Οι νευροεπιστήμονες χρησιμοποίησαν έναν κλασικό μαθηματικό κλάδο, με εντελώς διαφορετικό τρόπο για να μελετήσουν τη δομή του εγκεφάλου μας.
Αυτό που ανακάλυψαν είναι ότι ο εγκέφαλος είναι γεμάτος πολυδιάστατες γεωμετρικές δομές που λειτουργούν σε ως και 11 διαστάσεις.
Είμαστε συνηθισμένοι να σκεφτόμαστε τον κόσμο από μια προοπτική τριών διαστάσεων, οπότε αυτό μπορεί να ακούγεται λίγο περίεργο, όμως τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης θα μπορούσαν να είναι το επόμενο σημαντικό βήμα στην κατανόηση του περιεχομένου του ανθρώπινου εγκεφάλου, του πιο πολύπλοκου οργάνου που γνωρίζουμε.
Αυτό το εγκεφαλικό μοντέλο δημιουργήθηκε από μια ομάδα ερευνητών από το πρόγραμμα Blue Brain Project, μια Ελβετική ερευνητική πρωτοβουλία στοχευμένη στην οικοδόμηση μίας υπερ-τεχνολογικής ανασυγκρότησης του ανθρώπινου εγκεφάλου.
Η ομάδα χρησιμοποίησε την αλγεβρική τοπολογία, έναν κλάδο των μαθηματικών που χρησιμοποιείται για να περιγράψει ιδιότητες αντικειμένων και χώρων, ανεξάρτητα από το πώς αλλάζουν σχήμα.
Βρήκαν ότι οι ομάδες των νευρώνων συνδέονται σε «cliques» (κλίκες) και ότι ο αριθμός των νευρώνων σε μια κλίκα μεταφράζεται στο μέγεθος του ως ένα γεωμετρικό αντικείμενο μεγάλης διαστάσεως (μια μαθηματική διαστασιακή αντίληψη, όχι μια χωροχρονική).
Βρήκαμε έναν κόσμο που δεν είχαμε ποτέ φανταστεί, δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής, νευροεπιστήμονας Henry Markram από το ινστιτούτο EPFL στην Ελβετία. Υπάρχουν δεκάδες εκατομμύρια αυτών των στοιχείων ακόμη και σε ένα μικρό σημείο του εγκεφάλου, μέχρι και σε επτά διαστάσεις. Σε μερικά δίκτυα βρήκαμε, έως και σε 11 διαστάσεις.
Για να είμαστε ξεκάθαροι: αυτό που βρέθηκε στην έρευνα, δεν αφορά τις χωρικές διαστάσεις (το σύμπαν μας έχει τρεις χωρικές διαστάσεις συν μια χρονική διάσταση), αλλά αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές εξέτασαν τις νευρωνικές κλίκες για να καθορίσουν τη σχέση τους.
Τα δίκτυα του εγκεφάλου αναλύονται συχνά με όρους ομάδων κόμβων οι οποίοι είναι όλοι συνδεδεμένοι, γνωστοί ως cliques. Ο αριθμός των νευρώνων σε μια κλίκα καθορίζει το μέγεθός του ή πιο τυπικά τη διάστασή του, εξηγούν οι ερευνητές στην έρευνα.
Οι ανθρώπινοι εγκέφαλοι εκτιμάται ότι έχουν έναν εντυπωσιακό αριθμό 86 δισεκατομμυρίων νευρώνων, με πολλαπλές συνδέσεις από κάθε κυψέλη σε κάθε δυνατή κατεύθυνση, σχηματίζοντας το τεράστιο κυψελοειδές δίκτυο το οποίο με κάποιο τρόπο, που ακόμη δεν γνωρίζουμε ακριβώς πώς, μας καθιστά ικανό για σκέψη και συνείδηση.
Έχοντας ένα τέτοιο τεράστιο αριθμό συνδέσεων με τους οποίους μπορούμε να λειτουργήσουμε, δεν είναι περίεργο που δεν έχουμε ακόμα μια λεπτομερή κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του νευρωνικού δικτύου του εγκεφάλου.
Όμως, το μαθηματικό πλαίσιο που δημιουργήθηκε από την ερευνητική ομάδα, μας φέρνει ένα βήμα πιο κοντά σε μια μέρα που θα έχουμε ένα ψηφιακό μοντέλο εγκεφάλου.
Τα ευρήματα παρέχουν μια εντυπωσιακή νέα εικόνα του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τις πληροφορίες, όμως οι ερευνητές επισημαίνουν ότι δεν είναι ακόμη σαφές τι κάνει τις κλίκες και τις κοιλότητες να λειτουργούν με πολύ συγκεκριμένους τρόπους.
Και θα χρειαστεί περισσότερη δουλειά για να καθοριστεί πώς η πολυπλοκότητα αυτών των πολυδιάστατων γεωμετρικών σχημάτων που σχηματίζονται από τους νευρώνες μας, συσχετίζεται με την πολυπλοκότητα των διαφόρων γνωστικών καθηκόντων.
Έρευνα: Cliques of Neurons Bound into Cavities Provide a Missing Link between Structure and Function
Απόδοση - Επιμέλεια: PsychologyNow.gr
Πηγή
