Cientistas descobrem um Universo Multidimensional dentro do cérebro

Cientistas descobriram que o Cérebro Humano pode criar estruturas em até 11 dimensões.

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Crédito: Blue Brain Project
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Um estudo publicado no Frontiers in Computational Neuroscience revelou que as estruturas do cérebro humano operam em até 11 dimensões.

Conduzido pelo Blue Brain Project, os cientistas descobriram novos detalhes fascinantes sobre a complexidade do cérebro humano.

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“Encontramos um mundo que nunca havíamos imaginado”, explicou o neurocientista Henry Markram, diretor do Blue Brain Project e professor da EPFL em Lausanne, na Suíça.

“Há dezenas de milhões desses objetos, mesmo em uma pequena partícula do cérebro, através de sete dimensões. Em algumas redes, até encontramos estruturas com até onze dimensões”, acrescentou Markram.

Ao estudar o cérebro humano, os pesquisadores descobriram que as visões matemáticas tradicionais eram ineficazes e, por isso, não eram aplicáveis.

“A matemática geralmente aplicada para estudar redes não consegue detectar as estruturas e espaços de alta dimensão que agora vemos claramente”, revelou Markram.

Em vez disso, os cientistas decidiram dar uma topologia algébrica.

A topologia algébrica é um ramo da matemática que utiliza ferramentas da álgebra abstrata para estudar espaços topológicos.

Os cientistas do Projeto Blue Brain foram auxiliados pelos matemáticos Kathryn Hess, da EPFL e Ran Levi, da Universidade de Aberdeen, na aplicação desta disciplina em seu novo estudo.

“A topologia algébrica é como um telescópio e um microscópio ao mesmo tempo. Ele pode ampliar as redes para encontrar estruturas ocultas – como árvores em uma floresta – e ver os espaços vazios – as clareiras – tudo ao mesmo tempo ”, explicou o professor Hess.

A imagem tenta ilustrar algo que não pode ser imaginado – um universo de estruturas e espaços multidimensionais. À esquerda, uma cópia digital de uma parte do neocórtex, a parte mais evoluída do cérebro. À direita estão formas de tamanhos e geometrias diferentes, na tentativa de representar estruturas que variam de 1 dimensão a 7 dimensões e além. O “buraco negro” no meio é usado para simbolizar um complexo de espaços multidimensionais, ou cavidades. Pesquisadores do Blue Brain Project relatam que grupos de neurônios ligados a essas cavidades fornecem o elo perdido entre a estrutura neural e a função, em seu novo estudo publicado no Frontiers in Computational Neuroscience.
Crédito: Blue Brain Project.

Os cientistas descobriram que as estruturas dentro do cérebro são criadas quando um grupo de neurônios – células que transmitem sinais no cérebro – formam algo chamado de ‘clique’. Cada neurônio está conectado a todos os outros neurônios do grupo de uma maneira única, criando um novo objeto. Quanto mais neurônios houver em um clique, maior será a “dimensão” do objeto.

A topografia algébrica permitiu que os cientistas modelassem as estruturas dentro de um cérebro virtual, criadas com a ajuda de computadores. Eles então realizaram experimentos em tecido cerebral real, a fim de verificar seus resultados.

Ao adicionar estímulos no cérebro virtual, os pesquisadores descobriram que cliques de dimensões progressivamente mais elevadas eram reunidos. Além disso, entre os grupos, os cientistas descobriram cavidades.

“O aparecimento de cavidades de alta dimensão quando o cérebro está processando informações significa que os neurônios da rede reagem aos estímulos de uma maneira extremamente organizada”, explicou Levi.

“É como se o cérebro reagisse a um estímulo construindo e depois destruindo uma torre de blocos multidimensionais, começando com hastes (1D), depois pranchas (2D), depois cubos (3D), e depois geometrias mais complexas com 4D, 5D, etc.”

“A progressão da atividade através do cérebro se assemelha a um castelo de areia multidimensional que se materializa a partir da areia e depois se desintegra”, acrescentou.

Os novos dados sobre o cérebro humano oferecem uma visão sem precedentes sobre como o cérebro humano processa informações.

No entanto, os cientistas disseram que ainda não está claro como os cliques e cavidades se formam em suas formas altamente específicas.

O novo estudo pode eventualmente ajudar os cientistas a descobrir um dos maiores mistérios da neurociência: onde o cérebro “armazena” suas memórias?

“Elas podem estar escondidas em cavidades de alta dimensão”, concluiu Markram.