26 ноември 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Прилича ли човешкият мозък на Вселената?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 18 ноември 2020 в 00:05 16940
Вляво: участък на малкия мозък, получен с електронна микроскопия(e.g. Murre+95, Herculano-Hozuel 2012)); вдясно: част от космологична симулация (e.g. Cautun+14, Gheller+15). Кредит: ON THE COMPLEXITY AND INFORMATION OF (SIMULATED) LARGE SCALE STRUCTURES, Franco Vazza, Alberto Feletti

Астрофизик от Университета в Болоня и неврохирург от Университета във Верона сравняват мрежата от невронални клетки в човешкия мозък с космическата мрежа от галактики ... и виждат изненадващи прилики.

В своята статия, публикувана във Frontiers in Physics, Франко Ваца (Franco Vazza), астрофизик в Университета в Болоня, и Алберто Фелети (Alberto Feletti), неврохирург в Университета във Верона, изследват приликите между две от най-предизвикателните и сложни системи в природата - космическата мрежа от галактики и мрежата от невронални клетки в човешкия мозък.

Въпреки съществената разлика в мащаба между двете мрежи (повече от 27 порядъка), техният количествен анализ, който се намира на кръстопътя на космологията и неврохирургията, предполага, че различни физически процеси могат да изграждат структури, характеризиращи се с подобни нива на сложност и самоорганизация.

Човешкият мозък функционира благодарение на широката си невронална мрежа, за която се смята, че съдържа приблизително 69 милиарда неврони. От друга страна, наблюдаваната Вселена е съставена от космическа мрежа от поне 100 милиарда галактики. В рамките на двете системи само 30% от техните маси са съставени от галактики и неврони. В рамките на двете системи галактиките и невроните се подреждат в дълги нишки или възли между нишките. И накрая, в двете системи 70% от разпределението на масата или енергията се състои от компоненти, играещи очевидно пасивна роля - вода в мозъка и тъмна енергия в наблюдаваната Вселена.


фигура 1. Симулирано разпределение на материята на космическата мрежа на участък с размери 1 милиард светлинни години (вляво) спрямо наблюдаваното разпределение на невронни тела в малкия мозък (вдясно), реално изображение на дебелина 4 микрометра (µm). Кредит: University of Bologna

Започвайки от общите характеристики на двете системи, изследователите сравняват симулация на мрежа от галактики с участъци от мозъчната кора и малкия мозък. Целта им е да се наблюдава как колебанията на материята се разпръскват в толкова разнообразни мащаби.

"Изчислихме спектралната плътност на двете системи. Това е техника, често използвана в космологията за изследване на пространственото разпределение на галактиките", обяснява Франко Ваца. "Нашият анализ показа, че разпределението на флуктуация в невроналната мрежа на малкия мозък в скала от 1 микрометър до 0,1 милиметра следва същата прогресия на разпределението на материята в космическата мрежа, но, разбира се, в по-голям мащаб, който варира от 5 милион до 500 милиона светлинни години".

фигура 2. Разпределение на флуктуациите като функция от пространствения мащаб за същите карти от фигура 1. За сравнение са показани спектралната плътност на облаците, клоните на дърветата и плазма и вода в турбулентно състояние. Кредит: University of Bologna

Двамата изследователи изчисляват и някои параметри, характеризиращи както невронната мрежа, така и космическата мрежа-  средният брой връзки във всеки възел и тенденцията за групиране на няколко връзки в съответните централни възли в мрежата.

"За пореден път в структурните параметри са идентифицирани неочаквани нива на съгласуваност. Вероятно връзката в двете мрежи се развива следвайки сходни физически принципи, въпреки поразителната и очевидна разлика между физическите сили, регулиращи галактиките и невроните", добавя Алберто Фелети. "Тези две сложни мрежи показват повече прилики отколкото между космическата мрежа и галактиките или невронална мрежа и вътрешността на невроналното тяло".

Обнадеждаващите резултати от това пилотно проучване показват, че новите и ефективни техники за анализ в двете области, космологията и неврохирургията, ще позволят по-добро разбиране на динамиката в основата на еволюцията на тези две системи.

Справка: F. Vazza et al, The Quantitative Comparison Between the Neuronal Network and the Cosmic Web, Frontiers in Physics (2020). DOI: 10.3389/fphy.2020.525731

Източник: Does the human brain resemble the Universe?, Università di Bologna


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.