Нейробиология(мозг)

Мозг и Вселенная: как астрофизик и нейрохирург объединились, чтобы сравнить две самые сложные системы в природе

Лайнуть/Поделиться

Астрофизик из Болонского университета и нейрохирург из Веронского университета сравнили нейронные связи в человеческом мозгу с космической сетью галактик… и обнаружилось удивительное сходство.

Вселенная, в которой мы живем, безумно сложна, потрясающе красива и полна тайн. То же мы можем сказать и о том, что делает нас теми, кто мы есть — о мозге Homo sapiens. И, возможно, то, что у этих двух поистине фантастических и сложных структур намного больше общего, чем нам раньше казалось, вовсе не совпадение. Исследовать общие свойства двух самых непростых систем в природе взялись астрофизик Франко Вацца и нейрохирург Альберто Фелетти из Италии. Они решили сравнить нейронную сеть в мозге человека и сеть космических галактик. Используя количественный подход, они обратили внимание на структуру, морфологию и сетевые характеристики этих потрясающих систем.

В человеческом мозге происходит множество процессов и взаимодействий на самых разных уровнях. Это сложная система, которую можно представить в виде иерархической сети, где нейроны соединяются в цепочки, группируются, создают узлы для взаимодействия друг c другом, формируя связи между функциональными областями. Подобная структура позволяет выполнять множество пространственно-временных задач, составляя физико-биологическую основу нашего существования.

Ученые обнаружили, что при очевидной разности двух систем, устройство их на удивление схоже. Так и родилась гипотеза о том, что, опираясь на одни и те же законы физики, материя способна организовываться одинаково в абсолютно разных по сути системах, образовывая структуры, равные по уровню сложности.

Наш мозг — это 86 миллиардов нейронов, взаимодействующих друг с другом в режиме нон-стоп, не без помощи которых, мы можем наблюдать около 100 миллиардов галактик в видимой части Вселенной.

Мы видим, что обе системы формируют сложную сеть, соединяясь через узлы. Это сходство можно увидеть, сравнивая их изображения(ниже). Галактики и нейроны, выстраивая длинные связи и узлы, составляют приблизительно 30 процентов массы своих систем, и 70 процентов приходится на составляющую, которая, на первый взгляд, не так важна, например, темная энергия во Вселенной или вода и глия в мозге.

© University of Bologna
Срез мозжечка с 40-кратным увеличением, полученный с помощью электронной микроскопии (слева) и часть космологической модели Вселенной (справа)

Методом, использующимся космологами для исследования распределения галактик в пространстве, итальянские ученые вычислили спектральную плотность обеих интересующих их систем. Тщательно изучив полученные результаты, они увидели распределение колебаний внутри нейронной сети мозжечка по шкале от одного микрометра до 0,1 миллиметра. В другом совершенно масштабе, но абсолютно таким же образом распределяется материя в космическом пространстве– от пяти миллионов до 500 миллионов световых лет. Изучая взаимосвязи паутины галактик и нейронов, они увидели, что зачастую между системами больше сходства, чем между компонентами самих сетей.

По словам ученых, данные, полученные ими, согласуются на совершенно удивительном уровне. Возможно, что связи в этих двух сетях устанавливались, базируясь на одних и тех же физических принципах, невзирая на то, что физические силы, контролирующие галактики и нейроны, очевидно не одни и те же(см. Эмерджентность). По словам ученых, методика, использованная ими, могла бы найти применение и в космологии, и в нейрохирургии, что помогло бы лучше понять, какие движущие силы лежат в основе эволюции мозга и Вселенной.

Читайте также: Астрономы используют модель слизи, чтобы выявить темные нити космической паутины

DOI: 10.3389/fphy.2020.525731 | Мы на платформах:


Юлия Козырева

Недавние публикации

Сквирт это моча? У женщин есть простата? Исследование

В 2022 году в ходе исследования было доказано, что основным компонентом жидкости, выделяемой во время… Читать далее

28/01/2025

Оземпик не только снижает риск развития десятков болезней, но и повышает

Популярные препараты от ожирения, такие как Оземпик, прославились своей способностью лечить диабет и ожирение. Анализ… Читать далее

23/01/2025

Как загар, курение и ИМТ влияют на воспринимаемый возраст человека. Исследование близнецов

Курение табака и воздействие Солнца являются двумя основными экологическими детерминантами воспринимаемого старения. Ученые изучили 186… Читать далее

22/01/2025

Артерия на руке, которая 150 лет назад пропадала до рождения, теперь присутствует у трети взрослых людей

В исследовании, опубликованном в Journal of Anatomy в 2020, учёные продемонстрировали еще одно анатомическое свидетельство… Читать далее

19/01/2025

Мотивация и подкрепление регулируются разными дофаминовыми рецепторами

Дофамин — ключевой нейротрансмиттер, который, как известно, регулирует мотивацию и обучение на основе подкрепления. Хотя… Читать далее

16/01/2025

Раннее употребление каннабиса не повышает риск злоупотребления психоактивными веществами, согласно метаанализу

Новый систематический обзор, опубликованный в журнале Addictive Behaviors, не подтверждает тезис о том, что каннабис… Читать далее

14/01/2025