Você pode não saber que um estudo da EPFL de Lausanne, Suíça (publicado há algum tempo em Fronteiras em neurociência computacional) revelou que as estruturas do cérebro humano operam em até 11 dimensões.
"Encontramos um mundo multidimensional que nunca imaginamos", explica o neurocientista Henry Markram, diretor do Blue Brain Project (que conduziu a pesquisa) e professor da EPFL.
Um universo multidimensional dentro do cérebro
As imagens tentam transmitir algo além da imaginação: um reino de estruturas e lugares multidimensionais. À esquerda está uma réplica digital de uma porção do neocórtex, que é a região mais evoluída do cérebro. Formas que variam de 1 a 7 tamanhos e além. O "buraco negro" no centro simboliza um complexo de espaços ou cavidades multidimensionais.
No estudo, os pesquisadores revelaram que as redes de neurônios contidas nessas cavidades fornecem o elo perdido entre a estrutura e a função neural.
"Existem centenas de milhões desses objetos, mesmo em um lugar pequeno no cérebro, até sete dimensões. Descobrimos estruturas de até onze dimensões em algumas redes", disse Markram.
A matemática não foi suficiente
As visões matemáticas tradicionais, de acordo com esses estudos do cérebro humano, são insustentáveis e ineficazes. "A matemática normalmente aplicada ao estudo de redes não consegue detectar a estrutura multidimensional que agora vemos claramente", revelou Markram.
Em vez disso, os cientistas decidiram usar a topologia algébrica. É um ramo da matemática que faz uso de ferramentas de álgebra abstrata para estudar espaços topológicos. No estudo, cientistas do Blue Brain Project foram auxiliados por matemáticos Kathryn Hess da EPFL e Ran Levi da Universidade de Aberdeen.
"A topologia algébrica é como um telescópio e um microscópio ao mesmo tempo. Ela pode ampliar redes para revelar estruturas anteriormente indetectáveis. Em uma floresta metafórica, em suma, pode ver tanto árvores quanto espaços vazios (clareiras)", acrescentou. Hess.
O cérebro humano multidimensional pode criar estruturas de até 11 dimensões
Os cientistas descobriram que as estruturas cerebrais são criadas quando um grupo de neurônios - células que transmitem sinais no cérebro - formam algo chamado panelinha. Cada neurônio é conectado exclusivamente a todos os outros neurônios do grupo, criando um novo objeto. Quanto mais neurônios houver em um clique, quanto maior o "tamanho" do objeto.
Os cientistas conseguiram construir um cérebro virtual com a ajuda de computadores e depois modelar suas estruturas usando topografia algébrica. Mais tarde, eles conduziram experimentos em tecido cerebral real para confirmar os resultados. Os pesquisadores descobriram cavidades entre os cliques adicionando estímulos ao cérebro virtual.
"A aparência de cada cavidade multidimensional à medida que o cérebro processa informações significa que os neurônios da rede reagem aos estímulos de uma maneira altamente organizada", explicou Levi.
É como se o cérebro reagisse a um estímulo construindo e depois demolindo uma torre de blocos multidimensionais, começando com bastões (1D), depois mesas (2D), depois cubos (3D) e depois geometrias mais complexas com 4D, 5D, etc. A progressão da atividade através do cérebro se assemelha a um castelo de areia multidimensional que se materializa da areia e depois se desintegra.
Ran Levi , Universidade de Aberdeen.
Novos dados sobre o cérebro humano oferecem uma visão sem precedentes de como o cérebro humano processa informações.
Onde estamos hoje?
A descoberta histórica deu um forte impulso à pesquisa sobre o funcionamento do cérebro. O Covid desacelerou alguns, mas as questões sobre o cérebro 'multidimensional' ainda estão todas na mesa. Os cientistas disseram que ainda não está claro, por exemplo, como os cliques e cavidades se formam em suas formas altamente específicas.
Novos estudos (também guiados pela inteligência artificial cada vez mais eficaz) ajudarão os cientistas a desvendar esse arcano e, ao mesmo tempo, aqueles que ele traz consigo. Por exemplo, um dos maiores mistérios da neurociência: onde o cérebro “armazena” suas memórias. "Talvez em uma cavidade multidimensional", conclui Markram.
