一项新研究显示，人脑中错综交织的复杂结构也许是理解该器官运作原理的关键。它甚至有望解开记忆存储之所的谜团。
人脑是自然界中最复杂的结构之一，但我们距离对人脑的充分认识尚有一段距离。蓝脑计划的一组研究人员就使用复杂计算机模型，使我们距这个目标更近了一步。
按照该项目一个最新模型的描述，人脑是由“多维度的几何结构和空间”构成的。
“我们发现了一个始料未及的世界。”神经科学家亨利·马克拉姆（Henry Markram）说，他是蓝脑计划的负责人，也是瑞士洛桑联邦理工学院教授。
“在一颗微尘大小的脑组织中，这样的对象存在着几千万个，最高可构成七个维度。在一些网络中，我们还发现了最高11个维度的结构。”
一旦一组神经元——负责传输信号的脑细胞——形成神经元“团”（clique），这些结构就形成了，每个神经元都以特定方式，与团内其他神经元一一连接，以形成新的对象。
一个神经元团中的神经元越多，对象的“维度”就越多。
必须要强调，这些结构并不存在于三维以外的空间之内。超过三个维度的，其实是它们的数学描述。
“除物理学以外，高维度空间还常常被用来描述复杂的数据结构，或是系统状况，比如，状态空间内一个动态系统的状态。”该论文评审、比利时天主教鲁汶大学教授塞斯·冯·莱文（Cees van Leeuwen）说道。
“这个空间不过是系统具有的所有自由度的并集，其状态描述了这些自由度的实际取值。脑部活动的推进类似于一个多维度的沙堡：先是从沙子中逐渐成形，继而又解体。”
——冉·列维，阿伯丁大学
“面对像人脑这样的复杂网络，我们会把它与熟悉的对象联系起来，以便理解它的运作。”论文参与者、阿伯丁大学的冉·列维（Ran Levi）说。“否则，你只能看见一团乱麻，即看似随机的神经元放电现象。”
“我们拿到人脑网络的复杂结构，将其映射到我们的宇宙之中。这样就能提炼出精确定义的高维对象，并由此切入，以理解它的结构与功能。”
团队用到了一个名为“代数拓扑”的数学分支，以此在一个虚拟大脑内部，给这些结构建模，然后在真实脑组织中做实验，以验证结果。
当研究人员对虚拟脑组织施加刺激时，神经元团便开始形成，且维度越来越多。团与团之间存在着一些空洞，又称“空腔”。
“人脑在处理信息时会出现高维度空腔，这意味着，网络中的神经元对刺激的响应是极为井然有序的。”列维说。
“大脑响应刺激的方式，仿佛是在搭建一个多维块体组成的高塔，然后又将其推倒。从杆（一维）搭起，继而是木板（二维），再是方块（三维），接着是四维、五维等更加复杂的几何体。脑部活动的进程类似于一个多维度的沙堡：先是从沙子中逐渐成形，继而又解体。”
下一步是探究这些结构在人脑中扮演的实际角色。比如，神经科学中还有一个难解之谜：记忆究竟存于何处？而那些空腔可能是答案之一。
“它们也许就‘躲’在高维度的空腔内。”马克拉姆推测说。
该研究发表于《前沿计算神经科学》（Frontiers in Computational Neuroscience）期刊。
文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/HWFG4HIBd4Bm1__YXBNk.html