»» »» Мозг — многомерная структура в которой до 11 измерений


Мозг — многомерная структура в которой до 11 измерений


Нейробиологи из Швейцарияи использовали математические методы для того, чтобы совершенно по-новому описать архитектуру нашего мозга. И обнаружили, что она состоит из многомерных геометрических фигур, достигающих 11 измерений.
При помощи алгебраической топологии, описывающей свойства объектов и пространств вне зависимости от изменений их формы, ученые заметили, что нейроны соединяются в группы, и число нейронов в них указывает на размер этого многомерного геометрического объекта.

«Мы обнаружили мир, о котором даже не подозревали, — говорит Генри Маркрам, руководитель проекта. — Даже в небольшой крупинке мозга этих объектов десятки миллионов, у которых до 7 измерений. А в некоторых сетях их число доходило до 11». 

Для проведения математического анализа нейробиологи воспользовались подробной компьютерной моделью неокортекса, которую создали еще в 2015 году. Неокортекс, или новая кора — самая «современная» часть нашего мозга, сформировавшаяся позже всего, и отвечающая за функции высшего порядка — сознание и восприятие.
В мозгу человека примерно 86 миллиардов нейронов, и связи между ними простираются во всех возможных направлениях, образуя сеть, формирующую наше сознание.
После разработки математической модели ученые протестировали ее на виртуальных стимулах, а затем испытали на подопытных крысах. И обнаружили большое число многомерных геометрических структур в мозгу, сформированных нейронами и пустыми пространствами между ними, которые не видели раньше в нейронных сетях, ни в биологических, ни в искусственных.
Пустые пространства между нейронами оказались критически важными для функционирования мозга. Когда в мозг поступает стимулирующий сигнал, нейроны реагируют на него крайне организованно. «Выглядит это так, будто мозг откликается на стимулы, создавая, а затем увеличивая башню из многомерных блоков, начиная с одномерных палочек, затем переходя к доскам (2D), затем к кубам (3D), затем к более сложной геометрии с 4D, 5D и т. д.», — говорит участник проекта, математик Ран Леви.

Это открытие дает новое понимание процессов обработки информации мозгом. Ученым еще предстоит разобраться, что именно заставляет группы нейронов соединяться в такие конструкции, пишет Science Alert.

Поиск источника сознания — цель недавнего исследования нейробиологов Германии. Изучив воздействие общей анестезии на мозг, они обнаружили, что она не блокирует передачу информации от одного участка мозга другому, а вмешивается в деятельность префронтальной коры, активно меняя связи между нервными клетками
У каждой творческой личности есть собственный способ генерации оригинальных идей. Однако исследователям из Гарвардского университета, похоже, удалось обнаружить общий для всех них знаменатель и выявить в нейронной активности шаблон, позволяющий судить о креативности. О работе рассказывает The Guardian.
Творческое мышление играет важную роль не только в искусстве, но и в развитии науки и технологий. Однако нейробиологические механизмы, лежащие в его основе, до сих пор изучены слабо. Чтобы проанализировать активность мозга в момент генерации оригинальных идей, гарвардские ученые объединились с коллегами из Австрии и Китая. В ходе эксперимента людям, находившимся внутри установки для сканирования активности мозга, предлагалось за 12 секунд придумать оригинальное применение для появляющихся на экране объектов.
Ученые из Гарвардской медицинской школы определили три зоны мозга, которые играют определяющую роль в работе сознания. Открытие не только позволяет лучше понять нейрофизиологию человека, но также может в перспективе помочь пациентам, которые находятся в состоянии комы.
Наука определяет два ключевых компонента сознания — возбуждение и осознание. Ранее исследователи уже доказали, что возбуждение регулируется стволом головного мозга, который соединяется со спинным мозгом. Ствол управляет процессами сна и пробуждения, а также отвечает за сердечный ритм и дыхание.
Состояние осознания менее изучено. Предполагается, что оно сосредоточено в коре головного мозга, но экспериментально это не доказано.
Гарвардские ученые смогли определить конкретную зону ствола мозга, отвечающую за возбуждение, а также выявили две зоны в коре мозга, которые формируют сознание.

Исследования мозга постепенно приближают ученых не только к разгадкам принципов его работы, но и к новым открытиям. В апреле ученые из Калифорнийского университета в Беркли представили семантический атлас человеческого мозга. С его помощью можно расшифровать внутренний диалог человека, т. е. буквально прочитать его мысли.
Отдельное направление в нейрофизиологии играют нейроинтерфейсы. Гарвардские ученые уже разработали тончайшую проволочную сетку, которая соединяется с нейронами головного мозга и стимулирует их. А ученые из Университета Калгари разработали бионический нейрочип, который при вживлении в мозг собирает информацию на протяжении месяцев с невиданной до этого точностью.