3 de jul de 2017

Um universo multidimensional está escondido na sua cabeça


Um tecido de estruturas complexas em nosso cérebro pode ser a chave para entender como funciona esse órgão, de acordo com um novo estudo. Poderia mesmo fornecer uma resposta para mistérios, como onde nossas memórias são armazenadas.

O cérebro humano é uma das estruturas mais complexas da natureza, e ainda estamos muito longe de compreender plenamente como ele funciona. Agora, um grupo de pesquisadores do Blue Brain Project está nos aproximando desse objetivo usando modelos computacionais complexos.

Seu modelo mais recente descreve o cérebro como sendo constituído por estruturas e espaços geométricos “multidimensionais”.

“Encontramos um mundo que nunca tínhamos imaginado”, disse o neurocientista Henry Markram, diretor do Blue Brain Project e professor da EPFL em Lausanne, na Suíça. Ele disse:



Existem dezenas de milhões desses objetos, mesmo em uma pequena partícula do cérebro, através de sete dimensões. Em algumas redes, até encontramos estruturas com até onze dimensões.


As estruturas se formam quando um grupo de neurônios – células que transmitem sinais no cérebro – forma algo chamado de clique. Cada neurônio se conecta a todos os outros neurônios do grupo de forma específica, para formar um novo objeto.

Quanto mais neurônios existem em um grupo, maior a “dimensão” do objeto.

É importante compreender que essas estruturas não existem em mais de três dimensões no espaço. Somente as matemáticas usadas para descrevê-las usam mais de três dimensões.

O professor Cees van Leeuwen, da KU Leuven, Bélgica, e revisor do trabalho, disse ao WIRED:


Fora da física, os espaços de alta dimensão são freqüentemente usados ​​para descreverem estruturas de dados complexas ou condições de sistemas, por exemplo, o estado de um sistema dinâmico no espaço de estados.

O espaço é simplesmente a união de todos os graus de liberdade que o sistema possui, e seu estado descreve os valores que esses graus de liberdade estão realmente assumindo.

Ran Levi da Universidade de Aberdeen, que trabalhou no papel, disse:


Quando você olha para uma rede complexa como o cérebro, você tenta associar alguns objetos familiares a ele, para que possa tentar entender o que ele faz. Sem isso, tudo que você vê é uma bagunça de “árvores”, ou seja, neurônios disparando o que parecem ser padrões aleatórios.

O que fizemos foi que pegamos a complexa estrutura da rede do cérebro e mapeamos isso para este universo, escolhendo assim objetos de alta dimensão, definidos de forma muito precisa que nos dão uma chave para a compreensão de sua estrutura e função.

A equipe usou um ramo matemático chamado topologia algébrica para modelar essas estruturas dentro de um cérebro virtual, gerado através do uso de um computador. Experiências foram então realizadas no tecido cerebral real, para testar os resultados.

Quando os pesquisadores adicionaram um estímulo ao tecido cerebral virtual, reuniram-se grupos de dimensões progressivamente maiores. Entre esses cliques havia furos, ou cavidades.

Levi disse:

O aparecimento de cavidades de alta dimensão, quando o cérebro está processando informações, significa que os neurônios da rede reagem aos estímulos de forma extremamente organizada.


É como se o cérebro reagisse a um estímulo construindo e então demolindo uma torre de blocos multidimensionais, começando por hastes (1D), depois pranchas (2D), então cubos (3D) e geometrias mais complexas com 4D, 5D, etc. A progressão da atividade através do cérebro se assemelha a um castelo de areia multidimensional que se materializa fora da areia e depois se desintegra.

O próximo passo será ver o papel prático dessas estruturas no cérebro. Por exemplo, a neurociência também tem lutado para encontrar onde o cérebro armazena suas memórias, e os buracos podem ser uma solução.

“Eles podem estar” escondendo “em cavidades de alta dimensão”, especula Markram.

A pesquisa é publicada em Frontiers in Computational Neuroscience.

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