Çoğu insan için, dünyayı dört boyutta algılamak bile bir hayal gücü ürünüdür. Ancak; yeni bir araştırmada, beynin yapılarını, “11D’ye kadar algılayabildiği” keşfedildi. Beynin en derin mimari sırlarını açığa çıkaran, çığır açan bir çalışmadır.
Blue Brain Projesi’nden bir ekip, Cebirsel topolojiyi sinirbilimlerinde daha önce hiç kullanılmadığı şekilde kullanarak, beyin ağları içindeki çok boyutlu geometrik yapıların ve alanların evrelerini ortaya çıkardı.
Araştırmada açıklandığına göre her bir nöron; kesin bir geometrik nesne üreten, spesifik bir şekilde gruptaki diğer nörona bağlanır. Klonda ne kadar çok nöron varsa, geometrik cismin boyutu o kadar yüksektir.
İsviçre’nin Lozan kentinde bulunan EPFL‘de Öğretim Görevlisi Blue Brain Projesi Direktörü ve Nörobilimci Henry Markram, “Dünyada milyonlarca nesne, beynin bölümünde var ve yedi boyuta kadar uzanır. Bazı ağlarda, 11D’ye kadar olan yapıları bile bulduk “
Markram, beyni anlamanın bu kadar zor olmasının nedenini açıklıyor: “Genellikle ağları incelemek için uygulanan matematik, şimdi gördüğümüz yüksek boyutlu yapıları ve boşlukları algılayamaz.”
4D dünyaları hayal gücümüzü yansıtıyorsa; 5, 6 veya daha fazla boyuta sahip olan dünyalar çoğumuzun anlayacağı kadar karmaşık olacaktır. Cebirsel topoloji; sistemlerin herhangi bir boyutla tanımlanabildiği matematik dalıdır. Blue Brain Projesi’nde beyin ağlarının çalışmasına cebirsel topolojiyi de katan matematikçiler, EPFL’den Kathryn Hess ve Aberdeen Üniversitesi‘nden Ran Levi’ydır.
Hess, “Cebirsel topoloji aynı zamanda bir teleskop ve mikroskop gibidir, gizli yapıları bulmak için ağları büyütebilir. Örneğin; ormandaki ağaçları, boş alanları, onların açıklamalarını hepsini aynı anda görebilirsiniz”
Blue Brain, 2015’te neokorteksin bir parçasının (beynin en gelişmiş bölümü) duyularımızın, hareketlerimizin ve bilinçliliğimizin ilk dijital kopyasını yayınladı. Bu son araştırmada, cebirsel topolojiyi kullanarak, keşfedilen çok boyutlu beyin yapılarının, tesadüfen üretilemediğini göstermek için sanal beyin dokusunda birçok test gerçekleştirildi.
Deneyler daha sonra Lozan’da Blue Brain’in laboratuvarındaki gerçek beyin dokusu üzerinde gerçekleştirildi. Sanal dokuda daha önceki bulguların biyolojik açıdan önem taşıdığını teyit etti. Aynı zamanda beynin gelişimi boyunca, sürekli dolaştıkça birçok yüksek boyutlu yapıya sahip bir ağ oluşturduğunu öne sürdü.
“Boşluklar”
Sanal bir beyin dokusunu uyardıklarında, araştırmacıların “boşluklar” olarak adlandırdıkları yüksek boyutlu delikleri kapatmak için kademeli olarak daha yüksek boyuttaki klikleri anlık olarak bir araya getirdi.
Levi, “Beyin bilgi işlerken yüksek boyutlu boşlukların ortaya çıkması, ağdaki nöronların uyarılara son derece organize bir şekilde tepki verdiği anlamına geliyor. Sanki beyin bir çubukla (1D) başlayıp, tahta (2D), daha sonra küpler (3D) ve daha sonra 4D ile daha karmaşık geometrilerden, çok boyutlu bloklar kümesine kadar (5D) uyarana tepki gösteriyor. Aktivitenin beynin içinden ilerlemesi, kumdan somutlaşan ve daha sonra parçalanan çok boyutlu kum atmosferini andırıyor. “
Araştırmacıların şu anda sordukları en büyük soru: “Gerçekleştirebileceğimiz görevlerin karmaşıklığının beyin tarafından inşa edilebilen, çok boyutlu ‘kum kaleleri’ nin karmaşıklığına bağlı olup olmadığıdır.”
Sinirbilim de: “Beynin anılarını nerede sakladığını” bulmak için çabalıyor.
Markram, ” ’Yüksek boyutlu çukurlarda’ saklanıyor olabilirler” diye belirtiyor.
