Ligner den menneskelige hjerne universet?

En astrofysiker ved University of Bologna og en neurokirurg ved University of Verona sammenlignede netværket af neuronale celler i den menneskelige hjerne med det kosmiske netværk af galakser ... og overraskende ligheder opstod

I deres papir offentliggjort i Grænser i fysik , Franco Vazza (astrofysiker ved University of Bologna) og Alberto Feletti (neurokirurg ved University of Verona) undersøgte lighederne mellem to af de mest udfordrende og komplekse systemer i naturen:det kosmiske netværk af galakser og netværket af neuronale celler i mennesker hjerne.

På trods af den betydelige forskel i skala mellem de to netværk (mere end 27 størrelsesordener), deres kvantitative analyse, som sidder ved krydsfeltet mellem kosmologi og neurokirurgi, antyder, at forskellige fysiske processer kan opbygge strukturer præget af lignende kompleksitetsniveauer og selvorganisering.

Den menneskelige hjerne fungerer takket være dens brede neuronale netværk, der anses for at indeholde cirka 69 milliarder neuroner. På den anden side, det observerbare univers består af et kosmisk net med mindst 100 milliarder galakser. Inden for begge systemer, kun 30% af deres masser består af galakser og neuroner. Inden for begge systemer, galakser og neuroner arrangerer sig i lange filamenter eller knuder mellem filamenterne. Endelig, inden for begge systemer, 70% af fordelingen af ​​masse eller energi består af komponenter, der spiller en tilsyneladende passiv rolle:vand i hjernen og mørk energi i det observerbare univers.

Ud fra de to funktioner i de to systemer, forskere sammenlignede en simulering af netværket af galakser med dele af hjernebarken og lillehjernen. Målet var at observere, hvordan stofudsving varierer over så forskellige skalaer.

"Vi beregnede spektraltætheden for begge systemer. Dette er en teknik, der ofte bruges i kosmologi til at studere den rumlige fordeling af galakser, "forklarer Franco Vazza." Vores analyse viste, at fordelingen af ​​udsvingene i cerebellum neuronale netværk på en skala fra 1 mikrometer til 0,1 millimeter følger den samme progression af stofets fordeling i det kosmiske web, men, selvfølgelig, i en større skala, der går fra 5 millioner til 500 millioner lysår. "

De to forskere beregnede også nogle parametre, der kendetegner både det neuronale netværk og det kosmiske web:det gennemsnitlige antal forbindelser i hver knude og tendensen til at samle flere forbindelser i relevante centrale noder i netværket.

"Endnu engang, strukturelle parametre har identificeret uventede aftaleniveauer. Sandsynligvis, forbindelsen inden for de to netværk udvikler sig efter lignende fysiske principper, på trods af den markante og indlysende forskel mellem de fysiske kræfter, der regulerer galakser og neuroner, "tilføjer Alberto Feletti." Disse to komplekse netværk viser flere ligheder end dem, der deles mellem det kosmiske web og en galakse eller et neuronalt netværk og indersiden af ​​et neuronalt legeme. "

De opmuntrende resultater af denne pilotundersøgelse får forskerne til at tro, at nye og effektive analyseteknikker på begge områder, kosmologi, og neurokirurgi, vil give mulighed for en bedre forståelse af den routede dynamik, der ligger til grund for den tidsmæssige udvikling af disse to systemer.