也许你不知道瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的一项研究（前段时间发表在 计算神经科学前沿) 揭示了人类大脑结构最多可运行 11 个维度。
“我们发现了一个我们从未想象过的多维世界，”神经科学家解释道 亨利·马克拉姆，蓝脑项目（进行这项研究）的主任，洛桑联邦理工学院教授。
大脑内部的多维宇宙
这些图像试图传达一些超出想象的东西：一个多维结构和地点的领域。左边是新皮质部分的数字复制品，这是大脑最先进的区域。形状范围从 1 维到 7 维甚至更多。中心的“黑洞”象征着多维空间或空洞的复合体。
在这项研究中，研究人员发现，此类空腔中包含的神经元网络提供了神经结构和功能之间缺失的联系。
“即使在大脑的一个小点上，也有数亿个这样的物体，多达七个维度。我们在一些网络中发现了多达十一维的结构，”马克拉姆说。
数学还不够
根据这些对人脑的研究，传统的数学观点是不可持续且无效的。 “通常应用于网络研究的数学无法检测我们现在清楚看到的多维结构，”马克拉姆透露。
相反，科学家决定使用代数拓扑。它是使用抽象代数工具研究拓扑空间的数学分支。在这项研究中，蓝脑计划的科学家得到了数学家的协助 凯瑟琳·赫斯 洛桑联邦理工学院 冉列维 来自阿伯丁大学。
“代数拓扑就像望远镜和显微镜一样。它可以放大网络以揭示以前无法检测到的结构。简而言之，在隐喻的森林中，你既可以看到树木，也可以看到空地（空地）”赫斯教授补充道。
多维人脑可以创建多达 11 个维度的结构
科学家们发现，当一组神经元（在大脑中传递信号的细胞）形成一种称为“神经元”的物质时，大脑结构就形成了。 集团. 每个神经元都唯一地连接到组中的每个其他神经元，从而创建一个新对象。 一个团中的神经元越多， 物体的“尺寸”越大.
科学家们能够在计算机的帮助下构建虚拟大脑，然后使用代数拓扑对其结构进行建模。然后他们对真实的脑组织进行了实验以证实这一发现。研究人员通过向虚拟大脑添加刺激，发现了派系之间的空洞。
“当大脑处理信息时，每个多维空腔的出现意味着网络中的神经元以一种极其有组织的方式对刺激做出反应，”莱维解释道。
就好像大脑通过建造然后夷平一座多维块塔来对刺激做出反应，从杆（1D）开始，然后是木板（2D），然后是立方体（3D），然后是更复杂的几何形状（4D、5D等） 。大脑活动的进展就像一座多维沙堡，从沙子中显现出来，然后又解体。
冉列维 ，阿伯丁大学。
人类大脑的新数据为人类大脑如何处理信息提供了前所未有的洞察力。
我们今天在哪里？
这一划时代的发现有力地推动了大脑功能的研究。新冠疫情减缓了其中一些研究的速度，但有关“多维”大脑的问题仍然悬而未决。科学家们表示，目前还不清楚派系和空洞是如何以高度特定的方式形成的。
新的研究（也以日益有效的人工智能为指导）将能够帮助科学家解开这个谜团及其带来的谜团。例如，神经科学最大的谜团之一：大脑“存储”记忆的地方。 “也许就在多维空腔中，”马克拉姆总结道。
