Wissenschaftlern aus der Schweiz ist es gemeinsam mit IBM-Experten gelungen, Strukturen im menschlichen Gehirn zu entdecken, die nicht nur in vier oder fünf Dimensionen, sondern sogar in elf Dimensionen existieren. Mit solchen mehrdimensionalen Strukturen verarbeitet unser Gehirn eingehende Informationen.

Experten der Schweizerischen Technischen Universität in Lausanne und ihre IBM Kollegen modellieren seit mehr als einem Jahrzehnt das menschliche Gehirn. 2015 gelang es ihnen, ein Modell eines kleinen Teils eines empfindlichen Gehirnsystems zu erstellen, dessen Volumen 0,3 mm nicht überschreitet³. Solche funktionellen Einheiten werden Neocortex-Säulen genannt, und in ihnen sind die Synapsen zwischen Neuronen weitaus stärker als bei Neuronen außerhalb dieser Region. Um das Modell zu erstellen, mussten die Forscher acht Millionen Verbindungen zwischen Nervenzellen untersuchen und beschreiben und die Aktivität von 14 Neuronen aufzeichnen.

Um die Form einer einzelnen Säule zu beschreiben, verwendeten die Forscher Ergebnisse, die vor einigen Jahren erhalten wurden, und neu entdeckte Schemata. Und sie haben sich etwas ausgedacht, das der Science-Fiction näher kommt. Forscher konnten Strukturen im Gehirn entdecken, die in der 4. oder 5. Dimension existieren, einige bereits in der 11 ..

Es ist ziemlich offensichtlich, dass das menschliche Auge diese Strukturen nicht sehen kann. Sie wurden mithilfe der algebraischen Topologie entdeckt, einem Zweig der Mathematik, dessen Gleichungen es ermöglichen, Objekte im Raum zu beschreiben, die in mehreren Dimensionen existieren.

Der veröffentlichte Artikel spricht über die Bildung mehrdimensionaler Strukturen in solchen Fällen, in denen Neuronen auf spezifische Weise miteinander verbunden sind. Die Form ihrer Gruppierung wird durch die Anordnung der Neuronen bestimmt. Je mehr Nervenzellen sich in der Struktur befinden, desto komplexer ist ihre Form.

Laut dem Leiter des Blue Brain-Projekts, dem Neurologen Henry Markram, befinden sich in einem kleinen Teil des Gehirns zig Millionen solcher mehrdimensionaler Objekte. Die Entdeckung dieser mehrdimensionalen Formationen erklärt, warum es bisher so schwierig war, das Gehirn zu untersuchen und ein Modell zu erstellen.

Die Forscher verwendeten mathematische Werkzeuge, die nicht an mehrdimensionale Strukturen angepasst waren. Dank Ran Levi von der University of Aberdeen in Schottland und Kathryn Hess aus Lausanne - zwei Topologieexperten - haben sie nun die Möglichkeit, mehrdimensionale neuronale Strukturen zu beschreiben.

Nach dem Empfang des Reizreizes beginnt das Gehirn, eine Struktur aufzubauen, die aus Würfeln, Stäben und Oberflächen und komplexeren mehrdimensionalen Einheiten besteht. Sie fallen mit der gleichen Geschwindigkeit auseinander, mit der sie gebaut werden, und alle diese Prozesse verlaufen in strenger Reihenfolge.

Heute stehen Wissenschaftler vor der Frage, ob ähnliche neuronale Strukturen mit der Speicherung von Informationen in unseren Erinnerungen zusammenhängen und ob ihre Komplexität von der Komplexität der bevorstehenden Aufgaben abhängt.