科學(xué)家破解意識之謎人腦或在11個維度上運行

2019-09-06 23:10:34

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供稿：網(wǎng)友

人的意識可能是宇宙中的最大謎題，雖然我們已可觸及到時間和空間的最初起源，但對人的意識如何產(chǎn)生，有著怎樣一種運行機(jī)制，幾乎還一無所知。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）神經(jīng)科學(xué)家亨利?馬克姆主持的藍(lán)腦計劃研究發(fā)現(xiàn)，雖然我們已習(xí)慣于從三維角度來看待世界，但我們的大腦卻充滿了多維的幾何結(jié)構(gòu)，甚至可能是在11個維度上運行。

人的大腦估計有驚人的860億個神經(jīng)元，這些神經(jīng)元在每個可能的方向互相連接，形成廣泛的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，以某種方式使我們有了思想和意識。為了破解意識從何而來，研究人員利用瑞士的超級計算機(jī)，用代數(shù)拓?fù)涞姆椒ǎ瑯?gòu)建了大腦皮層的詳細(xì)模型。

通過數(shù)學(xué)模型對虛擬刺激的反應(yīng)測試，以及對老鼠大腦的實際測試，研究人員可以在單個神經(jīng)元細(xì)胞及整個大腦結(jié)構(gòu)上來辨識神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)在大腦中存在著不同種類和巨大數(shù)量的高維幾何結(jié)構(gòu)，由緊密連接的神經(jīng)元團(tuán)塊和它們之間的空白區(qū)域（空洞）組成。

這些團(tuán)塊或空洞似乎對大腦功能至關(guān)重要，當(dāng)研究人員給他們的虛擬大腦組織施加刺激時，他們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元以一種高度有組織性的方式對刺激作出了反應(yīng)。這意味著我們思考問題的時候，神經(jīng)元的團(tuán)塊會逐漸組合成更高維的結(jié)構(gòu)，形成高維的孔隙或空洞，團(tuán)塊中的神經(jīng)元越多，空洞的維度就越高，最高的時候可以達(dá)到11個維度。而整個過程總是遵循從低維到高維，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的順序，到最后轟然崩解。就像在沙灘上建一座城堡，從無到有，城堡越來越高，最后總又歸于平靜的沙灘。

看起來很熟悉不是？這和宇宙的大尺度纖維結(jié)構(gòu)如出一轍，星系和星系團(tuán)組成巨大的纖維狀結(jié)構(gòu)，中間是巨大的空洞。不久前的一項研究中，就發(fā)現(xiàn)我們的銀河系處于一個十億光年的巨大空洞里，我們是在宇宙寂寞的邊緣地帶，而不是熱鬧的群星廣場。

這項研究提供了大腦如何處理信息的新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們猜測神經(jīng)元結(jié)構(gòu)中的高維空洞可能是大腦存儲記憶的地方，但目前并不清楚這些團(tuán)塊和空洞是以怎樣的機(jī)制形成的，又是如何發(fā)揮作用的，還需進(jìn)行更多的研究來確定神經(jīng)元的多維結(jié)構(gòu)與復(fù)雜的意識之間的聯(lián)系。

這項研究發(fā)表在《計算神經(jīng)科學(xué)前沿》上。

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