Учеными было сделано сенсационное открытие, они обнаружили, что человеческий мозг является домом для структур и форм, которые имеют до 11 измерений.
Нейробиологи приветствуют это открытие, говоря “мы нашли мир, о котором мы никогда даже не догадывались.”
Математические методы алгебраической топологии помогли ученым найти структуры и многомерные геометрические пространства в сетях мозга.
По мнению экспертов, новое исследование доказало, что человеческий мозг является домом для структур и форм, которые имеют до 11 измерений.
По оценкам, человеческий мозг является домом для ошеломляющих 86 миллиардов нейронов, с несколькими соединениями от каждой клетки в каждом возможном направлении, образуя сверхбольшую клеточную сеть, которая каким-то образом делает нас способными к мысли и сознанию, сообщает Science Alert.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Frontiers in Computational Neuroscience, Международная группа ученых, собравшаяся вокруг проекта Blue Brain, получила результаты, которые никогда ранее не видели в мире нейробиологии.
Этой команде удалось найти структуры в мозге, которые представляют собой многомерную вселенную, раскрывая первый геометрический дизайн нейронных связей и то, как они реагируют на стимулы (раздражители).
Ученые использовали углубленные методы компьютерного моделирования, чтобы понять, как именно клетки головного мозга способны самоорганизоваться для выполнения сложных задач.
Исследователи использовали математические модели алгебраической топологии для описания структур и многомерных геометрических пространств в сетях мозга.
В исследовании показано, что структуры формируются в то же время, когда они чередуются в «союзе», который генерирует точную геометрическую структуру.
Концептуальная иллюстрация сетей мозга (l) и топологии (r), любезно предоставленная проектом Blue Brain.
Генри Маркрам, нейробиолог и директор проекта Blue Brain в Лозанне, Швейцария, сказал: “Мы нашли мир, о котором мы даже не догадывались.
Есть десятки миллионов этих объектов даже в небольшом пятнышке мозга, в семи измерениях.
В некоторых сетях мы даже обнаружили структуры до 11 измерений.”
Как отмечают специалисты, каждый нейрон внутри нашего мозга способен соединяться с соседним, определенным образом формируя объект со сложными связями. Интересно, что чем больше нейронов присоединяется к группе, тем больше измерений добавляется к объекту.
Используя алгебраическую топологию, ученые смогли смоделировать структуру внутри виртуального мозга, сгенерированную с помощью компьютеров. После этого ученые провели эксперименты на реальной ткани мозга, чтобы проверить результаты.
После того, как ученые добавили стимул (раздражитель) в виртуальную ткань мозга, они обнаружили, что группы постепенно собираются в более большие измерения. Они обнаружили, что между этими группами были пустоты или полости.
Ran Levi из Абердинского университета, рассказал WIRED:
“Появление высокоразмерных полостей, когда мозг обрабатывает информацию, означает, что нейроны в сети реагируют на стимулы (раздражители) чрезвычайно организованно.
Как будто мозг реагирует на стимул (раздражитель), строя, а затем разрушая башню из многомерных блоков, начиная с стержней (1D), затем досок (2D), затем кубов (3D), а затем более сложной геометрии с 4D, 5D и т. д. Прогресс активности деятельности мозга напоминает многомерный песчаный замок, который материализуется из песка, а затем распадается.”
В то время как трехмерные формы имеют высоту, ширину и глубину, объекты, обнаруженные экспертами в новом исследовании, не могут быть описаны в трехмерном измерении в нашем мире, но математики, используют для их описания, 5, 6, 7 и до 11 измерений.
Профессор Cees van Leeuwen из Ku Leuven, Бельгия, рассказал Wired:
“За пределами физики высокоразмерные пространства часто используются для описания сложных структур данных или условий систем, например, состояния динамической системы в пространстве состояний.
Пространство – это просто объединение всех степеней свободы, которые имеет система, и ее состояние описывает ценности, которые фактически принимают эти степени свободы”.
Исследование опубликовано в Frontiers in Computational Neuroscience.
Источник:
http://protivkart.org/main/127...
Многомерная Вселенная скрывается внутри вашей головы
По ЭБИГЕЙЛ БЕОЛЛ
Понедельник 12 Июнь 2017
Модель из проекта Blue Brain описывает мозг как составленный из "многомерных" геометрических структур и пространств
Ткани сложных структур в нашем мозгу может быть ключом к пониманию того, как этот орган работает, согласно новому исследованию. Это может даже дать ответ на загадки, как, где наши воспоминания хранятся.
Мозг человека является одной из самых сложных структур в природе, и мы еще далеки от полного понимания того, как он работает. Теперь, группа исследователей из голубой мозг проект приближает нас к этой цели с помощью сложных компьютерных моделей.
Его последняя модель описывает мозг как составленный из "многомерных" геометрических структур и пространств.
"Мы нашли мир, который никогда не представляли, - сказал нейробиолог Генри Маркрам, директор проекта "голубой мозг" и профессор EPFL в Лозанне, Швейцария.
"Десятки миллионов этих объектов даже в небольшом пятнышке мозга, в семи измерениях. В некоторых сетях мы даже нашли структуры до одиннадцати измерений."
Структуры форма, когда группа нейронов - клеток, которые передают сигналы в мозг - образует то, что называется кликой. Каждый нейрон соединяется с каждым другим нейроном в группе определенным образом, чтобы сформировать новый объект.
Чем больше нейронов находится в клике, тем выше "размерность" объекта.
Важно понимать, что эти структуры не существуют в пространстве более чем в трех измерениях. Только математика, используемая для их описания, использует более трех измерений.
” За пределами физики многомерные пространства часто используются для описания сложных структур данных или условий систем, например, состояние динамической системы в пространстве состояний",-сказал профессор Cees van Leeuwen, из ku наукой Leuven, Бельгия, и рецензент статьи, сказал WIRED.
"Пространство - это просто объединение всех степеней свободы, которые есть у системы, и ее состояние описывает значения, которые эти степени свободы фактически предполагают.”
"Развитие активности через мозг напоминает многомерный замок, который материализуется из песка, а затем распадается"
РАН Леви, Абердинский Университет
“Когда вы берете сложную сеть, как мозг, вы пытаетесь связать с ней некоторые знакомые объекты, чтобы вы могли попытаться понять, что она делает", - сказал Леви из Абердинского университета, который работал над бумагой, сказал WIRED. "Без него все, что вы видите, это беспорядок "деревьев", т. е. нейроны, стреляющие в то, что, по-видимому, является случайными.
"Мы взяли сложную структуру мозговой сети и сопоставили ее с этой вселенной. таким образом, подбирая очень точно определенные высокомерные объекты, которые дают нам ключ к пониманию структуры и функции.”
Команда использовала математическую ветвь, называемую алгебраической топологией, для моделирования этих структур в виртуальном мозге, сгенерированном с помощью компьютера. Затем были проведены эксперименты на реальной ткани мозга, чтобы проверить результаты.
Когда исследователи добавили стимул в виртуальную ткань мозга, собирались клики все более высоких размеров. Между этими кликами были отверстия, или полости.
"Появление высокоразмерных полостей, когда мозг обрабатывает информацию, означает, что нейроны в сети реагируют на раздражители чрезвычайно организованно", - сказал Леви.
"Это как если бы мозг реагировал на стимул, строя, затем, разрушая башню из многомерных блоков, начиная с стержней (1D), затем доски (2D), затем кубики (3D), а затем более сложные геометрии с 4D, 5D и т.д. Прогрессирование активности через мозг напоминает многомерное sandcastle, которое материализуется из песка, а затем распадается."
Следующим шагом будет увидеть, какую практическую роль эти структуры играют в мозге. Например, неврология также изо всех сил пытается найти, где мозг хранит свои воспоминания,и отверстия могут быть решением.
"Они могут" скрываться "в объемных полостях",-предполагает Маркрам.
Эти исследования публикуются в границы в вычислительной Нейробиологии.
Источник:
https://www.wired.co.uk/articl...
Человеческий мозг может создавать структуры в 11 измерениях
"Мы нашли мир, который мы никогда не представляли."
СИГНЕ ДИН 21 апр 2018
В прошлом году нейробиологи использовали классическую математику совершенно по-новому, чтобы вглядываться в структуру нашего мозга.
Они обнаружили, что мозг полон многомерных геометрических структур, работающих в 11 измерениях.
Мы привыкли думать о мире с трехмерной точки зрения, так что это может показаться немного сложным, но результаты этого исследования могут стать следующим важным шагом в понимании структуры человеческого мозга-самой сложной структуры, которую мы знаем.
Эта модель мозга был подготовлен группой ученых из синего мозгового проекта- швейцарской научно-исследовательской инициативы, посвященные созданию суперкомпьютера с питанием от реконструкции человеческого мозга.
Команда используется алгебраическая топология, раздел математики, используемое для описания свойств объектов и пространства, независимо от того, как они меняют форму.
Они обнаружили, что группы нейронов соединяются в "клики", и что количество нейронов в клике приведет к его размеру как высокоразмерного геометрического объекта (математическая концепция, а не пространственно-временная).
"Мы нашли мир, который мы никогда не думал," сказал ведущий исследователь, нейробиолог Генри Маркрам из ЕПФЛ института в Швейцарии.
"Десятки миллионов этих объектов даже в небольшом пятнышке мозга, в семи измерениях. В некоторых сетях мы даже нашли структуры до 11 размеров."
Просто чтобы быть ясным-это не так, как вы думаете о пространственных измерениях (наша Вселенная имеет три пространственных измерения плюс одно измерение времени), вместо этого она ссылается на то, как исследователи смотрели на нейронные клики, чтобы определить, насколько они связаны.
"Сети часто анализируются с точки зрения групп узлов, которые все ко всем связаны, известный как cliques. Количество нейронов в клика определяет его размер, или более формально, его размера," исследователи пояснили в газете.
Человеческий мозг, по оценкам ошеломляющие 86 миллиардов нейронов, с несколько соединений из каждой ячейки лямки в каждом возможном направлении, образуя обширные сотовой сети, что каким-то образом делает нас способными мысли и сознания.
С таким огромным количеством связей для работы, неудивительно, что мы до сих пор не имеем полного представления о том, как работает нейронная сеть мозга.
Но математическая структура, построенная командой, на один шаг приближает нас к одному дню, имея цифровую модель мозга.
Для выполнения математических тестов, команда использовали детальную модель неокортекса синий мозговой проект команды, опубликованные в 2015 году.
Считается, что неокортекс является самой недавно эволюционировавшей частью нашего мозга, и той, которая участвует в некоторых наших функциях высшего порядка, таких как познание и сенсорное восприятие.
После разработки своей математической структуры и тестирования ее на некоторых виртуальных стимулах, команда также подтвердила свои результаты на реальной ткани мозга у крыс.
По мнению исследователей, алгебраическая топология предоставляет математические инструменты для детализации нейронной сети как в крупном плане на уровне отдельных нейронов, так и в большем масштабе структуры мозга в целом.
Соединяя эти два уровня, исследователи могли различать высокоразмерные геометрические структуры в мозге, образованные коллекциями тесно связанных нейронов (клик) и пустых пространств (полостей) между ними.
"Мы обнаружили удивительно большое количество и разнообразие многомерных направлены клика и полостей, которые не были замечены прежде в нейронных сетях, либо биологической или искусственной," команда пишет в исследовании.
"Алгебраическая топология-это как телескоп и микроскоп одновременно", - сказал один из команды, математик Кэтрин Гесс из ЕПФЛ.
"Он может приближаться к сетям, чтобы найти скрытые структуры, деревья в лесу, и видеть пустые пространства, поляны, все в то же время."
Эти просветления или полости, по-видимому, критически важны для функции мозга. Когда исследователи дали стимул их виртуальной ткани мозга, они увидели, что нейроны реагируют на него высоко организованным образом.
"Это как если бы мозг реагирует на раздражитель на дом [и] затем сносящий башню многомерных блоков, начиная с тягами (1Д), затем доски (2Д), затем кубики (3Д), а затем более сложных геометрий с 4Д, 5Д и т. д.", - сказал один из команды, математик побежал Леви из Университета Абердина в Шотландии.
"Развитие активности через мозг напоминает многомерный замок, который материализуется из песка, а затем распадается."
Эти результаты дают дразнящую новую картину того, как мозг обрабатывает информацию, но исследователи указывают, что еще не ясно, что делает клики и полости формируются в их весьма конкретных способов.
И потребуется больше работы, чтобы определить, как сложность этих многомерных геометрических форм, формируемых нашими нейронами, коррелирует со сложностью различных когнитивных задач.
Но это, безусловно, не последнее, что мы услышим о том, что алгебраическая топология может дать нам этот самый таинственный из человеческих органов-мозг.
Исследование было опубликовано в границы вычислительной Нейронауки.
Версия этой истории была впервые опубликована в июне 2017 года.
Источник:
Оценили 19 человек
33 кармы