科学家破解意识之谜:人脑或在11个维度上运行

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科技传媒网 科技媒体 2017-06-18 11:48

人的意识可能是宇宙中的最大谜题,虽然我们已可触及到时间和空间的最初起源,但对人的意识如何产生,有着怎样一种运行机制,几乎还一无所知。瑞士洛桑联邦理工学

  人的意识可能是宇宙中的最大谜题,虽然我们已可触及到时间和空间的最初起源,但对人的意识如何产生,有着怎样一种运行机制,几乎还一无所知。瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)神经科学家亨利·马克姆主持的蓝脑计划研究发现,虽然我们已习惯于从三维角度来看待世界,但我们的大脑却充满了多维的几何结构,甚至可能是在11个维度上运行。

科学家破解意识之谜:人脑或在11个维度上运行

  人的大脑估计有惊人的860亿个神经元,这些神经元在每个可能的方向互相连接,形成广泛的蜂窝网络,以某种方式使我们有了思想和意识。为了破解意识从何而来,研究人员利用瑞士的超级计算机,用代数拓扑的方法,构建了大脑皮层的详细模型。

  通过数学模型对虚拟刺激的反应测试,以及对老鼠大脑的实际测试,研究人员可以在单个神经元细胞及整个大脑结构上来辨识神经网络的细节,发现在大脑中存在着不同种类和巨大数量的高维几何结构,由紧密连接的神经元团块和它们之间的空白区域(空洞)组成。

科学家破解意识之谜:人脑或在11个维度上运行

  这些团块或空洞似乎对大脑功能至关重要,当研究人员给他们的虚拟大脑组织施加刺激时,他们发现神经元以一种高度有组织性的方式对刺激作出了反应。这意味着我们思考问题的时候,神经元的团块会逐渐组合成更高维的结构,形成高维的孔隙或空洞,团块中的神经元越多,空洞的维度就越高,最高的时候可以达到11个维度。而整个过程总是遵循从低维到高维,结构越来越复杂的顺序,到最后轰然崩解。就像在沙滩上建一座城堡,从无到有,城堡越来越高,最后总又归于平静的沙滩。

科学家破解意识之谜:人脑或在11个维度上运行

  看起来很熟悉不是?这和宇宙的大尺度纤维结构如出一辙,星系和星系团组成巨大的纤维状结构,中间是巨大的空洞。不久前的一项研究中,就发现我们的银河系处于一个十亿光年的巨大空洞里,我们是在宇宙寂寞的边缘地带,而不是热闹的群星广场。

科学家破解意识之谜:人脑或在11个维度上运行

  这项研究提供了大脑如何处理信息的新发现,科学家们猜测神经元结构中的高维空洞可能是大脑存储记忆的地方,但目前并不清楚这些团块和空洞是以怎样的机制形成的,又是如何发挥作用的,还需进行更多的研究来确定神经元的多维结构与复杂的意识之间的联系。

  这项研究发表在《计算神经科学前沿》上。

本文链接:http://www.itmsc.cn/archives/view-179370-1.html
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(责任编辑:夏喧)

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