Люди

Похож ли человеческий мозг на Вселенную?

November 27, 2020November 27, 2020 by Aruzhan Nuraly

Итальянские ученые сравнили структуру нейронных сетей человеческого мозга с сетью галактик во Вселенной и обнаружили, что они имеют много общих черт. Несмотря на разницу в масштабах, структуры Вселенной и мозга удивительно похожи друг на друга, и ученые предположили, что совершенно разные физические процессы могут привести к образованию очень похожих сложных структур.

Человеческий мозг и Вселенная-две самые сложные природные системы. Астрофизик Франко Вацца из Болонского университета и нейрохирург Альберто Фелетти из Веронского университета предположили, что, несмотря на огромную разницу в масштабах — более 27 порядков — физические процессы, которые привели к структурированию материи в этих системах, действовали по одним и тем же законам. В результате были сформированы структуры с одинаковыми уровнями сложности и самоорганизации.

Например, человеческий мозг работает благодаря своей компонентной сети из почти 70 миллиардов нейронов. Вселенная, насколько нам известно, насчитывает по меньшей мере 100 миллиардов галактик. В каждой из этих систем отдельные компоненты собраны вместе в сложную сеть, которая представляет собой своего рода длинные нити и узлы, соединяющие их. Вспомните как выглядят Вселенная и человеческий мозг – в них есть что-то похожее. В каждой системе эти “нити” составляют лишь около 30% массы, а 70% массы приходится на компоненты, которые кажутся пассивными: спинномозговую жидкость и темную энергию вселенной.
Исследователи также сравнили, как формируются галактики во Вселенной и области мозга. “Мы рассчитали спектральную плотность обеих систем. Этот метод часто используется в космологии для изучения пространственного распределения галактик”, говорит Франко Вацца. “Анализ показал, что колебания внутри нейронной сети мозжечка напоминают прогрессию распределения материи в космической паутине, только в совершенно ином масштабе: если в первом случае она составляет 1 микрометр – 0,1 миллиметра, то во втором – от 5 миллионов до 500 миллионов световых лет”.

Ученые также исследовали способы, которыми сети нейтронов и галактик соединяются – снова обнаружив заметное сходство. Для этого они сравнили среднее число соединений между каждым из узлов и то, как они сгруппированы. В очередной раз структурные параметры выявили неожиданное количество схожести. “Вполне вероятно, что коммуникация внутри этих двух сетей развивается по сходным физическим принципам, несмотря на поразительное и очевидное различие между физическими силами, которые регулируют галактики и нейроны”, – говорит Фелетти.
Эти общие черты легли в основу анализа. Ученых интересовало, до какой степени человеческий мозг и Вселенная могут быть похожи друг на друга. Чтобы найти ответ на этот вопрос, они смоделировали сеть галактик и сеть кортикальных нейронов, а затем наложили их друг на друга. Цель состояла в том, чтобы увидеть, как колебания вещества распределяются в таких различных пропорциях.
Ученые надеются, что предложенный ими метод найдет применение как в космологии, так и в нейрохирургии и позволит нам лучше понять направленную динамику, лежащую в основе временной эволюции как мозга, так и Вселенной.