Nörobilimciler, beynimizin yapısını incelemek için yepyeni bir matematik dalı kullanarak, beynin 11 boyuta varan çok boyutlu geometrik yapılarla çalıştığını öngördüler. 3 boyutlu bir perspektiften düşünmek yerine, bu dokunun, en karmaşık modeli; süper-bilgisayar destekli bir yeniden inşa girişimi olan ”Blue Brain Project” ile yapılandırılmış, projede ise, nesne ve boşlukların özelliklerini tanımlayan cebirsel topoloji kullanılmıştı. Çalışmada, ”boyut” sözcüğü, uzay boyutlarını tanımlamıyor. Açıklanılmak istenilen şey; beyinde inşa edilen geometrik nesnelerin topolojik boyutlarının tanımlanmasıdır. Nöron grupları, yüksek boyut kavramını nöronal ağ içinde, hayal bile edemeyeceğimiz bir alem gibi gizlemektedir.
Görünen Evren’in üç mekansal boyutuna ek, bir de zaman boyutu varken, beynin her bir hücre ağından mümkün olan her yöne, çok sayıda bağlantı ile, bizi düşünce ve bilince sahip kılarak, büyük hücresel bir ağa bağlanan milyarlarca nöron ağının nasıl işlediği, oluşturulan matematiksel çerçevede, dijital neokorteksin ayrıntılı modeli kullanılarak ortaya çıkarılmaya çalışılmıştır. İnsan beyninde yaklaşık 100 milyar nöron bulunuyor. Bu nöronların her biri, ortalama 1000 bağlantı kuruyor ve bu da yaklaşık 1000 potansiyel sinaps anlamına geliyor.
Neokorteks, beynimizin en son evrimleşmiş kısmı, bilişsel ve duyusal algının üst düzey işlevlerinde yer alıyor. Cebirsel topoloji ise, bir mikroskop gibi, nöronal ağın ayrıntılarının geniş ölçekte değerlendirilmesinde kullanıldığında; beyindeki yüksek boyutlu geometrik yapıların, birbirine bağlı nöronlar ve aralarındaki boşluklar tarafından oluşturulduğu fark edildi.
Bu geometrik şekillerin karmaşıklığının, çeşitli bilişsel görevler ile nasıl ilişkili olduğunu belirlemek ve beyin ağlarında gizlenen gerçeğe değinmek için, matematiği yeni bir yöntemle kullanan bilim adamları, beynin çok boyutlu çalıştığını göstermiştir. Beynin minicik bir parçasında bazen 11 boyuta varan milyonlarca bu tip nesnelerden bulunuyor.
Böylece, beyin ağları içindeki boşluklarda; aslında çok boyutlu topolojik bir evren yer alıyor ve beynin en derin mimari sırları, ağların içinde gizlenmiş geometrik yapıların uzamlarını kapsıyor.
Her nöron, gruptaki diğer nöronlara kesin bir geometrik nesne üreten spesifik şekillerde bağlanmaktadır. Böylece, geometrik nesnenin boyutu yükselir. 4, 5, 6 veya daha fazla boyuttaki sistemleri tanımlayabilen bir matematik dalı olan cebirsel topoloji ile olguyu anlamak mümkündür, cebirsel topoloji, adeta nöronal ağlara zoom yapmaktadır.
”Beyin dokusunda, keşfedilen çok boyutlu beyin yapıları tesadüfen asla üretilemez” diyen araştırmacılar, bunu göstermek için önemli testler yapmışlardır.
Beyin, bilgi işlerken yüksek boyutlu boşluklar ortaya çıkar. Ağdaki nöronlar, uyaranlara son derece organize tepki verir. Beynin bir uyarıcıya verdiği tepkime ile, soyut geometrik nesneler oluşturduğu ve işlevsel ağların, kumdan kaleler gibi maddeleşip, sonradan diğer işlevler için çöküp dağıldığı görülür.
Beyin adeta, çok boyutlu bloklardan oluşan kuleler gibi, çubuklardan başlayıp, küplerle (3D) daha sonra (4D) devam ederek, daha karmaşık geometrileri yükseltebilir, 5 ve üstü gibi yüksek boyutlu boşluklar kurar. Anılarımız da bu türden boşluklarda gizleniyor olabilir.
Mavi Beyin Projesi’nin direktörü Henry Markram, “Hiç hayal etmediğimiz bir dünya bulduk” diyor. Projeye cebirsel topoloji uyumlayan matematikçiler ise, İsviçre Teknoloji Enstitüsü’nden Kathryn Hess ve Aberdeen Üniversitesi’nden Ran Levi’dir. Blue Brain tarafından oluşturulan süper bilgisayar tabanlı simülasyonlar ve yeniden yapılandırmalar, beynin çok seviyeli yapısı ile fonksiyonunu anlamak için yepyeni yaklaşımlar üzerinde çalışmaktadır.
İlgili video için:
