Científicos revelan un universo multidimensional dentro del cerebro

Científicos han descubierto que el cerebro humano puede crear estructuras en hasta 11 dimensiones. Un estudio publicado en Frontiers in Computational Neuroscience reveló que las estructuras del cerebro humano operan hasta en 11 dimensiones .

Dirigidos por el Proyecto Blue Brain, los científicos descubrieron nuevos detalles fascinantes sobre la complejidad del cerebro humano.

“Encontramos un mundo que nunca habíamos imaginado”, explicó el neurocientífico Henry Markram , director del Proyecto Blue Brain y profesor de la EPFL en Lausana, Suiza.

Un universo de estructuras multidimensionales dentro del cerebro.

cerebro multidimensional
Image Credit: Blue Brain Project

La imagen intenta ilustrar algo que no se puede visualizar: un universo de estructuras y espacios multidimensionales. A la izquierda hay una copia digital de una parte del neocórtex, la parte más evolucionada del cerebro. A la derecha hay formas de diferentes tamaños y geometrías en un intento por representar estructuras que van desde 1 dimensión a 7 dimensiones y más. El “agujero negro” en el medio se utiliza para simbolizar un complejo de espacios multidimensionales, o cavidades.

Investigadores del Blue Brain Project informan que los grupos de neuronas enlazadas a tales cavidades proporcionan el eslabón perdido entre la estructura y la función neuronal, en su nuevo estudio publicado en Frontiers in Computational Neuroscience.

“Hay decenas de millones de estos objetos, incluso en una pequeña mota del cerebro, hasta siete dimensiones. En algunas redes, incluso encontramos estructuras con hasta once dimensiones”, agregó Markram.

Al estudiar el cerebro humano, los investigadores descubrieron que los puntos de vista matemáticos tradicionales no eran aplicables e ineficaces.

“Las matemáticas que generalmente se aplican a las redes de estudio no pueden detectar las estructuras y espacios de alta dimensión que ahora vemos claramente”, reveló Markram.

En cambio, los científicos decidieron darle una oportunidad a la topología algebraica.

La topología algebraica es una rama de las matemáticas que utiliza herramientas del álgebra abstracta para estudiar espacios topológicos.

Cerebro, matemáticas y topología algebraica

Los científicos del Proyecto Blue Brain fueron asistidos por los matemáticos Kathryn Hess de EPFL y Ran Levi de la Universidad de Aberdeen en la aplicación de esta disciplina en su nuevo estudio.

“ La topología algebraica es como un telescopio y un microscopio al mismo tiempo. “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”, explicó el profesor Hess.

El cerebro humano puede crear estructuras en hasta 11 dimensiones.

Los científicos descubrieron que las estructuras internas del cerebro se crean cuando un grupo de neuronas (células que transmiten señales en el cerebro) forman algo que se conoce como una camarilla (clique) . Cada neurona está conectada a todas las demás neuronas en el grupo de una manera única, creando un nuevo objeto. Cuantas más neuronas hay en una camarilla, más alta es la “dimensión” del objeto .

La topografía algebraica permitió a los científicos modelar las estructuras dentro de un cerebro virtual, creado con la ayuda de computadoras. Luego llevaron a cabo experimentos en tejido cerebral real, para verificar sus resultados.

Al agregar estímulos en el cerebro virtual, los investigadores encontraron que se agruparon grupos de dimensiones MÁS ALTAS progresivamente. Además, entre las camarillas, los científicos descubrieron cavidades.

“La aparición de cavidades de alta dimensión cuando el cerebro está procesando información significa que las neuronas en la red reaccionan a los estímulos de una manera extremadamente organizada”, explicó Levi.

“Es como si el cerebro reaccionara a un estímulo construyendo y arrasando una torre de bloques multidimensionales, comenzando con barras (1D), luego tablas (2D), luego cubos (3D) y luego geometrías más complejas con 4D, 5D, etc.”

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

Nueva visión del cerebro humano

Los nuevos datos sobre el cerebro humano ofrecen una visión sin precedentes de cómo el cerebro humano procesa la información.

Sin embargo, los científicos han dicho que aún no está claro cómo se forman las camarillas y las cavidades en sus formas altamente específicas.

El nuevo estudio podría eventualmente ayudar a los científicos a descubrir uno de los mayores misterios de la neurociencia: dónde el cerebro “almacena” sus recuerdos.

“Pueden estar ‘escondidos’ en cavidades de alta dimensión”, concluyó Markram.

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