Una investigación innovadora encuentra que el cerebro humano crea estructuras neuronales multidimensionales.

El cerebro sigue sorprendiéndonos con su magnífica complejidad. Una investigación innovadora que combina la neurociencia con las matemáticas nos dice que nuestro cerebro crea estructuras neuronales con hasta 11 dimensiones cuando se procesa información. Por «dimensiones», significan espacios matemáticos abstractos, no otros reinos físicos. Aún así, los investigadores «dijo Henry Markram, director deBlue Brain Project, que hizo el descubrimiento.
El objetivo del Proyecto Cerebro Azul, que se basa en Suiza, es crear digitalmente una simulación «biológicamente insinuada» del cerebro humano. Al crear cerebros digitales con un nivel sin precedentes de información biológica, los investigadores pretenden mejorar nuestra comprensión del cerebro humano increíblemente intrincado, que tiene aproximadamente 86 millones de neuronas.
Para obtener una visión más clara de cómo se puede utilizar una red tan inmensa para formar nuestros pensamientos y acciones, los empleados utilizarán supercomputadoras y una rama peculiar de las matemáticas. El equipo basó su investigación actual en el modelo digital del neocórtex que finalizó en 2015. Probaron la forma en este neocórtex digital responde utilizando el sistema matemático de la topología algebraica. La determinación de que nuestro cerebro crea constantemente formas geométricas multidimensionales muy intrincadas y espacios que parecen «castillos de arena».
Sin utilizar la topología algebraica, una rama de las matemáticas que describe sistemas con cualquier número de dimensiones, era imposible visualizar la red multidimensional.

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Utilizando el novedoso enfoque matemático, los resultados se han encontrado patrones «caóticos» de neuronas.

«La topología algebraica es como un telescopio y un microscopio al mismo tiempo. Puede acercarse a las redes para encontrar estructuras ocultas y ver los espacios vacíos, los claros, todo al mismo tiempo», declaró el autor del estudio Kathryn Hess.
Los resultados de las pruebas en el tejido cerebral virtual que crearon y luego confirmaron los resultados de los mismos experimentos en el tejido cerebral real de ratas.

Cuando se estimulan, las neuronas virtuales forman una banda, con cada una de ellas está conectada a otra manera de ser un objeto geométrico específico. un agujero de alta dimensión que los investigadores denominaron una «cavidad». Después de que el cerebro procesó la información, la camarilla y la cavidad desaparecieron.

Izquierda: copia digital de una parte del neocórtex, la parte más evolucionada del cerebro. Derecha: formas de diferentes tamaños y geometrías que representan estructuras que van desde 1 dimensión a 7 dimensiones y más. El «agujero negro» en el centro simboliza un complejo de espacios multidimensionales, también conocidos como cavidades.
El investigador Ran Levi detalló cómo está funcionando este proceso:

La aparición de cavidades de alta dimensión cuando el cerebro está procesando información significa que las neuronas en la red reaccionan a los estímulos de una manera extremadamente organizada. Es como el cerebro reacciona a un estímulo construyendo y luego arrastrando una torre de dimensiones múltiples. bloques, comenzando con barras (1D), luego tablas (2D), luego cubos (3D) y luego geometrías más complejas con 4D, 5D, etc. La función de la actividad a través del cerebro se asemeja a un castillo de arena multidimensional que Se materializa a partir de La arena y luego se desintegra «.
La importancia del descubrimiento radica en permitirnos entender mejor «uno de los misterios fundamentales de la neurociencia: el vínculo entre la estructura del cerebro y la forma en que se procesa la información», explicó Kathryn Hess en una entrevista con Newsweek.
Los resultados de la búsqueda se basan en la topografía algebraica para estudiar el papel de la «plasticidad», que es el proceso de fortalecimiento y debilitamiento de las conexiones neuronales cuando se estima, un componente clave en la forma en que aprenden nuestros cerebros. Una aplicación adicional de sus hallazgos en el estudio de la inteligencia humana y la formación de recuerdos.

La investigación fue publicada en las Fronteras en Neurociencia Computacional.

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