На стыке нейробиологии и астрофизики: похож ли человеческий мозг на Вселенную?

Довольно часто в изобразительном искусстве и литературе человеческий мозг (иногда и весь организм в целом) сравнивают с вселенной, но, насколько такое сравнение справедливо? Ученые решили найти ответ

На стыке нейробиологии и астрофизики: похож ли человеческий мозг на Вселенную?

В своей статье, опубликованной в Frontiers of Physics, Франко Вацца (астрофизик из Университета Болоньи) и Альберто Фелетти (нейрохирург из Университета Вероны) поделились своим исследованием сходства между двумя наиболее сложными системами в природе: космической сетью галактик и сеть нейрональных клеток в человеческом мозге.

Несмотря на существенную разницу в масштабе между двумя сетями (более 27 порядков), их количественный анализ, который находится на перекрестке космологии и нейрохирургии, предполагает, что различные физические процессы могут создавать структуры, характеризующиеся одинаковыми уровнями сложности и организации.

Человеческий мозг функционирует благодаря своей широкой нейронной сети, которая, как считается, содержит около 69 миллиардов нейронов. С другой стороны, наблюдаемая Вселенная может являться космической паутиной по крайней мере из 100 миллиардов галактик. В обеих системах только 30% их массы составляют галактики и нейроны. В обеих системах галактики и нейроны образуют длинные волокна или узлы между ними. Наконец, в обеих системах 70% распределения массы или энергии состоит из компонентов, играющих явно пассивную роль: вода в мозгу и темная энергия в наблюдаемой Вселенной.

На стыке нейробиологии и астрофизики: похож ли человеческий мозг на Вселенную?

Источник: Болонский университет

Слева: срез мозжечка с 40-кратным увеличением, полученный с помощью электронной микроскопии; Справа: часть космологического моделирования с расширением на 300 миллионов световых лет во все стороны 

Исходя из общих черт двух систем, исследователи сравнили моделирование сети галактик с участками коры головного мозга и мозжечка. Цель состояла в том, чтобы наблюдать, как флуктуации вещества разбегаются в столь разных масштабах.

Франко Вацца объясняет:

Мы рассчитали спектральную плотность обеих систем. Этот метод часто используется в космологии для изучения пространственного распределения галактик. Наш анализ показал, что распределение колебаний в нейронной сети мозжечка в масштабе от 1 микрометра до 0,1 миллиметра следует той же прогрессии распределения материи в космической паутине, но, конечно, в более крупном масштабе, начиная с 5 от миллиона до 500 миллионов световых лет.

Два исследователя также рассчитали некоторые параметры, характеризующие как нейронную сеть, так и космическую паутину: среднее количество соединений в каждом узле и тенденцию кластеризации нескольких соединений в соответствующих центральных узлах внутри сети.

Альберто Фелетти дополняет коллегу:

И снова структурные параметры выявили неожиданные уровни согласия. Вероятно, связь между двумя сетями развивается по сходным физическим принципам, несмотря на поразительную и очевидную разницу между физическими силами, регулирующими галактики и нейроны. Эти две сложные сети демонстрируют большее сходство, чем те, которые разделяют космическая сеть и галактика или нейронная сеть и внутренняя часть тела нейрона.

Обнадеживающие результаты этого пилотного исследования побуждают исследователей думать, что новые и эффективные методы анализа в обеих областях, космологии и нейрохирургии, позволят лучше понять направленную динамику, лежащую в основе временной эволюции этих двух систем.

Читайте также

Кастрюлю Star Trek отправили на высоту 35 км — почти к границе космоса

Кастрюлю Star Trek отправили на высоту 35 км — почти к границе космоса

Астрономы поймали гамма-лучи от блазара с расстояния 8 миллиардов световых лет

Астрономы поймали гамма-лучи от блазара с расстояния 8 миллиардов световых лет

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Лед на северном полюсе Марса оказался намного чище, чем считали ученые

Лед на северном полюсе Марса оказался намного чище, чем считали ученые

Blue Origin показала 20-метровую солнечную башню для будущей базы на Луне

Blue Origin показала 20-метровую солнечную башню для будущей базы на Луне

Ученые создали «живой цемент» из дрожжей — из него предлагают печатать базы на Марсе

Ученые создали «живой цемент» из дрожжей — из него предлагают печатать базы на Марсе

NASA готовит новый космический телескоп PRIMA — он увидит то, что недоступно James Webb

NASA готовит новый космический телескоп PRIMA — он увидит то, что недоступно James Webb

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Microsoft и NVIDIA представили RTX Spark и Surface Laptop Ultra с упором на локальный ИИ

Microsoft и NVIDIA представили RTX Spark и Surface Laptop Ultra с упором на локальный ИИ

США и Google вложат почти 1,8 млрд долларов в создание «виртуальных клеток»

США и Google вложат почти 1,8 млрд долларов в создание «виртуальных клеток»