Астрофизик из Болонского университета и нейрохирург из Веронского университета сравнили сеть нейронных клеток в человеческом мозге с космической сетью галактик и обнаружили удивительные сходства между ними. Результаты исследования публикует журнал Frontiers in Physics.

Франко Вазза, астрофизик в Университете Болоньи и Альберто Фелетти, нейрохирург из Университета Вероны изучили сходство между двумя самыми сложными системами в природе: космической сетью из галактик и сетью нейронов в человеческом мозге. Несмотря на существенную разницу в масштабе между двумя сетями, их анализ показал, что различные физические процессы в них могут создавать структуры. Причем они характеризуются одинаковыми уровнями сложности и самообслуживания.

Человеческий мозг функционирует благодаря своей широкой нейронной сети, которая, как считается, содержит около 69 млрд нейронов. С другой стороны, наблюдаемая Вселенная состоит из космической сети, состоящей как минимум из 100 млрд галактик. В обеих системах только 30% их массы составляют галактики и нейроны, которые (опять же, в обеих системах) образуют длинные волокна или узлы между ними. Наконец, в обеих системах 70% распределения массы или энергии состоит из компонентов, играющих явно пассивную роль. Речь идет о воде в мозге и темной энергии в наблюдаемой Вселенной.

Исходя из общих черт двух систем, исследователи сравнили моделирование сети галактик с участками коры головного мозга и мозжечка. Цель — изучить флуктуации вещества в столь разных масштабах.

Слева: срез мозжечка с 40-кратным увеличением, полученный с помощью электронной микроскопии (д-р Э. Зунарелли, Университетская больница Модены); справа: часть космологического моделирования с расширением на 300 миллионов световых лет с каждой стороны (Вазза и др., 2019 A&A). Предоставлено: Болонский университет

«Мы рассчитали спектральную плотность обеих систем, — объясняет Франко Вацца. — Наш анализ показал, что распределение колебаний в нейронной сети мозжечка в масштабе от 1 мкрм до 0,1 мм следует той же прогрессии распределения материи в космической паутине. Конечно, в более крупном масштабе, от 5 млн до 500 млн 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. И снова структурные параметры выявили неожиданные уровни согласования. Вероятно, взаимосвязь внутри двух сетей развивается в соответствии с аналогичными физическими принципами, несмотря на поразительную и очевидную разницу между физическими силами, регулирующими галактики и нейроны, заключают ученые.