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人間の脳と宇宙の奇妙な類似点



画像ソース:  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2020.525731/full

ボローニャ大学の天体物理学者とヴェローナ大学の脳神経外科医は、人間の脳の神経細胞のネットワークを銀河の宇宙ネットワークと比較しました。 これらの分析は、観測可能な宇宙の構造が驚くほど人間の脳のニューラルネットワークに類似していることを示しています。 研究は、脳と宇宙の発達を支配する法則が同じである可能性があることを示唆しています。 私たちを取り巻く世界の魅力的な特徴のXNUMXつは、さまざまな形やパターンが非常にさまざまな状況で現れることです。 たとえば、黄金らせん(フィボナッチスパイラル)は、カタツムリの殻と渦巻銀河の形をしており、静脈のパターンが稲妻の枝に響き渡っています。

大きな脳のような宇宙



で公開された大胆な新しい研究で 物理学のフロンティア (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2020.525731/full)が公開され、天体物理学者と脳神経外科医は、定量分析を使用して、自然界で最も複雑なXNUMXつのシステム、つまり人間の脳のニューラルネットワークと宇宙の銀河の宇宙ネットワークを比較しました。 実際、これはそれほど奇妙な比較ではありません。 長い間、画像はインターネット上で流通しており、一方ではニューロンのネットワークを示し、他方では驚くほど似ている銀河団を示しています。

しかし、人間の脳と宇宙は単なる見た目以上のものです。 ボローニャ大学の天体物理学者FrancoVazzaとヴェローナ大学の脳神経外科医AlbertoFelettiは、ここ数年、宇宙と脳のさまざまな類似点を研究してきました。

彼らは2017年に彼らの仕事を説明しました。「銀河は数億光年を超える巨大な構造にグループ化できます。これらの構造と隣接する空の空間との境界は非常に複雑になる可能性があります。重力はそれらの境界の問題を高速で加速します。毎秒数千キロメートルの距離で、銀河間ガスに衝撃波と乱流が発生するため、このような境界は、それらを記述するために必要な情報のビット数によって特徴付けられる、宇宙で最も複雑な場所のいくつかになると予測しました。私たちに質問をします:同様の構造は人間の脳よりも複雑ですか?-ノーチラスの科学者は四半期ごとに書いています。

複雑さと自己組織化の程度

サイズに関しては、脳と宇宙は27桁異なります。 しかし、この研究は、宇宙の構造と人間の脳の構造を駆動する物理的プロセスは、非常に異なるものの、同様のレベルの複雑さと自己組織化をもたらす可能性があることを示唆しています。

出発点は、調べた69つの構造の類似点を見つけることでした。 人間の脳には約100億個のニューロンがあり、観測可能な宇宙にはXNUMX億個の銀河があります。 出版物の著者によると、これは類似点のXNUMXつです。
もう25つの類似点は、編成方法です。 XNUMXつのシステムは明確に定義されたネットワークに配置され、ノードはそれらを独自の方法で接続します。 情報とエネルギーの流れは、システムの質量とエネルギーの約XNUMX%しか占めていません。

さらに、脳の構成と脳の構成の間には類似点があります 宇宙。 水は脳の質量の約77%を占め、宇宙は72%の暗黒物質とエネルギーです(一部の推定によれば、95%ですら)。 研究者によると、水と暗黒物質はどちらも、脳と宇宙の内部構造において間接的な役割しか果たしていないようです。

脳と宇宙の間の他の類似点

上記の類似点を発見した後、研究者は画像を使用してXNUMXつの構造を定量的に比較しました。 この目的のために、人間の脳のイラストと空間ネットワークの外観のシミュレーションが編集されました。

研究者たちは、物質の分布密度の違いを探し、それが両方のシステムで驚くほど類似していることを発見しました。 -両方のシステムのスペクトル密度を計算しました。 これは、宇宙論で銀河の空間分布を研究するためによく使用される手法です」とVazza氏は言います。

-私たちの分析によると、1マイクロメートルから0,1ミリメートルのスケールでのニューラルネットワークの分布は、空間ネットワークでの物質の分布に似ていますが、もちろん、5万から500億光年の間のより大きなスケールで」研究者。

しかし、それだけではありません。 チームは、両方のネットワークの主要ノード間の接続数など、他の形態学的特性も調べました。 平均して、空間ネットワークはノードあたり3,8から4,1の接続を持っていましたが、脳はノードあたり平均4,6から5,4の接続を持っていました。 さらに、両方のシステムは、接続が中央ノードの周りに集中する傾向を示しました。 これらすべてにより、脳と宇宙は同様の情報能力を持ちます。

これは、宇宙が巨大な脳や感じることができる巨大な構造であることを意味するものではありません。 研究によると、脳と宇宙の発達を支配する法則は、他の点では同じである可能性があります。