پیروی نورون‌های مغز از یک الگوی ریاضی متمایز

پژوهشگران می‌گویند، به نظر می‌رسد که نورون‌های مغز از یک الگوی ریاضی متمایز پیروی می‌کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از اس‌ای، پژوهشگرانی که در «پروژه مغز انسان» مشارکت می‌کنند، یک قانون ریاضی را شناسایی کرده‌اند که بر توزیع نورون‌ها در مغز ما حاکم است.

این قانون، نحوه توزیع نورون‌ها در بخش‌های مختلف مغز را پیش‌بینی می‌کند و می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا مدل‌های دقیقی برای درک نحوه عملکرد مغز و توسعه درمان‌های جدید برای بیماری‌های عصبی ایجاد کنند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

در دنیای شگفت انگیز آمار، اگر هر متغیر تصادفی پیوسته‌ای را در نظر بگیرید، لگاریتمِ آن متغیر، اغلب از آنچه به عنوان توزیع لاگ-نرمال شناخته می‌شود، پیروی می‌کند که با میانگین و انحراف استاندارد تعریف می‌شود و می‌توان آن را به صورت یک منحنی زنگ‌شکل با یک منحنی گسترده‌تر از آن چیزی که در یک توزیع معمولی می‌بینید، تجسم کرد.

توزیع لاگ-نرمال در نظریه احتمال، نوعی توزیع احتمال پیوسته برای یک متغیر تصادفی است که لگاریتم آن به صورت نرمال توزیع شده ‌است.

گروهی از پژوهشگران از مرکز پژوهشی یولیش(Jülich) و دانشگاه کلن در آلمان دریافتند که تعداد نورون‌ها در نواحی لایه بیرونی بافت عصبی در پستانداران مختلف متناسب با توزیع منطقی است.

جمعیت در سراسر یک کشور اغلب به طور منطقی در چند شهر بسیار بزرگ و بسیاری از شهرها و روستاهای کوچک توزیع می‌شود. ساختار و عملکرد مغز نیز به تعداد و آرایش نورون‌ها بستگی دارد و چگالی نورون‌ها در نواحی مختلف و لایه‌های قشر مغز به طور قابل توجهی متفاوت است.

ساشا ون آلبادا عصب‌شناس مرکز پژوهشی یولیش می‌گوید: توزیع تراکم نورون‌ها بر اتصال شبکه تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، اگر چگالی سیناپس‌ها ثابت باشد، مناطقی با تراکم نورون پایین‌تر، سیناپس‌های بیشتری را در هر نورون دریافت خواهند کرد.

توزیع آماری تراکم نورون‌ها هنوز تا حد زیادی ناشناخته مانده است، اگرچه تحقیقات مطمئناً اکتشافات شگفت انگیزی در مورد بافت‌های سلولی مغز ما ارائه کرده است.

این تیم برای انجام تحقیقات خود از ۹ مجموعه داده منبع‌باز استفاده کرد که هفت گونه مختلف شامل موش‌ها، میمون‌های ماکاک، گالاگو(شب‌دوست)، میمون‌های شب، بابون و انسان را پوشش می‌داد. هنگامی که تراکم نورون‌ها در مناطق مختلف قشر با هم مقایسه شدند، یک الگوی مشترک از توزیع لاگ-نرمال پدیدار شد.

نویسندگان در مقاله خود نوشتند: نتایج ما با این مشاهدات مطابقت دارد که به طور شگفت انگیزی بسیاری از ویژگی‌های مغز از توزیع‌های منطقی تبعیت می‌کنند.

توزیع لاگ-نرمال، درست مانند توزیع نرمال یک نتیجه طبیعی از جمع کردن بسیاری از متغیرهای مستقل، نتیجه‌ی طبیعی فرآیندهایی است که تکثیر می‌شوند.

پژوهشگران می‌گویند، نحوه ساختار قشر مغز می‌تواند محصول جانبی توسعه یا تکامل باشد که ربطی به محاسبات ندارد. اما تحقیقات قبلی نشان می‌دهند که تنوع شبکه عصبی مغز چیزی بیش از یک محصول جانبی است و ممکن است به طور فعال به حیوانات در یادگیری در محیط‌های متغیر کمک کند.

این واقعیت که سازماندهی یکسانی در گونه‌های مختلف و در بیشتر قسمت‌های قشر مغز دیده می‌شود، نشان می‌دهد که توزیع لاگ-نرمال برای چیزی استفاده می‌شود.

آیتور مورالس گرگوریو یکی از نویسندگان ارشد این پژوهش و متخصص علوم اعصاب محاسباتی در مرکز پژوهشی یولیش توضیح می‌دهد: ما نمی‌توانیم مطمئن باشیم که توزیع منطقی تراکم‌های نورون چگونه بر عملکرد مغز تأثیر می‌گذارد، اما احتمالاً با ناهمگونی بالای شبکه مرتبط است که ممکن است از نظر محاسباتی مفید باشد.

دانشمندان امیدوارند این کشف، چگونگی ذخیره و بازیابی اطلاعات و همچنین نحوه کسب دانش جدید را روشن کند.

تلاش مداوم برای یافتن درمان‌های مؤثر برای بیماری‌های مغزی می‌تواند راه را برای ایجاد داروهای جدیدی که مناطق خاصی از مغز را هدف قرار می‌دهند، هموار کند.

تلاش 10 ساله «پروژه مغز انسان» برای ایجاد یک زیرساخت تحقیقاتی مشترک برای تقویت علوم اعصاب، محاسبات و پزشکی مرتبط با مغز در حال پایان است و در این راه اکتشافات جالبی را به ما ارائه کرده است.

این مطالعه در مجله Cerebral Cortex منتشر شده است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: مغز شرکت های دانش بنیان دارو معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري فناوري نانو نورون ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۴۲۱۴۰۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

از اعداد «هم‌‌نهشتِ کَرجی» تا دنباله فیبوناچی| شرح آب‌شناس بزرگ ایرانی از قنات

خبرگزاری علم‌وفناوری آنا- هدا عربشاهی: سال ۲۰۰۹ گروهی از ریاضی‌دانان بین‌المللی از آمریکا، اروپا، استرالیا و آمریکای جنوبی به سرپرستی پژوهشگران دانشگاه واشنگتن در سیاتل موفق شدند با کمک شیوه ضرب اعداد بزرگ و SAGE (شبکه حسگرهای پراکنده و هوشمند جمع‌آوری و تحلیل داده‌های بنیاد ملی علوم آمریکا) مسئله‌‌ای را حل کنند که اولین‌بار حدود هزارسال قبل ریاضیدان ایرانی، ابوبکر محمدبن حسن کرجی آن را مطرح کرده بود. این دانشمند کرجی‌تبار مسئله اعداد هم‌نهشت را ارائه کرد و مثلث‌ قائم‌الزاویه‌ای را پیشنهاد داد که اضلاع آن اعداد صحیح و مساحتش یک عدد هم‌نهشت است.‌ به‌عنوان‌مثال، مثلت قائم‌الزاویه‌ای با اضلاع ۳-۴-۵ مساحتی برابر با ۶ دارد و به‌همین دلیل ۶ یک عدد هم‌نهشت است. کرجی با تاثیر از ترجمه عربی آثار ریاضی‌دان یونانی دیوفانتوس یا دیوفانت (حدود ۲۱۰ تا حدود ۲۹۰ پس‌ازمیلاد) این مسئله را مطرح کرد. لئوناردو فیبوناچی معروف به لئوناردوی پیزا، ریاضی‌دان ایتالیایی با تاثیر از کرجی، در سال ۱۲۲۵ نشان داد که ۵ و ۷ اعداد متجانس هستند. سال ۱۹۱۵ اعداد متجانس کوچک‌تر از ۱۰۰ شناسایی شدند و در سال ۱۹۸۹ کشف شد که اعداد متجانس کوچک‌تر از هزار هم وجود دارند اما به‌مدت ۳۰ سال هرگز حل نشدند.

در نظریه اعداد، عدد هم‌نهشت یک عدد صحیح مثبت برابر با مساحت مثلث قائم‌الزاویه‌ای است که هر سه ضلع آن عدد گویا باشد. کوچک‌ترین عدد متجانس ۵ است که مساحت مثلث قائم‌الزاویه‌ای با اضلاع 2/3 ، 3/20 و 6/41 است. اعداد هم‌‌نهشت بعدی برابر با 6، 7، 13، 14، 15، 20 و 21 است. بسیاری از اعداد هم‌‌نهشت تاکنون هرگز محاسبه نشده‌اند. اما این گروه ریاضی‌دانان بین‌المللی در سال ۲۰۰۹ توانستند به ۳میلیارد و ۱۴۸میلیون و ۳۷۹هزار و ۶۹۴ عدد جدید هم‌نهشت کوچک‌تر از یک‌هزارمیلیارد دست پیدا کنند. برایان کانری، مدیر موسسه ریاضی آمریکا در آن‌زمان توضیح داد: «مسائل قدیمیِ از این‌دست، بسیار دور از دسترس به‌نظر می‌رسند اما برای انجام پژوهش‌های بزرگ بسیار جالب‌اند زیرا ریاضی‌دانان را به توسعه شیوه‌های جدید برای حل آنها وادار می‌کنند.»

کرجی کیست؟

ابوبکر محمد بن حسن کرجی (953 تا 1029 میلادی)، ریاضی‌دان سده دهم میلادی معروف به الحَسیب به‌معنی حساب‌کننده، بیشتر برای نوشته‌هایش درباره جبر و رهانیدن جبر از هندسه شهرت دارد. کرجی همچنین مهندسی ماهر بود که در زمینه استخراج آب مطالب زیادی نوشت. بسیاری از طرح‌های او در حوزه آب‌شناسی هنوز در خاورمیانه استفاده می‌شود. بسیاری از مورخان معتقدند که کرجی نقش مهمی در گذر از ریاضیات کهن به جبر امروزی ایفا کرده است.

تصویر ۱- صفحه‌ای از کتاب الفخری

این دانشمندان ایرانی، پیش‌از بازگشت به زادگاهش، پربارترین دوران زندگی‌اش را در بغداد، پایتخت علم و فناوری عصر طلایی جهان اسلام گذراند، در آنجا مدرسه جبر تأسیس کرد و عمده‌ترین آثار ریاضی‌اش را در این شهر نوشت و رساله مهمش در جبر را که الفخری فی صناعه الجبر و المقابله نام دارد به فخرالملک، وزیر بهاءالدوله دیلمی از امیران آل‌بویه در بغداد تقدیم کرد. باوجوداین، کرجی در مقطعی، پس‌از کشته‌شدن فخرالملک، پایتخت عباسیان را ترک کرد و به کرج بازگشت. به‌نظر می‌رسد که او ریاضیات را در این دوره رها و روی موضوعات مهندسی به‌ویژه آب‌شناسی و هیدرولیک (سامانه‌های مبتنی‌بر آب) تمرکز کرده است. ازاین‌رو، می‌توان گفت که به احتمال زیاد کتاب استخراج آب‌های پنهان متعلق به این دوره زندگی او باشد.

از آب‌شناسی تا جبر

همان‌طورکه اشاره شد، کرجی علاو‌ه‌بر کتاب الفخری، کتاب انباط المیاه الخفیه (استخراج آب‌های پنهان) را هم نوشته که رساله‌ای فنی است و دانش عمیقی از آب‌شناسی را آشکار می‌کند و می‌توان آن را به‌عنوان قدیمی‌ترین متن در نوع خود در این حوزه دانست. این کتاب مطالعه‌ای برجسته درباره انواع مختلف آب، روش‌های یافتن سطح آب، توصیف ابزارهای نقشه‌برداری، ساخت مجراهای قنات، پوشش آنها، محافظت در برابر پوسیدگی و تمیزکردن و نگهداری آنها ارائه می‌کند.

این کتاب که کرجی آن را حدود سال ۱۰۰۰ میلادی نگاشته است همچنین یکی از قدیمی‌ترین متون عربی است که چگونگی مکان‌یابی سفره‌های زیرزمینی، حفر چاه‌های پیمایشی و ساخت آبراه‌های زیرزمینی را توضیح می‌دهد.

تصویر ۲- نمودارهایی از نسخه خطی اصلی کتاب انباط المیاه الخفیة (استخراج آب‌های پنهان)| ویرایش کرافتون بلک، انتشارات پل هولبرتون، 2007، ص 115

علاوه‌بر این دو کتاب، عناوین متعدد دیگری هم به او نسبت داده می‌شود که برخی از آنها مفقود شده و برخی دیگر باقی مانده‌ و ویرایش شده‌اند. کتاب‌هایی که بیشتر در حوزه‌های ریاضیات و نجوم جای دارند. کتابی در باب ریاضیات ارث (الدور الوصایا)، نوادر الاشکال (قضیات نادر)، رساله‌ای در ادله حساب و جبر (علل الحساب و الجبر و المقابله)، کتاب قراردادهای ساختمان‌ها (العقود و الابنیه)، کتاب فی حساب الهند (درباب ریاضیات هندی)، کتاب المحیط فی الحساب، کتاب الاجذار و المسائل و الاجوبه فی الحساب ازجمله آثار شناخته‌شده ابوبکر محمد کرجی به‌شمار می‌روند.

کتاب دیگر او الکافی فی‌الحساب که از ۷۰ بخش تشکیل شده درباره استفاده از توابع است و خلاصه‌ای از حساب، جبر، هندسه و فرآیندهای حساب ذهنی (حساب هوایی) در مقابل حساب هندی را توضیح می‌دهد. آدولف هوخهایم، شرق‌شناس آلمانی، این کتاب را بین سال‌های ۱۸۷۸ تا ۱۸۸۰ در سه جلد کوچک به زبان آلمانی ترجمه و منتشر کرد.

کتاب دیگر کرجی درباره ریاضیات، البادی فی‌الحساب نام دارد که رساله‌ای نظام‌مند است و در آن فصولی را به اقلیدس و نیکوماخوس اختصاص داده و اندیشه‌های این دو ریاضی‌دان یونان باستان را شرح و بسط داده است. کرجی در این کتاب به‌ویژه، به عملیات جبر جایگاه مهمی بخشیده و برای اولین‌بار نظریه استخراج جذر چند جمله‌ای با مجهول را بیان و معادلاتی از نوع X2 + 5، X2 – 5، X2 + Y و Y2 + X را حل کرده است. این معادلات را بعدها فیبوناچی (لئوناردوی پیزا) در «کتاب مربع‌ها» (LIBER QUADRATORUM) بررسی کرد.

 

انتهای پیام/