El cerebro humano y el universo tienen similitudes extraordinarias
En su artículo publicado en Frontiers of Physics, Franco Vazza (astrofísico de la Universidad de Bolonia) y Alberto Feletti (neurocirujano de la Universidad de Verona) investigaron las similitudes entre dos de los sistemas más complejos y desafiantes de la naturaleza: la red cósmica de galaxias. y la red de células neuronales del cerebro humano.
A pesar de la diferencia sustancial de escala entre las dos redes, su análisis cuantitativo, que se encuentra en el cruce entre la cosmología y la neurocirugía, sugiere que diversos procesos físicos pueden construir estructuras caracterizadas por niveles similares de complejidad y autocontrol.
El cerebro humano funciona gracias a su amplia red neuronal que se estima que contiene aproximadamente 69 mil millones de neuronas. Por otro lado, el universo observable puede contar con una red cósmica de al menos 100 mil millones de galaxias. Dentro de ambos sistemas, solo el 30% de sus masas están compuestas por galaxias y neuronas. Dentro de ambos sistemas, las galaxias y las neuronas se organizan en largos filamentos o nodos entre los filamentos. En la imagen podemos apreciar un segmento del cerebelo (izq) y una simulación de la expansión del universo (der).
Finalmente, dentro de ambos sistemas, el 70% de la distribución de masa o energía está compuesta por componentes que juegan un papel aparentemente pasivo: agua en el cerebro y energía oscura en el Universo observable.
A partir de las características compartidas de los dos sistemas, los investigadores compararon una simulación de la red de galaxias con secciones de la corteza cerebral y el cerebelo. El objetivo era observar cómo las fluctuaciones de la materia se dispersan en escalas tan diversas.
“Calculamos la densidad espectral de ambos sistemas. Ésta es una técnica empleada a menudo en cosmología para estudiar la distribución espacial de las galaxias ”, explica Franco Vazza. “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 materia en la red cósmica pero, por supuesto, en una escala mayor que va de 5 millones a 500 millones de años luz”.
“Los parámetros estructurales han identificado niveles de acuerdo inesperados. Probablemente, la conectividad dentro de las dos redes evolucione siguiendo principios físicos similares, a pesar de la llamativa y evidente diferencia entre los poderes físicos que regulan las galaxias y las neuronas”, añade 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”.
Los alentadores resultados de este estudio piloto están impulsando a los investigadores a pensar que técnicas de análisis nuevas y efectivas en ambos campos, cosmología y neurocirugía, permitirán una mejor comprensión de la dinámica enrutada subyacente a la evolución temporal de estos dos sistemas.