11 измерений мозга. От нейрона к функции - новые результаты проекта Blue Brain.

Обработка информации в мозге происходит в структурах, которые имееют до одиннадцати измерений. К такому выводу пришли ученые из Швейцарского федерального технического института Лозанны, в ходе работы в рамках проекта по компьютерному моделированию человеческого мозга Blue Brain Project. Открытие, которые сделано с применением наработок в алгебраической топологии, объясняет, почему трехмерные модели мозга, сделанные даже при помощи самых современных методов, таких как fMRI, зачастую не могут описать как из сигналов отдельных нейронов, которые реагируют на стимулы, возникают такие сложные реакции. Математический аппарат алгебраической топологии позволяет выявить структуры, которые обычно остаются незамеченными.

Слева: цифровая модель новой коры человеческого мозга. Справа: отображение объектов с различной размерностью. Черная дыра посередине обозначает комплекс объектов в многомерном пространстве. Источник.

"Нейроны в сети реагируют на раздражители очень организовано. Как будто бы мозг отвечает на стимулы, строя и разрушая башню, состоящую из блоков нарастающей размерности. Сначала появляются нити (1 измерение), затем планки (2 измерения), затем кубы (3 измерения). Потом появляются объекты с более сложной геометрией в четырех, пяти и так далее измерениях. Последовательность деятельности в мозге похожа на строительство песочного замка, который затем разрушается", - поясняет в интервью The New York Post исследователь Рэн Леви (Ran Levi). Руководитель Blue Brain Project Генри Маркрам (Henry Markram) добавляет: "Мы нашли целый мир, который раньше не могли себе представить. Даже в мельчайшем участке мозга есть десятки миллионов таких объектов, которые можно описать только в семи измерениях. А в некоторых нейросетях мы обнаружили структуры в одиннадцати измерениях".

Автор исследования Кэтрин Гесс (Kathryn Hess) надеется, что в будущем матаппарат алгебраической топологии позволит точнее описать процессы, связанные с нейропластичностью - усилением и ослаблением связей между нейронами в ответ на раздражители. Нейропластичность - ключевой фактор в процессах обучения и формирования сложных форм поведения.