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Las imágenes una al lado de la otra de las células cerebrales y una red cósmica de galaxias hacen que sea difícil diferenciarlas. Entonces puede parecer que el universo es como un cerebro gigante o viceversa, hay un universo diminuto en cada uno de nuestros cerebros. Eso no es simplemente un pensamiento entretenido. En un nuevo estudio, un astrofísico y un neurocirujano han documentado las sorprendentes similitudes entre las redes cósmicas de galaxias y las redes neuronales de las células cerebrales.

El mini-cosmos dentro del cerebro

Alberto Feletti, neurocirujano de la Universidad de Verona, y Franco Vazza, astrofísico de la Universidad de Bolonia, realizaron un análisis cuantitativo de redes neuronales y cósmicas, demostrando que los procesos físicos naturales conducen a estructuras similares incluso cuando las diferencias de escala pueden ser mayores. de 27 órdenes de magnitud.

El cerebro humano contiene aproximadamente 69 mil millones de neuronas, mientras que el universo observable consiste en una red de al menos 100 mil millones de galaxias. Tanto en las redes galácticas como en las neuronales, solo el 30% de sus masas están compuestas por masas de trabajo, como galaxias y neuronas. El resto del 70% de la materia juega un papel aparentemente pasivo: agua en el cerebro y energía oscura en el cosmos observable, escribieron los autores en Frontiers in Physics .

La pareja de investigadores italianos también realizó comparaciones lado a lado entre simulaciones de redes galácticas y neuronales para ver cómo las fluctuaciones de la materia se dispersan en las dos escalas.

Calculamos la densidad espectral de ambos sistemas. Esta es una técnica empleada a menudo en cosmología para estudiar la distribución espacial de las galaxias, dijo Vazza en un comunicado. Nuestro análisis mostró que la distribución de la fluctuación dentro de la red neuronal del cerebelo en una escala de 1 micrómetro a 0,1 milímetros sigue la misma progresión de la distribución de la materia en la red cósmica pero, por supuesto, en una escala mayor que va de 5 millones a 500 millones de años luz.

A continuación, los investigadores calcularon la cantidad promedio de conexiones en cada nodo para las redes neuronales y cósmicas, y analizaron su tendencia a agruparse en nodos centrales relevantes con la red.

Una vez más, los parámetros estructurales han identificado niveles de concordancia inesperados. Probablemente, la conectividad dentro de las dos redes evolucione siguiendo principios físicos similares, a pesar de la llamativa y obvia diferencia entre los poderes físicos que regulan las galaxias y las neuronas, agrega Alberto Feletti. Estas dos redes complejas muestran más similitudes que las compartidas entre la red cósmica y una galaxia o una red neuronal y el interior de un cuerpo neuronal.

Izquierda: corte de cerebelo, con factor de aumento 40x, obtenido con microscopía electrónica. Derecha: sección de una simulación cosmológica, con una extensión de 300 millones de años luz por cada lado. Crédito: Dr. E. Zunarelli, Hospital Universitario de Módena / Vazza et al. 2019 A&A.

Los fractales están en todas partes

Estas similitudes son realmente sorprendentes, pero ¿qué puede explicarlas? El cosmos ha sido moldeado por las leyes de la física y las fuerzas que lo gobiernan, como la gravedad y la materia oscura. El cerebro está formado por procesos biológicos, el más importante de los cuales es la evolución. A lo largo de muchas generaciones, el cerebro humano se ha adaptado a una determinada estructura que se adapta mejor a nuestro entorno. Pero, en última instancia, el cerebro está hecho de átomos y moléculas, al igual que el resto del universo.

la primera imagen es una célula cerebral humana. La segunda imagen es la red cósmica de todas las galaxias de nuestro universo. Buenas noches pic.twitter.com/7eEjTPT0Ej

Lyz (@lyzaaddington) 23 de mayo de 2018

Lo que une el cerebro y el cosmos en general son los fractales, que son estructuras matemáticas que se ven iguales sin importar qué tan cerca o lejos las observes. Además del cerebro y las galaxias, otras estructuras fractales naturales incluyen el camino que toman los ríos hasta el océano o la delicada forma de un copo de nieve. Incluso nuestras ciudades se parecen mucho a los fractales, lo que demuestra que, sin darnos cuenta, seguimos las leyes de la naturaleza simplemente porque esa es la forma eficiente de hacer las cosas.

Crédito: Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA/Flickr. , CC BY-NC "