Нейронная сеть в мозге человека оказалась удивительно похожей на космическую сеть галактик

Похож ли человеческий мозг на Вселенную? — таким вопросом поневоле задался астрофизик из Болонского университета и нейрохирург из Веронского университета, когда сравнили сеть нейрональных клеток в человеческом мозге с космической сетью галактик. Они обнаружили удивительное сходство, сообщает phys.org

В своей статье, опубликованной в журнале Frontiers in Physics, Франко Вацца (астрофизик Болонского университета) и Альберто Фелетти (нейрохирург Веронского университета) исследовали сходство между двумя наиболее сложными и сложными системами в природе: космической сетью галактик и сетью нейронов в человеческом мозге.

Несмотря на существенную разницу в масштабах между двумя сетями (более 27 порядков величины), их количественный анализ, который находится на стыке космологии и нейрохирургии, позволяет предположить, что различные физические процессы могут создавать структуры, характеризующиеся сходными уровнями сложности и самоорганизации.

Человеческий мозг функционирует благодаря своей широкой нейронной сети, которая, как считается, содержит около 69 миллиардов нейронов. С другой стороны, наблюдаемая Вселенная состоит из космической сети, состоящей, по меньшей мере, из 100 миллиардов галактик. В обеих системах только 30% их масс состоит из галактик и нейронов. В обеих системах галактики и нейроны располагаются в виде длинных нитей или узлов между нитями. Наконец, в обеих системах 70% распределения массы или энергии состоит из компонентов, играющих явно пассивную роль: вода в мозге и темная энергия в наблюдаемой вселенной.

Отталкиваясь от общих особенностей этих двух систем, исследователи сравнили моделирование сети галактик с участками коры головного мозга и мозжечка. Цель состояла в том, чтобы наблюдать, как флуктуации материи рассеиваются в таких разнообразных масштабах.

 

— Мы рассчитали спектральную плотность обеих систем. Этот метод часто используется в космологии для изучения пространственного распределения галактик", — объясняет Франко Вацца. «Наш анализ показал, что распределение флуктуаций внутри нейронной сети мозжечка в масштабе от 1 микрометра до 0,1 миллиметра следует той же прогрессии распределения материи в космической паутине, но, конечно, в большем масштабе, который идет от 5 миллионов до 500 миллионов световых лет».

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

«В очередной раз структурные параметры выявили неожиданные уровни согласования. Вероятно, связь внутри этих двух сетей развивается по сходным физическим принципам, несмотря на поразительную и очевидную разницу между физическими силами, регулирующими галактики и нейроны», — добавляет Альберто Фелетти. — Эти две сложные сети имеют больше сходства, чем те, что существуют между космической сетью и Галактикой или нейронной сетью и внутренней частью нейронного тела".

Обнадеживающие результаты этого экспериментального 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.