Un estudio liderado por el Blue Brain Project ha revelado nuevos y fascinantes detalles sobre la complejidad del cerebro humano: las estructuras del cerebro humano operan en hasta 11 dimensiones.
«Encontramos un mundo que nunca habíamos imaginado. Hay decenas de millones de estos objetos, incluso en una pequeña partícula del cerebro, en siete dimensiones. En algunas redes, incluso encontramos estructuras con hasta once dimensiones», explicó el neurocientífico Henry Markram, director del Proyecto Blue Brain y profesor de la EPFL en Lausana, Suiza.
Al estudiar el cerebro humano, los investigadores descubrieron que los puntos de vista matemáticos tradicionales eran ineficaces y, por tanto, no aplicables. En cambio, los científicos decidieron dar una topología algebraica.
«Las matemáticas generalmente aplicadas al estudio de redes no pueden detectar las estructuras y espacios de alta dimensión que ahora vemos claramente», reveló Markram.
La topología algebraica es una rama de las matemáticas que utiliza herramientas del álgebra abstracta para estudiar espacios topológicos.
Los científicos del Proyecto Blue Brain contaron con la ayuda de los matemáticos Kathryn Hess de EPFL y Ran Levi de la Universidad de Aberdeen para aplicar esta disciplina en su nuevo estudio.
«La topología algebraica es como un telescopio y un microscopio al mismo tiempo y puede acercarse a las redes para encontrar estructuras ocultas, como árboles en un bosque, y ver los espacios vacíos, los claros, todo al mismo tiempo», explicó el profesor Hess. .
Los científicos han descubierto que las estructuras dentro del cerebro se crean cuando un grupo de neuronas (las células que transmiten señales en el cerebro) forman algo llamado «clic». Cada neurona está conectada a todas las demás neuronas del grupo de una manera única, creando un nuevo objeto. Cuantas más neuronas haya en un clic, mayor será el número de dimensiones del objeto.
La topografía algebraica ha permitido a los científicos modelar las estructuras dentro de un cerebro virtual, creado con la ayuda de supercomputadoras.
Al agregar estímulos al cerebro virtual, los investigadores descubrieron que se juntaban clics de dimensiones progresivamente mayores. Además, los científicos descubrieron la formación de cavidades entre los grupos.
En la imagen de arriba vemos a la izquierda 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 de representar estructuras que van desde 1 dimensión hasta 11 dimensiones. El «agujero negro» en el centro se utiliza para simbolizar un complejo de espacios multidimensionales.
«La aparición de cavidades de alta dimensión cuando el cerebro procesa información significa que las neuronas de la red reaccionan a los estímulos de una manera extremadamente organizada. Es como si el cerebro reaccionara a un estímulo construyendo y luego destruyendo una torre de bloques multidimensionales. , comenzando con varillas (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 asemeja a un castillo de arena multidimensional que se materializa a partir de la arena y luego se desintegra», explicó Levi.
Nuevos datos sobre el cerebro humano ofrecen una visión sin precedentes de cómo el cerebro humano procesa la información.
Sin embargo, los científicos dijeron que aún no está claro cómo los clics y las cavidades crean sus formas tan específicas.
El nuevo estudio podría eventualmente ayudar a los científicos a descubrir uno de los mayores misterios de la neurociencia: ¿dónde almacena el cerebro sus recuerdos?
«Pueden estar escondidos en cavidades de grandes dimensiones», concluyó Markram.
