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科學家破解意識之謎 人腦或在11個維度上運行

2019-09-06 23:10:34
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來源：轉載
供稿：網友
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生，有著怎樣一種運行機制，幾乎還一無所知。瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）神經科學家亨利?馬克姆主持的藍腦計劃研究發現，雖然我們已習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構，甚至可能是在11個維度上運行。



人的大腦估計有驚人的860億個神經元，這些神經元在每個可能的方向互相連接，形成廣泛的蜂窩網絡，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，用代數拓撲的方法，構建了大腦皮層的詳細模型。

通過數學模型對虛擬刺激的反應測試，以及對老鼠大腦的實際測試，研究人員可以在單個神經元細胞及整個大腦結構上來辨識神經網絡的細節，發現在大腦中存在著不同種類和巨大數量的高維幾何結構，由緊密連接的神經元團塊和它們之間的空白區域（空洞）組成。



這些團塊或空洞似乎對大腦功能至關重要，當研究人員給他們的虛擬大腦組織施加刺激時，他們發現神經元以一種高度有組織性的方式對刺激作出了反應。這意味著我們思考問題的時候，神經元的團塊會逐漸組合成更高維的結構，形成高維的孔隙或空洞，團塊中的神經元越多，空洞的維度就越高，最高的時候可以達到11個維度。而整個過程總是遵循從低維到高維，結構越來越復雜的順序，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構如出一轍，星系和星系團組成巨大的纖維狀結構，中間是巨大的空洞。不久前的一項研究中，就發現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現，科學家們猜測神經元結構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塊和空洞是以怎樣的機制形成的，又是如何發揮作用的，還需進行更多的研究來確定神經元的多維結構與復雜的意識之間的聯系。

這項研究發表在《計算神經科學前沿》上。

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