Италиански учени сравниха структурата на невронните мрежи в човешкия мозък с мрежата от галактики във Вселената и откриха много прилики между тях. Резултатите от изследването са публикувани в списанието „Frontiers of Physics“.
Човешкият мозък и Вселената са двете най-сложни природни системи. Астрофизикът Франко Ваца от Университета в Болоня и Алберто Фелети, неврохирург от Университета във Верона, разкриват, че въпреки огромната разлика в мащаба – повече от 27 пъти – физическите процеси, водещи до структурирането на материята в тези системи, действат по същите закони. В резултат се формират структури със същите нива на сложност и самоорганизация.
Човешкият мозък функционира благодарение на наличието на обширна невронна мрежа от около 69 милиарда неврони. Наблюдаемата Вселена от своя страна се състои от поне 100 милиарда галактики. Невроните и галактиките, подредени под формата на дълги нишки и възли, съставляват само около 30% от масата на системите, а 70% са пасивни компоненти – вода в мозъка и тъмна енергия в наблюдаваната Вселена. Въз основа на приликите изследователите са съставили сравнителен модел на колебанията на материята в двете системи и са изучили техните структурни, морфологични и мрежови свойства.
„Изчислихме спектралната плътност на двете системи. Този метод често се използва в космологията за изследване на пространственото разпределение на галактиките“, каза Франко Ваца. „Нашият анализ показа, че разпределението на колебанията в невронната мрежа на малкия мозък в мащаб от един микрометър до 0,1 милиметра следва същата прогресия като разпределението на материята в космическата мрежа, но, разбира се, в по-голям мащаб – от 5 до 500 милиона светлинни години.“
Учените също така оценили параметрите, които характеризират както невронната мрежа, така и космическата мрежа – средният брой връзки на всеки възел и тенденцията за множество връзки да се групират в централните възли в мрежата – и отново открили неочаквано високи нива на сходство.
„Вероятно взаимовръзките в тези мрежи се развиват по сходни физически принципи, въпреки поразителната и очевидна разлика между физическите сили, които регулират разпределението на галактиките и невроните“, обяснява Алберто Фелети. „Изненадващата степен на сходство, която демонстрира нашият анализ, предполага, че самоорганизацията на двете сложни системи вероятно се формира в съответствие с едни и същи принципи на мрежовата динамика“, пишат авторите на статията.
Учените се надяват, че предложеният от тях метод ще намери приложение както в космологията, така и в неврохирургията и ще помогне да се разбере по-добре посоката на динамиката, лежаща в основата на временната еволюция на мозъка и Вселената.
