Исследователи из IBM и Швейцарского федерального технического института Лозанны уже больше 10 лет работают над моделированием головного мозга человека. В 2015 году им удалось смоделировать один небольшой участок соматосенсорной коры объёмом всего 0,3 мм³. Такой участок называется колонкой: нейроны в ней в большей степени связаны друг с другом, чем с внешними нейронами. Чтобы создать модель одной крошечной колонки, учёным пришлось записать активность 14 тысяч нейронов и описать 8 миллионов нейронных связей. Это очень много, и вычислительной мощности суперкомпьютера Blue Gene едва хватило на симуляцию каждой синаптической связи; во всём же человеческом мозге таких связей 10¹¹ — 10¹³.

На этот раз учёные воспользовались результатами двухлетней давности и новыми моделями, чтобы описать геометрию одной колонки и её отдельных фрагментов. Результаты работы, опубликованные в журнале Frontiers in Computational Neuroscience, напоминают цитату из фантастического фильма: учёные обнаружили в мозге структуры, существующие в четырёх, пяти, а иногда и 11 измерениях.

На самом деле речь в статье идёт ен о фантастических дополнительных измерениях кроме известных нам трёх; слово «dimension» (измерение) здесь — математическиё термин, означающий количество связей каждого элемента структуры с другими элементами. Представьте пятиконечную звёздочку, все вершины которой связаны изущими к другим вершинам лучами. Такая структура — четырёхмерна, то есть каждый её элемент связан с четырьмя другими, но она по-прежнему существует в трёхмерном пространстве — так же как пяти- и даже одиннадцатимерные структуры, каждый элемент которых — нейрон — связан с соответствующим количеством других нейронов. Как правило, мерность структуры из n элементов равна n-1.

Важно отметить, что авторы работы описывали не структуру реального мозга животного, а его математическую модель — очень сложную, состоящую из 31 тысячи нейронов, соединённых 8 миллионами синаптических связей, но всё-таки модель; геометрия реального мозга может отличаться от структуры, описанной в статье.