Το πολυδιάστατο σύμπαν που κρύβεται στον ανθρώπινο εγκέφαλο. The multi-dimensional universe hiding inside your head

The image attempts to illustrate something that cannot be imaged — a universe of multi-dimensional structures and spaces. On the left is a digital copy of a part of the neocortex, the most evolved part of the brain. On the right are shapes of different sizes and geometries in an attempt to represent structures ranging from 1 dimension to 7 dimensions and beyond. The “black-hole” in the middle is used to symbolize a complex of multi-dimensional spaces, or cavities. Researchers at Blue Brain Project report groups of neurons bound into such cavities provide the missing link between neural structure and function, in their new study published in Frontiers in Computational Neuroscience. Credit: Blue Brain Project

Ο άνθρωπος, σύμφωνα με τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, έχει την ικανότητα να κατανοεί τον κόσμο σε τέσσερις διαστάσεις, τρεις του χώρου, δηλαδή μήκος, πλάτος, ύψος, και μία του χρόνου. Τουλάχιστον έτσι πιστεύαμε μέχρι σήμερα. Ωστόσο, σύμφωνα με νέα επιστημονική έρευνα, οι δομές του εγκεφάλου μας είναι πολύ περισσότερο πολύπλοκες και αντιλαμβάνονται το περιβάλλον και τον κόσμο με έως και 11 διαστάσεις.

Ο ισχυρισμός των επιστημόνων του ελβετικού προγράμματος Blue Brain Project, με επικεφαλής τον κορυφαίου νευροεπιστήμονα καθηγητή Χένρι Μάρκραμ της Ελβετικής Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λωζάννης (EPFL), χρησιμοποίησαν πρωτότυπα μαθηματικά, δηλαδή μια αλγεβρική τοπολογία με τρόπο που δεν είχε ποτέ έως τώρα χρησιμοποιηθεί στη νευροεπιστήμη και στόχο έχει να φωτίσει τα πιο βαθιά αρχιτεκτονικά μυστικά του εγκεφάλου.

Στη σχετική ανακοίνωση στο περιοδικό υπολογιστικής νευροεπιστήμης «Frontiers in Computational Neuroscience» οι επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι αποκάλυψαν ένα σύμπαν πολυδιάστατων γεωμετρικών δομών μέσα στα δίκτυα του εγκεφάλου.

Αυτές οι δομές πολλών διαστάσεων εμφανίζονται όταν κάθε νευρώνας συνδέεται με άλλους με τέτοιο τρόπο που δημιουργείται ένα ιδιόμορφο γεωμετρικό αντικείμενο. Όσο περισσότεροι νευρώνες εμπλέκονται μαζί στην ίδια «κλίκα» τόσο αυξάνονται οι διαστάσεις αυτού του γεωμετρικού αντικειμένου.

A model from the Blue Brain Project describes the brain as being made up of ‘multi-dimensional’ geometrical structures and spaces. Credit: stockdevil / iStock

«Βρήκαμε έναν κόσμο που ποτέ δεν είχαμε φανταστεί. Υπάρχουν δεκάδες εκατομμύρια τέτοια αντικείμενα ακόμη και σε μια μικρή κουκκίδα του εγκεφάλου, έχοντας έως επτά διαστάσεις. Σε μερικά εγκεφαλικά δίκτυα, βρήκαμε δομές ακόμη και με 11 διαστάσεις», δήλωσε ο καθηγητής Μάρκραμ.

Όπως είπε, αυτό πιθανώς εξηγεί γιατί είναι τόσο δύσκολο να καταλάβει κανείς τον εγκέφαλο.

Η νέα αποκάλυψη κατέστη εφικτή χάρη στη συνεργασία των νευροεπιστημόνων με μαθηματικούς οι οποίοι ειδικεύονται στην αλγεβρική τοπολογία, ένα κλάδο των μαθηματικών που περιγράφει συστήματα με οποιονδήποτε αριθμό διαστάσεων.

Είναι προφανές ότι, αν ο άνθρωπος δυσκολεύεται αφάνταστα να «πιάσει» τον κόσμο των τεσσάρων διαστάσεων του Αϊνστάιν (το συνεχές του χωροχρόνου), κόσμοι με περισσότερες διαστάσεις γίνονται υπερβολικά πολύπλοκοι ακόμη και για την πιο δυνατή φαντασία.

Στο πλαίσιο της νέας μελέτης, έγιναν με τη βοήθεια της αλγεβρικής τοπολογίας πολλαπλά τεστ στον ψηφιακό εγκεφαλικό ιστό, τα οποία έδειξαν ότι οι πολυδιάστατες δομές του εγκεφάλου που ανακαλύφθηκαν, αποκλείεται να δημιουργήθηκαν κατά τύχη.

Μετά τα σχετικά πειράματα σε πραγματικό εγκεφαλικό ιστό στο EPFL, επιβεβαιώθηκε ότι ο εγκέφαλος συνεχώς «ανακαλωδιώνεται» στη διάρκεια της ανάπτυξής του για να δημιουργήσει ένα δίκτυο με όσο γίνεται περισσότερες δομές που έχουν πολλές διαστάσεις.

Καθώς επί χρόνια οι νευροεπιστήμονες πασχίζουν να βρουν πού ο εγκέφαλος αποθηκεύει τις αναμνήσεις του, σύμφωνα με τον καθηγητή Μάρκραμ, «αυτές μπορεί τελικά να κρύβονται σε κοιλότητες ανάμεσα στις ανώτερες διαστάσεις».

Πηγές: www.efsyn.gr  – www.wired.co.uk