İnsan beyni evrenin yapısına benziyor mu?

Yeni bir analiz, serebellum sinir ağındaki dalgalanmanın dağılımının, kozmik ağdaki maddenin dağılımıyla aynı ilerlemeyi izlediğini gösteriyor.

Frontiers of Physics’te yayınlanan makalelerinde, Franco Vazza (Bologna Üniversitesi’nde astrofizikçi) ve Alberto Feletti (Verona Üniversitesi’nde beyin cerrahı) doğadaki en zorlu ve karmaşık sistemlerden ikisi arasındaki benzerlikleri araştırdı: kozmik galaksi ağı ve insan beynindeki nöronal hücreler ağı.

İnsan beyni, yaklaşık 69 milyar nöron içerdiği varsayılan geniş nöron ağı sayesinde çalışır. Gözlemlenebilir evren ise, en az 100 milyar galaksiden oluşan bir kozmik ağa sahiptir. Her iki sistemde de kütlelerinin yalnızca %30’u galaksilerden ve nöronlardan oluşur. Her iki sistemde de galaksiler ve nöronlar, iplikçikler arasında uzun iplikçikler veya düğümler halinde kendilerini düzenlerler. Son olarak, her iki sistemde de kütle veya enerji dağılımının %70’i görünüşte pasif bir rol oynayan bileşenlerden oluşur: beyindeki su ve gözlemlenebilir evrendeki karanlık enerji.

Araştırmacılar, iki sistemin ortak özelliklerinden yola çıkarak, galaksi ağının simülasyonunu serebral korteks ve serebellumun bölümleriyle karşılaştırdı. Amaç, madde dalgalanmalarının bu kadar farklı ölçeklerde nasıl dağıldığını gözlemlemekti.

“Her iki sistemin spektral yoğunluğunu hesapladık. Bu, kozmolojide galaksilerin uzamsal dağılımını incelemek için sıklıkla kullanılan bir tekniktir,” diye açıklıyor Franco Vazza. Analizimiz, beyincik nöronal ağı içindeki dalgalanmanın 1 mikrometreden 0.1 milimetreye kadar olan bir ölçekte dağılımının, kozmik ağdaki maddenin dağılımıyla aynı ilerlemeyi izlediğini, ancak elbette daha büyük bir ölçekte olduğunu gösterdi.”

Sol: elektron mikroskobu ile elde edilen 40x büyütme faktörlü beyincik bölümü (Dr. E. Zunarelli, Modena Üniversite Hastanesi); sağ: her bir tarafta 300 milyon ışıkyılı uzatma ile kozmolojik bir simülasyonun kesiti (Vazza ve diğerleri, 2019 A&A). Kredi: Bologna Üniversitesi

“Bir kez daha, yapısal parametreler beklenmedik anlaşma seviyelerini belirledi. Muhtemelen, galaksileri ve nöronları düzenleyen fiziksel güçler arasındaki çarpıcı ve bariz farklılığa rağmen, iki ağ içindeki bağlantı benzer fiziksel ilkeler doğrultusunda gelişiyor,” diye ekliyor Alberto Feletti.

Bu pilot çalışmanın cesaret verici sonuçları, araştırmacıları, her iki alanda, kozmoloji ve beyin cerrahisinde yeni ve etkili analiz tekniklerinin, bu iki sistemin zamansal evriminin altında yatan yönlendirilmiş dinamiklerin daha iyi anlaşılmasına olanak sağlayacağını düşünmeye sevk ediyor.