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Estranhas semelhanças entre o cérebro humano e o universo



Fonte da imagem:  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2020.525731/full

Um astrofísico da Universidade de Bolonha e um neurocirurgião da Universidade de Verona compararam a rede de células nervosas do cérebro humano com a rede cósmica de galáxias. Essas análises mostram que as estruturas do universo observável são surpreendentemente semelhantes às redes neurais do cérebro humano. A pesquisa sugere que as leis que regem o desenvolvimento do cérebro e do cosmos podem ser as mesmas. Uma das fascinantes peculiaridades do mundo ao nosso redor é que diferentes formas e padrões aparecem em contextos muito diferentes. Por exemplo, a espiral dourada (a espiral de Fibonacci) é encontrada em uma concha de caracol e na forma de uma galáxia espiral, e o padrão de veias ecoa em um ramo de relâmpago.

O universo como um grande cérebro



Em um novo estudo ousado publicado em Fronteiras na Física (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2020.525731/full), o astrofísico e neurocirurgião comparou os dois sistemas mais complexos da natureza usando análise quantitativa: a rede neural no cérebro humano e a rede cósmica de galáxias no universo. Na verdade, esta não é uma comparação tão estranha. Há muito tempo circulam na Internet imagens que mostram, por um lado, uma rede de neurônios e, por outro, um aglomerado de galáxias que se parecem espantosamente.

Mas o cérebro humano e o universo são muito mais do que apenas um olhar. O astrofísico Franco Vazza, da Universidade de Bolonha, e o neurocirurgião Alberto Feletti, da Universidade de Verona, passaram os últimos anos estudando as várias semelhanças entre o universo e o cérebro.

Eles explicaram seu trabalho em 2017. "As galáxias podem se agrupar em estruturas gigantes que se estendem por centenas de milhões de anos-luz. O limite entre essas estruturas e os espaços vazios adjacentes pode ser extremamente complexo. A gravidade acelera a matéria sobre eles Limites em velocidades de milhares de quilômetros por segundo e criando ondas de choque e turbulência em gases intergalácticos, previmos que tais fronteiras estariam entre os lugares mais complexos do universo que podem ser caracterizados pelo número de bits de informação necessários para descrevê-los. para fazer a pergunta: as estruturas semelhantes são mais complexas do que o cérebro humano? - escreveram os cientistas no Nautilus trimestralmente.

O grau de complexidade e auto-organização

Em termos de tamanho, o cérebro e o universo diferem em 27 ordens de magnitude. No entanto, a pesquisa sugere que os processos físicos que impulsionam a estrutura do universo e a estrutura do cérebro humano, embora muito diferentes, podem resultar em um nível semelhante de complexidade e auto-organização.

O ponto de partida foi encontrar semelhanças entre as duas estruturas examinadas. O cérebro humano contém cerca de 69 bilhões de neurônios e há 100 bilhões de galáxias no universo observável. Segundo os autores da publicação, isso é uma das coisas que eles têm em comum.
Outra semelhança é a forma como está organizado. Os dois sistemas estão dispostos em uma rede bem definida, com os nós conectando-os de maneira distinta. O fluxo de informações e energia representa apenas cerca de 25% da massa e energia de qualquer sistema.

Além disso, existem semelhanças entre a composição do cérebro e a composição do cérebro Universo. A água representa cerca de 77% da massa do cérebro, enquanto o universo é 72% de matéria escura e energia (algumas estimativas chegam a 95%). Tanto a água quanto a matéria escura parecem desempenhar apenas um papel indireto nas estruturas internas do cérebro e do espaço, dizem os pesquisadores.

Outras semelhanças entre o cérebro e o cosmos

Depois de descobrir as semelhanças acima, os pesquisadores fizeram uma comparação quantitativa das duas estruturas usando imagens. Para tanto, foram compiladas ilustrações do cérebro humano e simulações do surgimento da rede espacial.

Os pesquisadores procuraram diferenças na densidade da distribuição da matéria e descobriram que era surpreendentemente semelhante nos dois sistemas. - Calculamos a densidade espectral de ambos os sistemas. Essa é uma técnica muito usada em cosmologia para estudar a distribuição espacial de galáxias ”, diz Vazza.

- Nossa análise mostrou que a distribuição das redes neurais em uma escala de 1 micrômetro a 0,1 milímetro é semelhante à distribuição da matéria em uma rede espacial, mas é claro em uma escala maior, entre 5 milhões e 500 milhões de anos-luz ", acrescenta o pesquisador.

Mas isso não é tudo. A equipe também examinou outras características morfológicas, como o número de conexões entre nós-chave em ambas as redes. Em média, a rede espacial tinha 3,8 a 4,1 conexões por nó, enquanto o cérebro tinha uma média de 4,6 a 5,4 conexões por nó. Além disso, ambos os sistemas mostraram uma tendência de concentrar as conexões em torno dos nós centrais. Tudo isso faz com que o cérebro e o universo tenham capacidade semelhante de informação.

Isso não significa que o universo seja um cérebro enorme ou uma estrutura enorme capaz de sentir. A pesquisa sugere que as leis que regem o desenvolvimento do cérebro e do universo poderiam ser as mesmas.