Kategóriák Tech

A Blue Brain tudósai sokdimenziós struktúrákat fedezetek fel az agyban

Egy új tanulmány során felfedeztek agyi struktúrákat, amik 11 dimenzióval rendelkeznek -ezzel az úttörő felfedezéssel indul meg az agy legmélyebb titkainak feltárása.

A Blue Brain Project csapata egy, az idegtudományban még soha nem használt algebrai topológia metódus használatával a többdimenziós geometriai struktúrák egy egészen új univerzumát fedezték fel az agy hálózataiban.

A tanulmány szerint ezek az egzotikus struktúrák akkor jelennek meg, amikor a neuron csoportok klikkekbe rendeződnek: a csoport összes neuronja összekapcsolódik egymással és ezzel egy specifikus geometriai alakzatot hoznak létre. Minél több neuron alkotja a klikket annál több dimenziója lesz a létrejövő alakzatnak.

“Találtunk egy világot, amit soha nem képzeltünk volna, hogy létezik” mondta Henry Markram, a Blue Brain Project igazgatója és az EPFL professzor. “Több tízmilliónyi ilyen 7 dimenzión átívelő alakzat van az agy egy kis foltjában is. Néhány hálózatnál még 11 dimenziós struktúrákat is találtunk.”

A tudósok szerint ez lehet az egyik fő oka annak hogy az agy miért ilyen nehezen megérthető. “A matematika, amit általában ezeknek a hálózatoknak a vizsgálatához használnak nem képes kimutatni a magasabb dimenziójú struktúrákat és tereket, amiket mi tisztán látunk.” mondta Markram.

Ha már a 4D-s világ gondolata is túlmutat a fantáziánkon, akkor hogyan tudnánk megérteni a 5 és 6 dimenziós összetett világokat? Itt jön a képbe az algebrai topológia – a matematika egy ága, ami képes bármennyi dimenziós rendszereket leírni.

“Az algebrai topológia olyan mint egy teleszkóp és egy mikroszkóp egyszerre. Bele tud közelíteni a hálózatokba hogy felfedjük a rejtett struktúrákat – az erdő fáit – és lássuk az üres teret – a tisztásokat – mind egyidejűleg,” magyarázta Kathryn Hess, a matematikus, aki elhozta a technikát a Blue Brain Project tanulmányába.

2015-ben a Blue Brain megjelentette a neokortex – az agy legfejlettebb része, ami helyet ad az érzeteknek és a tudatnak is – első digitális másolatát. A legutóbbi tanulmánynál a virtuális agyszöveteken vetették be az algebrai topológiát, hogy bemutassák a felfedezett több dimenziós agyi struktúrák nem lehetnek a véletlen művei. A virtuális kísérleteket ezután valódi agyszövet vizsgálatával is igazolták, ahol arra is rájöttek hogy az agy folyamatosan újraírja a kapcsolatokat a hálózat felépülésekor, hogy a lehető legmagasabb dimenziót érje el.

Amikor a kutatók stimulációnak tették ki a virtuális agyszövetet fokozatosan magasabb dimenziójú klikkjei átmenetileg összeálltak, hogy bekerítsék a magas dimenziójú lyukakat – amiket a kutatók csak üregeknek neveznek.

“A magas dimenziójú üregek megjelenése, amikor az agy információt dolgoz fel, azt jelenti hogy a hálózatban lévő neuronok egy rendkívül rendezett módon reagálnak a stimulációra,” mondta Ran Levi, a csoport másik vezető matematikusa. “Ez olyan mintha az agy úgy reagálna a stimulációra hogy több dimenziós tömböket alkot, amiket utána eltöröl, rudakkal (1D), deszkákkal (2D) és kockákkal (3D) kezdve a folyamatot, amit azután összetettebb 4-5 dimenziós alakzatok vesznek át. Az agyon áthaladó aktivitás folyamata egy több dimenziós homokvárra hasonlít, ami először alakot ölt a homokból aztán pedig szétesik.”

A nagy kérdés, amit ez a kutatás felvet, hogy milyen kapcsolat van az agy által épített több dimenziós “homokvárak” és az általa végrehajtott folyamatok összetettsége között. A csapat szerint az se kizárt hogy a magasabb dimenziójú üregekbe ‘bujkálhatnak’ az emlékek – amiknek a helyét az agykutatók továbbra sem ismerik.

Forrás: frontiersin.org

Megosztás

Legutóbbi tartalom

Célegyenesben Kína a 2020-as károsanyag kibocsátási célkitűzéseiben

A University College London kutatónak közreműködésével készített felmérés szerint jelentős mértékben csökkent 2014 és 2017 között a kínai hőerőművek károsanyag…

2019-10-11

Trópusi erdőben találtak új antibiotikumot

A Rutgers Egyetem kutatói egy nemzetközi közreműködés keretében felfedeztek egy új antibiotikumot, amit a mexikói trópusi erdők talajában élő baktériumok…

2019-10-11

24,8 százalékos hatásfokot értek el az olcsó perovszkit alapú nap celláknál

A kínai Nanjing és a kanadai Toronto Egyetemek kutatócsapatának sikerült elkészítenie egy teljes perovszkit tandem nap cellát. Az új celláról…

2019-10-11

Az első exobolygó felfedezője szerint a benépesítésük lehetetlen feladat lenne

Michel Mayor, svájci Nóbel-díjas kutató szerint az emberek soha nem fogják benépesíteni a Naprendszeren kívül eső bolygókat, mivel ahhoz túl…

2019-10-11

Új szintre lépett a lítium-szén dioxid akkumulátorok fejlesztése

A lítium-szén dioxid akkumulátorokon alapuló energiatározó rendszerek azért vívtak ki elismerést maguknak az elmúlt években, mivel elméletileg akár hétszer magasabb…

2019-10-03

2000 atom volt egyszerre két helyen az új kvantum rekordnál

A Bécs és a Basel Egyetemek közreműködésében eddig nem látott méretekben tesztelték a kvantum szuperpozíció elméletét. A kísérletben összesen több…

2019-09-26

Ez a weboldal cookie-kat használ.

Elolvasom