L'idée que le cerveau humain "comporte 11 dimensions" provient d'une étude révolutionnaire en neurosciences et topologie algébrique publiée en 2017 par le Blue Brain Project (projet de simulation du cerveau humain). Cette théorie ne fait pas référence à des dimensions spatiales (comme en physique), mais à des structures mathématiques multidimensionnelles modélisant l'organisation des réseaux neuronaux. Voici une explication scientifique simplifiée :
1. Contexte : Topologie algébrique et cerveau
La topologie algébrique est une branche des mathématiques qui étudie les formes et les structures à travers des concepts abstraits comme les simplexes et les cliques. Appliquée au cerveau, elle permet de modéliser comment les neurones se connectent en groupes (ou cliques) pour former des réseaux complexes.
Définition clé :
- Une clique est un groupe de neurones où chaque neurone est connecté à tous les autres.
- Une clique de n neurones forme un simplexe de dimension (n-1).
- Exemple : 2 neurones connectés = 1D (une ligne).
- 5 neurones interconnectés = 4D (un "objet" mathématique à 4 dimensions).
2. L'étude du Blue Brain Project
En analysant des simulations de tissus cérébraux (cortex de rat), les chercheurs ont découvert des structures jusqu'à 11 dimensions :
- Résultat principal : Les neurones s'organisent en cliques de taille variable, avec des simplexes allant jusqu'à la 11e dimension mathématique (c'est-à-dire des groupes de 12 neurones entièrement interconnectés).
- Méthode : Ils ont utilisé des modèles mathématiques pour cartographier ces structures dans des microcircuits neuronaux simulés.
Interprétation :
Ces "dimensions" ne sont pas des espaces physiques, mais des mesures de la complexité des connexions. Plus la dimension est élevée, plus le réseau est capable de traiter des informations de manière sophistiquée.
Référence :
- Cliques of Neurons Bound into Cavities Provide a Missing Link between Structure and Function (Frontiers in Computational Neuroscience, 2017).
3. Pourquoi 11 dimensions ?
Les chercheurs ont observé que :
- Les cavités topologiques (structures formées par des cliques emboîtées) agissent comme des unités de calcul du cerveau.
- Ces cavités atteignent des dimensions élevées (11D) lors de pics d'activité cérébrale, puis disparaissent rapidement.
- Cela suggère que le cerveau construit et détruit dynamiquement des structures multidimensionnelles pour encoder des informations.
4. Implications scientifiques
- Encodage de l'information : Les dimensions élevées pourraient expliquer comment le cerveau traite simultanément des données complexes (ex. : mémoire, émotions, raisonnement).
- Conscience et cognition : Ces structures pourraient être la base mathématique de la conscience, bien que cela reste hypothétique.
- Maladies neurologiques : Des anomalies dans ces réseaux pourraient être liées à des troubles comme la schizophrénie ou l'épilepsie.
5. Théories connexes
Karl Friston et la "Hiérarchie dimensionnelle"
Le neuroscientifique Karl Friston propose que le cerveau fonctionne comme un système hiérarchique où chaque niveau opère dans une "dimension" mathématique différente pour prédire et traiter les stimuli.
Référence : Friston, K. (2010). The free-energy principle: a unified brain theory? Nature Reviews Neuroscience.
Théorie de l'Information Intégrée (IIT)
Selon l'IIT, la conscience émerge de l'intégration d'informations à travers des réseaux neuronaux multidimensionnels.
Référence : Tononi, G. (2008). Consciousness as Integrated Information: a Provisional Manifesto. Biological Bulletin.
6. Limites et critiques
- Modélisation théorique : Ces "dimensions" restent des abstractions mathématiques, non directement observables dans le cerveau biologique.
- Manque de preuves empiriques : Les simulations du Blue Brain Project sont basées sur des modèles informatiques, non sur des données in vivo.
- Débat philosophique : Certains scientifiques critiquent l'utilisation du terme "dimension", jugé trompeur pour le grand public.
Conclusion
Le cerveau ne possède pas littéralement "11 dimensions spatiales", mais il utilise des structures mathématiques multidimensionnelles pour organiser ses réseaux neuronaux. Ces travaux ouvrent des pistes fascinantes pour comprendre la complexité de la cognition, mais nécessitent des validations expérimentales.
🔍 Pour aller plus loin :
- Blue Brain Project
- The Human Brain Project
- Livre : Journey to the Center of the Brain (Larry W. Swanson).
N'hésitez pas à poser des questions pour clarifier ! 🧠✨