的复合体。蓝脑项目的研究人员在《计算神经科学志上发表了他们的最新研究报告,报告说被束缚在这种空腔中的神经元提供了神经结构和功能之间缺失的联系。


"这些物体数以千万计,甚至在大脑的一个小斑点上,在七维空间中都有。
在一些网络中,我们甚至发现了十一维的结构。

通过对人类大脑的研究,研究人员发现,传统的数学观点是不适用和无效的。

"通常用于研究网络的数学不能检测到我们现在清楚地看到的高维结构和空间,"马克拉姆透露。

相反,科学家们决定试一试代数拓扑。

代数拓扑是数学的一个分支,利用抽象代数的工具来研究拓扑空间。

来自阿伯丁大学的数学家 Kathryn Hess Ran Levi 协助蓝脑计划的科学家们将这一学科应用到他们的新研究中。

"代数拓扑同时就像望远镜和显微镜。
它可以放大到网络中去寻找隐藏的结构——森林中的树木——并且可以同时看到空旷的空间——空地,"Hess 教授解释说。

人类大脑可以创造多达11个维度的结构

科学家们发现,当一组神经元——大脑中传递信号的细胞——形成一个团体时,大脑内部的结构就产生了。
每个神经元以独特的方式与组中的其他每个神经元相连,从而创建一个新对象。
一个小团体中的神经元越多,物体的维度就越高。

代数地形学允许科学家在计算机的帮助下建立一个虚拟大脑的结构模型。
然后他们对真实的脑组织进行实验,以验证他们的结果。

通过向虚拟大脑中添加刺激,研究人员发现,小团体逐渐聚集到更高的维度。
此外,在小团体之间,科学家发现了蛀牙。

利瓦伊解释说:"当大脑处理信息时,高维空腔的出现意味着网络中的神经元以一种极其有组织的方式对刺激作出反应。"

"这就好像大脑对某种刺激做出反应,先是构建一个多维块,然后拆掉一个多维块,从棒(1D)开始,然后是厚木板(2D) ,然后是立方体(3D) ,再然后是更复杂的4D5D 等几何体。"

"大脑活动的进程就像一个多维度的沙堡,从沙子中突然出现,然后分解,"他补充说。

关于人类大脑的新数据为人类大脑如何处理信息提供了前所未有的洞察力。

然而,科学家们表示,目前还不清楚这些小团体和空洞是如何以高度特殊的方式形成的。

这项新的研究可能最终帮助科学家揭开神经科学最大的谜团之一: 大脑在哪里"储存"它的记忆。

"它们可能'隐藏'在高维空腔中,"马克拉姆总结道。

来源:

https://curiosmos.com/scientists-reveal-a-multidimensional-universe-inside-the-brain/

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