A svájci tudósoknak az IBM szakértőivel közösen sikerült olyan struktúrákat felfedezniük az emberi agyban, amelyek nemcsak négy-öt dimenzióban léteznek, hanem akár tizenegy dimenzióban is. Ilyen többdimenziós struktúrák segítségével agyunk feldolgozza a beérkező információkat.

A Lausanne-i Svájci Műszaki Egyetem szakértői és munkatársaik az IBM-től több mint tíz éve foglalkoznak az emberi agy modellezésével. 2015-ben sikerült modellt készíteniük az agy érzékeny rendszerének egy kis darabjáról, amelynek térfogata nem haladja meg a 0,3 mm-t³. Az ilyen funkcionális egységeket neokortikális oszlopoknak nevezzük, és bennük a neuronok közötti szinapszisok sokkal erősebbek, mint az ezen a területen kívüli neuronokban. A modell elkészítéséhez a tudósoknak nyolcmillió idegsejtek közötti kapcsolatot kellett megvizsgálniuk és leírniuk, és 14 000 neuron aktivitását kellett rögzíteniük.

Az egyetlen oszlop formájának leírására a tudósok több évvel ezelőtt szerzett eredményeket és újonnan felfedezett sémákat használtak. És elérkeztek valami sokkal inkább a sci-fihez; a kutatóknak sikerült olyan struktúrákat felfedezniük az agyban, amelyek a 4. vagy 5. dimenzióban léteznek, némelyik akár a 11. dimenzióban is.

Teljesen nyilvánvaló, hogy az emberi szem nem képes látni ezeket a struktúrákat. Az algebrai topológia segítségével fedezték fel őket, amely a matematika egy olyan ága, amelynek egyenletei lehetővé teszik olyan objektumok leírását a térben, amelyek több dimenzióban léteznek.

A megjelent cikkben elhangzik, hogy a többdimenziós struktúrák kialakulása olyan esetekben következik be, amikor az idegsejtek meghatározott módon kapcsolódnak egymáshoz. Csoportosításuk alakját a neuronok elrendezése határozza meg. Minél több idegsejt van egy szerkezetben, annál bonyolultabb az alakja.

A Blue Brain projekt vezetője, Henry Markram idegtudós szerint több tízmillió ilyen többdimenziós objektum található az agy egy kis darabjában. Ezeknek a többdimenziós struktúráknak a felfedezése megmagyarázza, miért volt eddig olyan problémás az agy tanulmányozása és modellezése.

A tudósok olyan matematikai eszközöket használtak, amelyeket nem alkalmaztak többdimenziós struktúrákhoz. Jelenleg Ran Levinek, a skóciai Aberdeeni Egyetemről és Kathryn Hess-nek Lausanne-ból – a topológia két szakértőjének – köszönhetően lehetőségük van többdimenziós neuronképződmények leírására.

A stimulációs inger fogadása után az agy kockákból, rudakból és lemezekből, valamint összetettebb többdimenziós egységekből összerakott szerkezetet kezd felépíteni. Ugyanolyan sebességgel morzsolódnak, mint ahogy épülnek, és mindezek a folyamatok szigorú rend szerint zajlanak.

Napjainkban a tudósok azzal a kérdéssel szembesülnek, hogy vajon a hasonló neuronális struktúrák összefüggésben állnak-e az információ tárolásával az emlékezetünkben, és bonyolultságuk függ-e az előttünk álló feladatok összetettségétől.