کشف دانشمندان: مغز انسان ساختارهایی در 11 بعد می سازد؛
تحقیقات نوین دانشمندان به این نتیجه رسیده است که مغز انسان ساختارهای نورونی مولتی دیمنشن (چندین بعدی) می سازد.
نوشته پاول رتنر
۱۴ ژوئن ۲۰۱۷
مغز انسان هنوز هم با پیچیدگی های فوق العاده اش ما را شگفت زده می کند. مطالعات نوینی که دانش عصب شناسی را با ریاضیات آمیخته است به این نتیجه رسیده است که مغز ما در حین پردازش اطلاعات ساختارهای نورونی تا ۱۱ بعد ایجاد می کند. منظور آنها از «بعد»، فضاهای انتزاعی ریاضیاتی است، و نه قلمروهای فیزیکی دیگر. با این حال، به گفته هنری مارکرام، مدیر پروژه بلو برین “مغز آبی” که به این کشف دست یافته است، محققان “جهانی که هیچ گاه تصورش را نمی کردیم را کشف کردند”.
هدف پروژه بلو برین که پایگاهش در سوئیس است، آفرینش دیجیتالی یک شبیه سازی «دارای جزئیات بیولوژیک» از مغز انسان است. هدف دانشمندان از آفرینش مغزهای دیجیتالی با سطح بی سابقه ای از اطلاعات بیولوژیک، پیشبرد درک ما از پیچیدگی خارق العاده مغز انسان است، که از حدود ۸۶ میلیارد نورون برخوردار است.
برای به دست آوردن یک دید دقیق تر از نحوه عملکرد این شبکه بسیار عظیم در ساختن افکار و اعمال ما، دانشمندان ابرکامپیوترها و نیز یک شاخه خاص ریاضیات را به کار گرفتند. این تیم، تحقیقات کنونی شان را بر اساس مدل دیجیتالی نئوکورتکسی که در سال ۲۰۱۵ به اتمام رسانده بودند پایه گذاری کردند. آنان نحوه پاسخ گویی این نئوکورتکس دیجیتالی را با بهره گیری از توپولوژی نظام علم جبر مورد بررسی قرار دادند. این امر به آنها این امکان را داد که متوجه شوند که مغز ما دائما اشکال و فضاهای هندسی بسیار پیچیده مولتی دیمنشنال می سازد که شبیه “قلعه های شنی” هستند.
بدون استفاده از توپولوژی جبر، که شاخه ای از ریاضیات است که برای توصیف سیستم هایی با هر چند دیمنشن (بعد) استفاده می شود، تصویرسازی شبکه مولتی دیمنشنال غیر ممکن بود.
با به کار گیری این روش ریاضیاتی نوین، محققان قادر بودند سازمان یافتگی بسیار بالای الگوهای نورون ها که پیش از این «آشفته» به نظر می رسید را، ببینند.
به گفته کاترین هس، مؤلف این مطالعات، «توپولوژی جبر، در آن واحد هم مانند تلسکوپ و هم میکروسکوپ عمل می کند: می تواند روی شبکه ها زوم کند تا ساختارهای پنهان را بیابد- درختان داخل جنگل را- و در عین حال می‌تواند فضاهای خالی را، و زمین های صاف را ببیند».
دانشمندان نخست آزمایشاتی بر روی بافت مغزی مجازی که ساخته بودند انجام دادند، و سپس نتایج را از طریق انجام همان مطالعات بر روی بافت مغزی موشها، به تأیید رساندند.
نورون های مجازی هنگامی که تحریک می شوند یک دسته تشکیل می دهند، و هر نورونی به نورون دیگر به نحوی متصل می شود که یک شیء هندسی خاص تشکیل می شود. تعداد زیادی نورون باعث اضافه شدن ابعاد بیشتر می شود، که گاهی اوقات تا ۱۱ بعد مشاهده می شود. این ساختارها حول یک چاله بالابعدی که محققان “حفره” می نامند سامان پیدا می کنند. پس از آنکه مغز اطلاعات را پردازش می کند، هم دسته و هم حفره ناپدید می شوند.
چپ: کپی دیجیتال یک بخش از نئوکورتکس، تکامل یافته ترین بخش مغز. راست: اشکالی با اندازه ها و هندسه های مختلف که نمایانگر ساختارهای از یک بعد تا ۷ بعد و بیشتر هستند. “سیاهچاله” در وسط، نمادی از مجتمع فضاهای مولتی دیمنشنال، همان حفره ها، است.
محقق رن لوی جزئیات این فرایند را شرح داده است:
“ظاهر شدن حفره های بالابعدی در زمانی که مغز اطلاعاتی را پردازش می کند، به این معناست که نورون های داخل شبکه به روشی بی نهایت سازمان یافته به محرک ها واکنش نشان می دهند. درست مثل این است که مغز در پاسخ به یک محرک یک برج متشکل از بلوک های مولتی دیمنشنال می سازد و سپس آن را ویران می کند، و برای این ساخت و ساز از میله ها (یک بعدی)، تخته ها (دو بعدی)، مکعب ها (سه بعدی)، و سپس هندسه های پیچیده تر چهار، پنج بعدی و بالاتر استفاده می کند. پیشرفت عملیات ها در مغز شبیه تجسم یافتن یک قلعه شنی است که از دل شن ها سر بر آورد و سپس فرو بپاشد.”
کاترین هس در مصاحبه با نیوزویک شرح داده است که “اهمیت این کشف در این است که به ما اجازه می دهد یکی از اسرار بنیادین علم نورولوژی و عصب شناسی را درک کنیم، یعنی اتصال میان ساختار مغز، و نحوه پردازش اطلاعات توسط مغز.”
دانشمندان به دنبال آن هستند که از توپولوژی جبر برای مطالعه نقش “پلاستیسیتی” یا انعطاف پذیری استفاده کنند، که عبارت است از فرایند تقویت و تضعیف اتصالات نورونی در زمان تحریک، که قسمت کلیدی نحوه یادگیری مغز را تشکیل می دهد. محققان کاربرد دیگر یافته های این مطالعه را در بررسی هوش انسانی، و تشکیل خاطرات می بینند.
این تحقیق در ژورنال the Frontiers in Computational Neuroscience
منتشر شده است.
🌐 منبع:
https://bigthink.com/paul-ratner/our-brains-think-in-11-dimensions-discover-scientists
🌐ترجمه در سایت اتحاد نور🌐
https://www.etehadenoor.com/?p=4161
