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破译意识之谜,人脑可以11维工作!

由瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的神经科学家 Henry Markham 领导的 Blue Brain 项目发现,尽管我们习惯于从 3D 视角看世界,但大脑却没有。我们的充满了多维几何结构


甚至人类的大脑也可以在 11 个维度上进行操作。

人脑是一个复杂的多尺度结构,分子、细胞和神经元共存。它可以建模为一个多层网络,称为大脑连接池。相邻的神经元连接形成局部结构,不同的局部结构形成连接来执行认知功能。

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人脑估计有大约 860 亿个神经元。为了破译意识的来源,研究人员使用了一台瑞士超级计算机并使用代数拓扑构建了大脑皮层的详细模型。

通过测试数学模型对虚拟刺激的反应并检查小鼠大脑的真实情况,研究人员能够确定单个神经元上神经网络的细节。和整个大脑结构。同时发现,大脑中有不同类型的高能活动,由三维几何结构组成——紧密连接的神经元簇和现有区域。它们之间的空间(空腔)。

这些空白区域似乎对大脑功能很重要。当研究人员将刺激应用于他们的虚拟脑组织时,他们发现神经元以高度有组织的方式对刺激做出反应。这意味着当我们思考问题时,神经元簇将逐渐合并成更高维的结构,形成高度的孔或空隙。

簇中的神经元越多,间隙的大小就越大,可达到的最高限制是 11 维。整个过程始终遵循从低到高的顺序,结构会越来越复杂,最终崩溃。就像在沙滩上建一座城堡,城堡越来越高,最终会自己倒塌。

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这和宇宙的大尺度丝状结构完全一样,星系和星系团形成一个巨大的丝状结构,中间有一个巨大的洞。在最近的一项研究中,我们发现我们的银河系位于一个直径 10 亿光年的巨大洞内。

这项研究提供了关于大脑如何处理信息的新发现。科学家推测,神经元结构中的高维间隙可能是大脑存储记忆的地方,但尚不清楚这些块和间隙是如何形成的。它是如何工作的,因此需要进一步的研究来确定神经元的多维结构与复杂意识之间的联系。

人脑与宇宙的相互作用是完全不同的,但是在显微镜和望远镜的观察下,关于神经网络和宇宙网络的相似性,已经有很多观察和猜想。

研究人员借助该方法,基于对脑组织的光学显微镜观察和高分辨率宇宙物质网络成像,定量分析了这两个因素之间的相似性。网络分析。

首先,大脑网络和宇宙网络在规模上存在巨大差异,只是在特定规模上相似。现在认为大脑神经网络由数百亿个神经元组成。目前在宇宙晶格中观测到的星系数量超过1000亿个。

此外,在大脑的神经网络和宇宙的网络中,只有少量的物质构成了网络。星系间有大量巨大的空洞,其中大约 70% 的质量是由暗物质组成的。

在作为生物器官的人脑中,最重要的成分是水,在人脑中,神经细胞仅占25%,而水约占75%。至此,“头上有水”是有一定科学依据的。

在宇宙中,高密度星系团占主导地位,而在人脑中,特别是在神经网络中,神经纤维会产生小的均匀图案。然而,当研究人员提高显微镜的放大倍数时,他们能够在脑切片中看到与宇宙网的一些相似之处。




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