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La matematica svela la composizione del cervello: ha 11 dimensioni

Reti di neuroni "disegnano" figure geometriche uniche

La matematica svela la composizione del cervello: ha 11 dimensioni

ROMA - Che il cervello fosse il più complesso degli organi era noto da tempo, ma nessuno avrebbe potuto immaginare fino a che punto: le cellule nervose interagiscono fra loro formando strutture che possono avere due dimensioni come i piani, oppure tre come i cubi, fino a strutture a cinque, sei e perfino 11 dimensioni. Senza l’aiuto della matematica sarebbe stato impossibile scoprirlo. A descrivere questa architettura insospettabile alla base delle funzioni cognitive più complesse è il progetto Blue Brain, nato nel 2005 per iniziativa del Politecnico di Losanna e della Ibm per simulare il funzionamento del cervello umano.
Pubblicata sulla rivista Frontiers in Computational Neuroscience, la ricerca è coordinata da Henry Markram, direttore del progetto Blue Brain e ricercatore del Politecnico di Losanna, e si basa sull'applicazione allo studio dei neuroni della topologia algebrica, la branca della matematica che utilizza l’algebra per studiare proprietà e struttura delle forme nello spazio. A utilizzare per la prima volta che uno strumento del genere per studiare il cervello e sono stati Kathryn Hess, del Politecnico di Losanna, e Ran Levi, dell’università scozzese di Aberdeen. «L'algebra topologica - ha detto Hess - è nello stesso tempo un microscopio e un telescopio: può fare uno zoom all’interno delle reti per scoprirne le strutture più nascoste, come gli alberi in una foresta, e riuscire a vedere gli spazi vuoti, come le radure».


Questo ha permesso di scoprire nel cervello umano un "universo" inedito, nel quale la rete dei circuiti non si limita a intrecciarsi sulla base delle quattro dimensioni finora note, ossia le tre relative allo spazio più quella del tempo, ma può raggiungere perfino 11 dimensioni. La conferma dei modelli matematici è arrivata dall’osservazione sia del tessuto della corteccia cerebrale ottenuto dal progetto Blue Brain nel 2015 con una simulazione, sia di un frammento reale di tessuto cerebrale. Gli esperimenti hanno confermato non solo che le strutture multidimensionali si formano davvero, ma che il cervello si riorganizza costantemente, creando nuove strutture e poi demolendole per costruirne di nuove.

«Sono come castelli di sabbia multidimensionali, che continuamente si materializzano per disintegrarsi subito dopo», ha osservato Markram. Abbiamo scoperto - ha aggiunto - un mondo che non avremmo mai potuto immaginare» e che «esistono decine di milioni di questi oggetti anche in una porzione del cervello piccola come una briciola». 

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