人類大腦有多複雜？具有11維幾何空間

最新研究揭曉人類大腦最多可達到11維空間，這種多維空間或許能破解人類記憶的形成之謎。

研究人員使用一種叫做「代數拓撲」的數學模型，確定軟體建立的虛擬大腦中的幾何結構位置。為了測試該模型，研究人員在真實大腦組織上進行了實驗。

新浪科技訊 北京時間6月14日消息，據國外媒體報道，人類大腦是最複雜的結構之一，科學家仍需揭曉更多關於大腦的謎團。目前，最新一項研究顯示，人類大腦布滿一種多維結構，該結構可使大腦在11維空間正常運轉。同時，理解大腦多維結構將幫助我們揭開記憶是如何形成的。

這項研究使用複雜計算機模型理解大腦細胞如何自己組織起來，完成複雜的任務。瑞士「藍腦計劃」主管、神經系統科學家亨利·馬克拉姆（Henry Markram）說：「我們發現一個我們從未想過的世界，大腦中存在數千萬個幾何結構，它們可達到7維空間，甚至對於一些幾何結構，可以達到11維空間。」

當叫做神經元的大腦細胞組形成複雜幾何結構時，科學家稱它們為「團（clique）」。每一個神經元與鄰近神經元以特殊方式建立連接，從而形成具有複雜互連的幾何結構。越來越多的神經元加入「團」，從而使該幾何結構增添更多的維度。

三維是指高度、寬度和深度，現實生活中任何物體都具有三維結構。目前，這項研究發現大腦的維度空間可達到5、6、7，甚至是11維。比利時魯汶大學塞斯·范·李文（Cees van Leeuwen）教授說：「超過物理範圍之外，高維數空間被經常用於描述複雜數據結構或者系統狀況，例如：狀態空間中動力系統的狀態。」

大腦空間僅是該幾何結構所有自由度的結合體，其狀態描述自由度的價值實際上是可以假設的。研究人員使用一種叫做「代數拓撲」的數學模型，確定軟體建立的虛擬大腦中的幾何結構位置。為了測試這一模型，研究人員之後在真實大腦組織上進行了實驗，他們發現虛擬大腦能夠刺激形成漸進較高維數的結構，在這些結構之間是多面性洞狀結構。

英國阿伯丁大學拉恩·李維（Ran Levi）說：「當大腦處理信息時，高維洞狀結構的出現意味著大腦神經元網路以非常有組織的方式響應刺激。這就好像大腦對刺激的反應是建立之後消除一個多維塔狀積木，最開始是使用條棒（1維），之後使用平板（2維），再之後使用方塊（3維），之後更複雜的幾何結構具有4維、5維等。

通過大腦的活躍進程類似於一個多維度沙塔，它是在沙堆上建立，之後瓦解散落在沙堆之中。目前研究人員面臨的最大問題是，我們所進行任務的複雜性是否依賴於大腦建立的多維沙雕的複雜程度。

同時，神經系統科學家也努力探索大腦存儲記憶的區域，馬克拉姆教授說：「大腦記憶區域很可能『隱藏』在高維洞狀結構之中。」（葉傾城）

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