藍腦計劃在腦部網絡中發現11維幾何結構
大多數人很難理解四維世界，但一項新研究在大腦中發現了最高11維的結構，這是一項開創性的揭示大腦深層架構秘密的工作。
以一種從未被用於神經科學的方式利用代數拓撲，藍腦項目的研究團隊揭示了大腦網絡中具有多維幾何結構和空間的宇宙。
這項發表在計算神經科學前沿上的研究顯示，當一組神經元形成一個神經元簇時就會出現這種結構：每個神經元與團體中每個其他神經元以一種特定的方式連接，產生特定的幾何對象。簇中的神經元越多，幾何對象的維度也越高。
藍腦計劃主任、瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)教授、神經科學家Henry Markram説道：“我們發現了一個前所未料的世界。即使在大腦的一小塊中也存在數千萬這種對象，不僅限於7維。在某些網絡中，我們甚至發現了高達11維的結構。”
Markram認為這可能解釋了為什麼如此難以理解大腦。“通常應用於研究網絡的數學工具無法檢測高維結構和空間。”
如果4維世界已經超出想象，5維、6維或者更高維度就更難以理解了。這就是代數拓撲處理的對象：一個描述任意維度系統的數學分支。將代數拓撲引入藍腦項目腦部網絡研究中的數學家是來自EPFL的Kathryn Hess和來自英國阿伯丁大學的Ran Levi。
Hess解釋道：“代數拓撲同時類似於望遠鏡和顯微鏡，能放大網絡發現隱藏的結構——森林中的樹木，同時也能看到空白的空間。”
2015年，藍腦發表了首個新大腦皮質的數字拷貝，這是大腦中最進化的部位，是感覺、行動和意識所在。在這項最新研究中，利用代數拓撲，研究者在這個虛擬腦部組織上進行了多次測試來證實發現的多維腦部結構絕不會是偶然產生的。隨後在藍腦位於洛桑的操作教學實驗室進行了實際腦部組織實驗，證實早先在虛擬組織上的發現具有生物關聯，並還表明大腦在生長過程中會不斷重新連接以建立儘可能高維結構的網絡。
當研究者對虛擬腦部組織施加刺激，會有越來越高維度的神經元簇臨時組合起來，包圍着高維的空洞，研究者將這個空洞稱為腔。Levi説道：“大腦處理信息時高維腔的出現意味着網絡中的神經元以一種極度有組織的方式對刺激起反應。似乎大腦對刺激是通過建立然後抹除多維積木塔的方式做出反應的，從1維的條開始，然後是2維的板，3維的立方體，然後是更復雜的4維、5維等幾何形。這種遍佈大腦的活動進程就類似於從沙子具現化然後瓦解的多維沙塔。”
研究者目前正在探尋的大問題是我們能執行任務的複雜性是否依賴於大腦能建立的多維“沙塔”的複雜性。神經科學正在努力尋找大腦存儲記憶所在。Markram推測道：“記憶可能‘隱藏’在高維腔中。”