Descubren que nuestros cerebros pueden procesar el mundo en 11 dimensiones

By June 13, 2017NOTICIAS
Brain pathways

 

Los neurólogos han utilizado una rama clásica de las matemáticas de una manera totalmente nueva para mirar en la estructura de nuestro cerebro. Lo que han descubierto es que el cerebro está lleno de estructuras geométricas multidimensionales que funcionan en hasta 11 dimensiones.
Estamos acostumbrados a pensar en el mundo desde una perspectiva tridimensional, por lo que esto puede sonar un poco difícil, pero los resultados de este nuevo estudio podría ser el siguiente paso importante en la comprensión de la estructura del cerebro humano – la estructura más compleja.S

Sabemos que este último modelo cerebral fue producido por un equipo de investigadores del Blue Brain Project, una iniciativa de investigación suiza dedicada a la construcción de una reconstrucción del cerebro humano basada en supercomputadoras.

El equipo utilizó la topología algebraica, una rama de las matemáticas usada para describir las propiedades de los objetos y de los espacios sin importar cómo cambian forma. Encontraron que los grupos de neuronas conectan en “cliques”, y que el número de neuronas en una camarilla llevaría a su tamaño como objeto geométrico de alta dimensionalidad.

“Encontramos un mundo que nunca habíamos imaginado”, dice el investigador principal, el neurocientífico Henry Markram del instituto EPFL en Suiza. “Hay decenas de millones de estos objetos, incluso en una pequeña partícula del cerebro, a través de siete dimensiones. En algunas redes, incluso encontramos estructuras con hasta 11 dimensiones. “

MUCHO PODER PARA TRABAJAR

Se calcula que los cerebros humanos tienen 86 mil millones de neuronas asombrosas, con múltiples conexiones de cada tejido celular en todas las direcciones posibles, formando la vasta red celular que de alguna manera nos hace capaces de pensar y consciencia.

Con un número tan grande de conexiones con las que trabajar, no es de extrañar que aún no tengamos un conocimiento profundo de cómo funciona la red neuronal del cerebro. Pero el nuevo marco matemático construido por el equipo nos lleva un paso más cerca de un día con un modelo digital del cerebro.

Para realizar las pruebas matemáticas, el equipo utilizó un modelo detallado del neocórtex que el equipo del Blue Brain Project publicó en 2015. Se cree que el neocórtex es la parte evolucionada más recientemente de nuestro cerebro, y la que está involucrada en algunos de nuestros estudios de nivel superior, Funciones de orden como cognición y percepción sensorial.

Después de desarrollar su marco matemático y probarlo en algunos estímulos virtuales, el equipo también confirmó sus resultados en tejido cerebral real en ratas.

Según los investigadores, la topología algebraica proporciona herramientas matemáticas para discernir los detalles de la red neuronal tanto en una visión cercana al nivel de las neuronas individuales, como en una escala más grande de la estructura cerebral como un todo.

Al conectar estos dos niveles, los investigadores pudieron discernir estructuras geométricas de gran dimensión en el cerebro, formadas por colecciones de neuronas estrechamente conectadas (cliques) y los espacios vacíos (cavidades) entre ellos.

“Encontramos un número notablemente elevado y variedad de cliques y cavidades dirigidas de alta dimensionalidad, que no se habían visto antes en las redes neuronales, ya sea biológicas o artificiales”, escribe el equipo en el estudio.

“La topología algebraica es como un telescopio y un microscopio al mismo tiempo”, dice uno de los miembros del equipo, la matemática Kathryn Hess de EPFL.

“Puede hacer zoom en las redes para encontrar estructuras ocultas, los árboles en el bosque, y ver los espacios vacíos, los claros, todo al mismo tiempo”.

Esas clarificaciones o cavidades parecen ser críticamente importantes para la función cerebral. Cuando los investigadores dieron a su tejido cerebral virtual un estímulo, vieron que las neuronas reaccionaban a él de una manera altamente organizada.

“La progresión de la actividad a través del cerebro se asemeja a un castillo de arena multidimensional que se materializa fuera de la arena y luego se desintegra”.