La Máquina Más Compleja, nuestro cerebro, no para de sorprendernos con su complejidad magnificente.
Una investigación revolucionaria que combina la neurociencia con la matemática ha desvelado que nuestro cerebro crea estructuras neurales de hasta 11 dimensiones cuando procesa información. Con ‘dimensiones’, se refieren a espacios matemáticos abstractos, no a otros reinos físicos. Como menciona Henry Markram, director del Blue Brain Project, quienes hicieron el descubrimiento: «hemos encontrado un mundo que nunca hubiésemos imaginado«.
El objetivo del Blue Brain Project, con sede en Suiza, es crear una simulación digital ‘biológicamente detallada’ del cerebro humano. Con la creación de cerebros digitales con un nivel de información biológica sin precedentes, los científicos quieren avanzar en el entendimiento del increíblemente intrincado cerebro humano y sus más de 86 billones de neuronas.
Para disponer de una visión más clara de cómo una red tan inmensa opera para formar nuestros pensamientos y nuestras acciones, los científicos han utilizado superordenadores y una rama bastante peculiar de la matemática.
El equipo basa su investigación actual en el modelo digital del neocórtex que llevó a cabo en 2015. Demostraron el modo en que este neocórtex digital respondía mediante el uso de la topología algebraica. Esto les permitió determinar que nuestro cerebro está creando constantemente formas geométricas multidimensionales y muy intrincadas, así como espacios que se parecen a castillos de arena.
Sin haber utilizado la topología algebraica, una rama de las matemáticas que describe sistemas con cualquier número de dimensiones, el visualizar una red multidimensional hubiese sido imposible.
Usando esta novedosa aproximación matemática, l@s investigador@s fueron capaces de ver un alto nivel de organización en lo que parecían patrones caóticos de neuronas.
«La topología algebraica es como un telescopio y un microscopio a la vez. Puede hacer zoom en las redes para encontrar estructuras escondidas (los árboles en el bosque) y ver los espacios vacíos (los claros) a la vez«, afirma una de las autoras del estudio Kathryn Hess.
L@s científic@s primero llevaron a cabo tests en el tejido cerebral virtual que crearon y confirmaron los resultados haciendo los mismos experimentos en tejido cerebral real de ratas.
Al ser estimuladas, las neuronas virtuales forman una ‘hermandad’, con cada neurona conectada a otra de modo que se forma un objeto geométrico específico. Un gran número de neuronas añadirá más dimensiones, que en algunos casos llegaron hasta 11. Las estructuras se organizan alrededor de un agujero de grandes dimensiones llamado una ‘cavidad’. Después que el cerebro procese la información, la hermandad y la cavidad se desvanecen.
Derecha: formas de diferentes medidas y geometrias que representan estructuras de 1 a 7 dimensiones y más. El «agujero negro» en el medio simboliza un complejo de espacios multidimensionales, llamados ‘cavidad’.
El investigador Ran Levi, nos detalla cómo funciona este proceso:
«La aparición de cavidades de ‘altas dimensiones’ cuando el cerebro procesa información significa que las neuronas de la red reaccionan a los estímulos de un modo extremadamente organizado. Es como si el cerebro reaccionara al estímulo construyendo y luego demoliendo una torre de bloques multi dimensionales, empezando por barras (1D), luego tablas (2D), luego cubos (3D), y luego geometrías más complejas e 4D, 5D, etc. La progresión de la actividad en el cerebro se parece un castillo de arena multidimensional que se materializa fuera de la arena para luego desintegrarse»
El significado del descubrimiento nos permitirá un mejor entendimiento de «uno de los misterios fundamentales de la neurociencia -el enlace entre la estructura del cerebro y cómo procesa la información«.
L@s científic@s tratan de usar la topología algebraica para estudiar el rol de la plasticidad, el proceso de fortalecer y debilitar conexiones neuranales al ser estimuladas, un componente clave de cómo nuestros cerebros aprenden. También ven aplicación de sus hallazgos en el estudio de la inteligencia humana y la formación de recuerdos.
La investigación se publicó en Frontiers in Computational Neuroscience.
Buen Martes!! 🙂
Artículo Original: «The Human Brain Builds Structures in 11 Dimensions, Discover Scientists» en Big Think
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