18.06.2017 44 Views

В мозге нашли 11 измерений

Теперь ученым предстоит ответить на новые вопросы о том, как работают такие конструкции



Швейцарские ученые и специалисты IBM нашли в мозге структуры, существующие в четырех, пяти и даже одиннадцати измерениях. Играючи собирая и разрушая башенки из таких структур, мозг обрабатывает входящие сигналы, – передает «Популярная Механика».

Исследователи из IBM и Швейцарского федерального технического института Лозанны уже больше 10 лет работают над моделированием головного мозга человека. В 2015 году им удалось смоделировать один небольшой участок соматосенсорной коры объемом всего 0,3 мм³. Такой участок называется колонкой: нейроны в ней в большей степени связаны друг с другом, чем с внешними нейронами. Чтобы создать модель одной крошечной колонки, ученым пришлось записать активность 14 тысяч нейронов и описать 8 миллионов нейронных связей. Это очень много, и вычислительной мощности суперкомпьютера Blue Gene едва хватило на симуляцию каждой синаптической связи; во всем же человеческом мозге таких связей 10 11 — 10 13.

На этот раз ученые воспользовались результатами двухлетней давности и новыми моделями, чтобы описать геометрию одной колонки и ее отдельных фрагментов. Результаты работы, опубликованные в журнале Frontiers in Computational Neuroscience, напоминают цитату из фантастического фильма: ученые обнаружили в мозге структуры, существующие в четырех, пяти, а иногда и 11 измерениях.

Разумеется, увидеть такие структуры человеческому глазу не дано; их вычислили при помощи методов алгебраической топологии — раздела математики, уравнения которого позволяют описывать пространства и объекты, существующие в скольких угодно измерениях.

Как утверждается в статье, многомерные структуры возникают, когда нейроны связываются друг с другом особым образом; порядок связей задает геометрию объекта. Чем больше связей, тем она сложнее.

«Таких (многомерных) объектов в крошечном кусочке мозга — десятки миллионов», — объясняет нейробиолог Генри Маркам, участник проекта Blue Brain Project. Ученый считает, что открытие многомерных структур объясняет то, как сложно было изучать и моделировть мозг: «Мы пользовались математическим аппаратом, который не рассчитан на манипуляции с настолько многомерными объектами. Сейчас мы можем с ними работать». Описание многомерных нейронных структур стало возможным благодаря двум специалистам по топологии — Кэтрин Гесс (Kathryn Hess) из Лозанны и Рана Леви (Ran Levi) из университета Абердина.

Ученым удалось описать участие многомерных структур в работе мозга. Когда мозг получает сигнал-стимул, он выстраивает последовательности из объектов возрастающей сложности: палочек (1D), плоскостей (2D), кубиков (3D) и более сложных и многомерных объектов, вместе формирующих замысловатые структуры, которые рассыпаются так же быстро, как возводятся. Всё эти процессы крайне упорядочены.

Теперь ученым предстоит ответить на новые вопросы о том, как работают такие конструкции: зависит ли сложность конструкции от сложности задания и участвуют ли такие нейронные сооружения в хранении памяти.

You might also like

Плохие новости. На недавно обнаруженных планетах TRAPPIST-1, скорее всего, нет жизни

Астрономы подсчитали, что активность магнитосферы в системе TRAPPIST-1 ставит под сомнение существование жизни на ее планетах. По данным ученых, у звезды TRAPPIST-1 слишком часто возникают энергетические вспышки, пишет Science Alert. 

Facebook научится набирать тексты силой мысли

Новый гаджет, по задумке создателей, будет весьма миниатюрным Основатель соцсети Facebook Марк Цукерберг подтвердил, что компания разрабатывает технологию набора текста силой мысли. По его словам, считыватель мыслей будет помещаться в

Биологи научились создавать кровь из стволовых клеток человека

За последние два десятилетия биологи научились превращать стволовые клетки в ткани костей, мускулов, кожи и нервной системы Биологи из Бостона разработали методику превращения «перепрограммированных» стволовых клеток в заготовки клеток крови, что открывает дорогу для лечения