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研究:人腦結構功能之層次可達11維


大腦中的神經細胞之間的突觸聯繫方式之多,無法計算。大腦的微觀結構奧祕,人類無法想像。(資料圖片)

大腦中的神經細胞及非神經細胞的數量是個天文數字, 其中結構及功能之複雜令人類的任何儀器都望塵莫及。 瑞士科學家最新研究指,腦細胞之間的相互組合、協調發揮功能的層次可達11維之多。

編譯 _ 張秉開

人腦的複雜程度有多大?這是一個很難回答的問題。因為大腦中的神經細胞及非神經細胞的數量是個天文數字,估計超過1000億,其中結構及功能之複雜令人類的任何儀器都望塵莫及。

瑞士科學家進行的一項最新研究指,如果從空間維數的角度描述大腦,其中腦細胞之間的相互組合、協調發揮功能的層次可達11維之多。

這項名為「藍腦計畫」研究的科學家對得到的結果十分驚訝:「我們發現一個從未想像到的世界。」


利用染色方法,在顯微鏡下觀察局部大腦的神經細胞分布情況,可見細胞之間的組織結構極其細密複雜。(維基百科)

該研究負責人馬克朗(Henry Markram)說:「在大腦的小空間內,竟然存在數千萬客觀物體,以高達7維的網絡關係連接在一起,有些地方甚至為11維。」

據科技網站「每日星系」(dailygalaxy)6月12日報導,因為大腦極為複雜,所以科學家使用數學方法對其進行模擬分析,結果發現其中處理信息的方式猶如多重宇宙,維度之高超出預料。


多重宇宙論認為,在宇宙中存在有大量的可觀測區(紅十字和紅圈所示),我們的「宇宙」是其中的一個可觀測區。(維基百科)

即使如此,科學家表示,這也只是大腦結構中一個局部的特點而已,對於大腦的全部性質實則無法解析。

「所以,我們的研究說明,為什麼大腦功能結構間的關係是如此難以研究。」瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的生命科學及數學家海斯(Karen Hess)說。

科學家解釋,之所以使用數學方法分析大腦結構,是因為這種方法既可以注重局部細節,同時又考慮到整體情況。

這種維數已經遠遠超出我們平時所說的長寬高三維空間的概念,而完全是數學中的哲學概念,這說明大腦中神經細胞之間的聯繫之複雜是無法用語言去描述的。

目前,科學家認識到大腦神經細胞之間存在一種名為突觸的聯繫。一個神經細胞的突觸數量可達數千、上萬,結合數以億數的神經細胞,大腦中的神經細胞之間的突觸聯繫方式之多是無法計算的,而在神經細胞與非神經細胞之間也有各種聯繫,因此大腦的微觀結構奧祕可能是我們永遠無法想像的。◇

 

 

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