科学家发现证据表明人脑能创造11维结构

时间可以追溯到2017年，当时神经科学家利用数学的一个经典分支，以一种新的方式探索了人类大脑的结构。

他们发现我们的大脑充满了多维几何结构，这些结构可以延伸到11个维度。

以前，我们认为世界是三维的，所以这个发现听起来有点好玩，但是这项研究的结果已经成为理解人类大脑结构的重要一步，这是迄今为止我们所知道的最复杂的结构。

蓝脑是瑞士的一个研究机构。它的主要贡献是建立一个由超级计算机驱动的大脑模型。

该团队使用了一种叫做代数拓扑的数学分支，它主要用于描述物质的属性和空间，无论物体形状如何变化，描述都将保持客观和不受影响。

研究人员发现，一组神经元将与不同的“派系”相联系，属于同一“派系”的神经元将决定“派系”的大小，并将“派系”转化为高维几何结构，其中“维度”是一个数学概念，而不是时空概念。

“我们发现了一个我们从未想象过的世界，”神经科学家亨利·马克拉姆说，他是瑞士EPFL研究所的首席研究员。

“即使我们只探索大脑的一小部分，我们也能找到数千万个7维的高维结构，在一些神经网络中，我们甚至能找到11维的结构。”

需要声明的是，这里所指的维度不是公众所认为的空间维度。我们的宇宙在空间上是三维的，也有时间维度。这里的维度指的是研究人员看待神经元派别的方式，这反过来又决定了神经元之间的联系有多紧密。

在2017年发表的一篇文章中，研究人员解释道:“神经网络通常是基于完全相连的神经节点组来分析的，这些节点组是不同的派别。一个派系中神经元的数量决定了该派系的规模，或者更正式地说，神经元的数量决定了该派系的规模。”

据估计，人类大脑中的神经元数量已经达到惊人的860亿，每个细胞将形成一个连接网络，在每个可能的方向连接。这样形成的巨大细胞网络给了我们思考和感知事物的能力。

大脑中连接和合作的数量如此之大，难怪我们还没有彻底探索大脑的神经网络是如何工作的。

然而，研究小组建立的数学框架让我们离有朝一日开发数字人脑模型的目标又近了一步。

在数学测试中，研究小组使用了2015年蓝脑小组发布的新大脑皮层的详细模型。

新皮层被认为是人类大脑中新进化的部分，它控制着高级人类功能，如认知和感觉。

在开发了新皮层的数学框架并在虚拟刺激设备上进行实验后，研究小组确定了大鼠脑组织的实验结果。

据研究人员称，代数拓扑理论为识别神经网络的细节提供了一种工具。对这些细节的认识包括对单个神经元的密切观察和对人脑整体结构的研究。

综合考虑这两个结果后，研究者可以识别人脑中的高维几何结构。这种结构由紧密相连的神经元(分支)和间隙(腔)组成。

研究小组写道:“我们发现了大量不同类型的高维派系和空洞。有些是人工合成的，有些是由有机体自发形成的。在此之前，我们在神经网络中没有发现这些东西。

该研究小组的EPFL数学家凯瑟琳·赫斯认为代数拓扑既是望远镜又是显微镜。

“代数拓扑不仅可以扩大神经网络，帮助我们找到隐藏的结构，比如在森林里找到一棵树，还可以帮助我们看到*空间。”

这些空洞对大脑的功能非常重要。当研究人员给模拟的人脑组织一些刺激时，他们发现神经元对刺激的反应非常有组织。

苏格兰阿伯丁大学的数学家、团队研究员冉·利瓦伊说:“就像我们的大脑通过用多维砖块建造塔楼，然后把它们推倒在地来对刺激做出反应一样。”。首先我们建造一个柱子(一维)，然后我们建造一个木板(二维)，然后我们建造积木(三维)，当然我们也可以建造更复杂的四维和五维几何。"

“在这个过程中，大脑的活动水平就像建造一座多维的沙堡。随着活动水平的逐渐降低，沙堡逐渐瓦解。”

实验结果显示了大脑如何处理信息的微妙图景。研究人员还指出，我们不确定究竟是什么让神经元派别和空腔成为现在的样子。

此外，研究人员需要做更多的研究来探索这些多维几何图形是如何形成的，以及它们如何与各种复杂的认知任务相关联。

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译晴空燕，转载必须得到授权。