Il cervello umano è un universo multidimensionale: la rivelazione di un team di scienziati svizzeri

Il cervello umano è un universo multidimensionale: la rivelazione di un team di scienziati svizzeri

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Pensare alla quarta dimensione è molto difficile per noi, ma sapevate che il nostro cervello è capace di costruire strutture neuronali sino a 11 dimensioni? Lo ha dimostrato una ricerca grazie all’utilizzo della topologia algebrica.

Il cervello umano possiede forme e strutture che possono raggiungere sino a undici dimensioni: questa la scoperta del progetto Blue Brain a cura di un team di ricercatori svizzeri. Applicando i principi della topologia algebrica, ramo della matematica che descrive i sistemi multidimensionali, sono state scoperte delle strutture e degli spazi geometrici multidimensionali nelle reti neuronali del cervello, rivelatosi molto più complesso di quanto sinora era stato ipotizzato. La struttura cerebrale umana si stima possa contenere in media 86 miliardi di neuroni: ogni cellula possiede differenti connessioni che si espandono in ogni direzione, trasmettendo segnali attraverso una rete cellulare incredibilmente estesa che ci consente di pensare, ragione ed aver coscienza.

Il gruppo di scienziati ha cercato di ricostruire dei modelli virtuali della struttura geometrica di queste connessioni neurali per comprendere come reagiscono di fronte ai vari stimoli e come si formano le strutture connesse fra loro per costituire un vero e proprio “universo” multidimensionale. Lo studio, diretto da Henry Markram, della École polytechnique fédérale de Lausanne (Epfl) in Svizzera, è stato pubblicato sulla rivista Frontiers in Computational Neuroscience. Il team di Markram ha esaminato per la prima volta il modo in cui una piccola porzione di tessuto cerebrale virtuale organizza un insieme di neuroni che si attivano: ognuno di questi va a comporre la struttura neurale generando un preciso oggetto geometrico. Più neuroni si raggruppano fra loro, più grandi saranno le dimensioni della struttura creata.

Come ha spiegato lo stesso Markram: “Abbiamo scoperto un mondo che non avremmo mai immaginato. Ci sono decine di milioni di questi oggetti anche in una piccolissima area del cervello, con strutture geometriche fino a 7 dimensioni. In alcune reti, abbiamo trovato strutture che raggiungono le 11 dimensioni”. Ogni neurone del nostro cervello ha la capacità di connettersi agli altri adiacenti secondo uno schema preciso, andando a formare un’architettura complessa: più neuroni si raggruppano a formare delle strutture, più dimensioni si creano all’interno di questa architettura cerebrale.

Ran Levi della Aberdeen University e Kathryn Hess del EPFL sono i due matematici che hanno collaborato al progetto Blue Brain impiegando la topologia algebrica per l’osservazione algebrica. Come hanno spiegato: “La topologia algebrica è come disporre di un microscopio e un telescopio contemporaneamente. Puoi ingrandire la rete neurale per vederne le strutture nascoste, come se fossero alberi nella foresta, e vedere gli spazi vuoti, ad esempio le radure, allo stesso tempo”.

I ricercatori avevano ottenuto risultati incoraggianti già nel 2015, in un progetto precedente, nel quale erano riusciti a realizzare la prima copia digitale di una sezione di neocorteccia, l’area del cervello più evoluta e nella quale risiedono la coscienza e le sensazioni. Stavolta invece il gruppo si è concentrato sul tessuto cerebrale virtuale per osservare la formazione di strutture multidimensionali, rivelatosi replicabile anche su tessuti cerebrali reali. Il nostro cervello è capace quindi di ricreare costantemente le reti neurali andando a formare più livelli.

Come ha spiegato Ran Levi: “La presenza di cavità ad alta dimensione quando il cervello sta elaborando informazioni indica che i neuroni della rete rispondono agli stimoli in maniera straordinariamente organizzata. È come se il cervello rispondesse ad un impulso costruendo poi una torre di blocchi multidimensionali, a partire da barre (1D), piastre (2D), cubi (3D) e poi geometrie più complesse a 4D, 5D o superiori. La progressione dell’attività nel cervello somiglia alla costruzione di castelli di sabbia multidimensionali che si materializzano dai singoli granelli aggregati tra loro per poi disintegrarsi”.

Secondo i ricercatori sarebbe proprio questa complessità multidimensionale a spiegare la complessità delle operazioni che il nostro cervello è capace di eseguire e dietro questo meccanismo di aggregazione di disintegrazione potrebbe nascondersi anche quello che consente di costruire la memoria. Un interessante punto di partenza per comprendere l’organo più affascinante e misterioso del nostro corpo.

Il Team di Breaknotizie

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