Επιστήμονες από την Ελβετία, μαζί με ειδικούς της IBM, κατάφεραν να ανακαλύψουν δομές στον ανθρώπινο εγκέφαλο που υπάρχουν όχι μόνο σε τέσσερις ή πέντε διαστάσεις, αλλά και σε έντεκα διαστάσεις. Χρησιμοποιώντας τέτοιες πολυδιάστατες δομές, ο εγκέφαλός μας επεξεργάζεται τις εισερχόμενες πληροφορίες.

Εμπειρογνώμονες από το Ελβετικό Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο στη Λωζάνη και τους συναδέλφους τους στο IBM έχουν μοντελοποιήσει τον ανθρώπινο εγκέφαλο για περισσότερο από μια δεκαετία. Το 2015 κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα μοντέλο ενός μικρού κομματιού ενός ευαίσθητου εγκεφαλικού συστήματος, ο όγκος του οποίου δεν υπερβαίνει τα 0,3 mm³. Τέτοιες λειτουργικές μονάδες ονομάζονται στήλες neocortex, και σε αυτές οι συνάψεις μεταξύ νευρώνων είναι πολύ ισχυρότερες από ότι με νευρώνες εκτός αυτής της περιοχής. Για να δημιουργήσουν το μοντέλο, οι ερευνητές έπρεπε να διερευνήσουν και να περιγράψουν οκτώ εκατομμύρια συνδέσεις μεταξύ νευρικών κυττάρων και να καταγράψουν τη δραστηριότητα 14 νευρώνων.

Για να περιγράψουν το σχήμα μιας στήλης, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αποτελέσματα που είχαν ληφθεί πριν από αρκετά χρόνια και πρόσφατα ανακαλυφθέντα σχήματα. Και βρήκαν κάτι πιο κοντά στην επιστημονική φαντασία. Οι ερευνητές μπόρεσαν να ανακαλύψουν δομές στον εγκέφαλο που υπάρχουν στην 4η ή την 5η διάσταση, μερικές ήδη από την 11η.

Είναι προφανές ότι το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να δει αυτές τις δομές. Ανακαλύφθηκαν χρησιμοποιώντας αλγεβρική τοπολογία, έναν κλάδο μαθηματικών των οποίων οι εξισώσεις καθιστούν δυνατή την περιγραφή αντικειμένων στο χώρο που υπάρχουν σε πολλές διαστάσεις.

Το δημοσιευμένο άρθρο μιλά για το σχηματισμό πολυδιάστατων δομών σε εκείνες τις περιπτώσεις όπου οι νευρώνες διασυνδέονται μεταξύ τους, με συγκεκριμένο τρόπο. Το σχήμα της ομαδοποίησής τους καθορίζεται από τη διάταξη των νευρώνων. Όσο περισσότερα νευρικά κύτταρα στη δομή, τόσο πιο περίπλοκο το σχήμα του.

Σύμφωνα με τον επικεφαλής του έργου Blue Brain νευρολόγος Henry Markram, υπάρχουν δεκάδες εκατομμύρια τέτοια πολυδιάστατα αντικείμενα σε ένα μικρό κομμάτι του εγκεφάλου. Η ανακάλυψη αυτών των πολυδιάστατων σχηματισμών εξηγεί γιατί ήταν τόσο δύσκολο να εξεταστεί ο εγκέφαλος και να δημιουργηθεί ένα μοντέλο μέχρι τώρα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μαθηματικά εργαλεία που δεν ήταν προσαρμοσμένα σε πολυδιάστατες δομές. Χάρη στον Ran Levi του Πανεπιστημίου του Aberdeen στη Σκωτία και την Kathryn Hess της Λωζάνης - δύο εμπειρογνώμονες τοπολογίας - έχουν τώρα την ευκαιρία να περιγράψουν πολυδιάστατες νευρικές δομές.

Αφού λάβει το ερέθισμα του ερεθίσματος, ο εγκέφαλος αρχίζει να χτίζει μια δομή που αποτελείται από κύβους, ράβδους και επιφάνειες και πιο σύνθετες πολυδιάστατες μονάδες. Καταρρέουν με τον ίδιο ρυθμό με τον οποίο κατασκευάζονται και όλες αυτές οι διαδικασίες προχωρούν σύμφωνα με αυστηρή σειρά.

Σήμερα, οι επιστήμονες έρχονται αντιμέτωποι με το ερώτημα εάν παρόμοιες νευρικές δομές σχετίζονται με την αποθήκευση πληροφοριών στις μνήμες μας και εάν η πολυπλοκότητά τους εξαρτάται από την πολυπλοκότητα των μελλοντικών εργασιών.