Estructuras en el cerebro con once dimensiones.

Los neurólogos han utilizado una rama clásica de las matemáticas en una forma totalmente nueva de mirar en la estructura de nuestro cerebro. Lo que han descubierto es que el cerebro está lleno de estructuras geométricas multidimensionales que operan en un máximo de 11 dimensiones.

Estamos acostumbrados a pensar en el mundo desde una perspectiva en 3-D, por lo que esto puede sonar un poco complicado, pero los resultados de este nuevo estudio podría ser el siguiente paso importante en la comprensión de la estructura del cerebro humano - la estructura más compleja nosotros sepamos.
Este modelo del cerebro última fue producida por un equipo de investigadores del Blue Brain Project , una iniciativa de investigación suiza dedicada a la construcción de una reconstrucción superordenador de maniobras de cerebro humano.

El equipo utilizó la topología algebraica , una rama de las matemáticas utilizadas para describir las propiedades de los objetos y espacios, independientemente de la forma en que cambian de forma. Ellos encontraron que los grupos de neuronas se conectan en 'camarillas', y que el número de neuronas en una camarilla conducirían a su tamaño como un objeto geométrico-dimensional alta.

"Hemos encontrado un mundo que nunca habíamos imaginado", dice el investigador principal, el neurocientífico Henry Markram del instituto EPFL en Suiza.

"Hay decenas de millones de estos objetos, incluso en una pequeña mancha del cerebro, a través de siete dimensiones. En algunas redes, incluso encontramos estructuras con hasta 11 dimensiones."

Los cerebros humanos se estima que tienen un asombroso 86 mil millones de neuronas , con múltiples conexiones de cada cincha celular en todas las direcciones posibles, formando la vasta red celular que de alguna manera nos hace capaz de pensamiento y la conciencia .

Con un gran número de conexiones para trabajar con este tipo, no es de extrañar que todavía no tenemos un conocimiento profundo de cómo opera la red neuronal del cerebro. Pero el nuevo marco matemático construido por el equipo nos lleva un paso más cerca de tener un día un modelo del cerebro digital.Para llevar a cabo las pruebas de matemáticas, el equipo utilizó un modelo detallado de la neocorteza el equipo del Proyecto Blue Brain publicó de nuevo en 2015 . El neocórtex se piensa que es la parte más recientemente evolucionada de nuestro cerebro, y la que haya participado en algunas de nuestras funciones de orden superior como la cognición y la percepción sensorial.

Después de desarrollar su marco matemático y probarlo en algunos estímulos virtuales, el equipo también confirmó sus resultados en el tejido cerebral real en ratas.

Según los investigadores, la topología algebraica proporciona herramientas matemáticas para detalles más exigentes de la red neuronal, tanto en una vista de primer plano a nivel de las neuronas individuales, y una escala mayor de la estructura del cerebro en su conjunto.

Mediante la conexión de estos dos niveles, los investigadores pudieron discernir estructuras geométricas de alta dimensión en el cerebro, formados por colecciones de neuronas estrechamente conectados (camarillas) y los espacios vacíos (cavidades) entre ellos.

"Hemos encontrado un número notablemente alto y la variedad de camarillas y cavidades de alta dimensión dirigidos, que no se había visto antes en redes neuronales, ya sea biológicos o artificiales", escribe el equipo en el estudio .

"Topología algebraica es como un telescopio y el microscopio, al mismo tiempo," dice uno de los equipos, matemático Kathryn Hess de la EPFL .

"Se puede hacer zoom en las redes para encontrar estructuras ocultas, los árboles en el bosque, y ver los espacios vacíos, los claros, todos al mismo tiempo."

Esos claros o cavidades parecen ser de importancia crítica para la función cerebral. Cuando los investigadores dieron su tejido cerebral virtual de un estímulo, vieron que las neuronas estaban reaccionando a ella de una manera muy organizada.

"Es como si el cerebro reacciona a un estímulo mediante la construcción de [y] luego arrasar una torre de bloques multi-dimensionales, a partir de varillas (1D), y luego tablones (2D), y luego los cubos (3D), y luego geometrías más complejas con 4D, 5D, etc ", dice uno de los equipos, matemático Ran Levi de la Universidad de Aberdeen, en Escocia.

"La progresión de la actividad a través del cerebro se asemeja a un castillo de arena multidimensional que se materializa fuera de la arena y luego se desintegra."

Estos resultados proporcionan una nueva imagen tentadora de cómo el cerebro procesa la información, pero los investigadores señalan que aún no está claro lo que hace que las camarillas y las cavidades se forman en sus formas muy específicas.

Y se necesita más trabajo para determinar cómo la complejidad de estas formas geométricas multidimensionales formados por nuestras neuronas se correlaciona con la complejidad de las diversas tareas cognitivas.

Pero esto no es definitivamente el último vamos a escuchar de ideas que la topología algebraica nos puede dar en este más misterioso de los órganos humanos - el cerebro.

Vídeo-11 Dimensions - Mandelbrot Fractal Zoom (4k 60fps)-https://youtu.be/Ujvy-DEA-UM

Setmicos

Fuente ; El estudio fue publicado en Frontiers of Neurociencia Computacional .