La mappa del nostro cervello è molto simile alla conformazione dell’universo. È quello che hanno scoperto un astrofisico dell’Università di Bologna e un neurochirurgo dell’Università di Verona. Gli scienziati hanno infatti confrontato la rete di cellule neuronali dell’encefalo umano con la rete cosmica di galassie e sono emerse sorprendenti somiglianze.
Hanno così redatto un articolo dettagliato sul loro studio e lo hanno poi pubblicato sulla rivista “Frontiers in Physics“. Franco Vazza, astrofisico presso l’Università di Bologna, e Alberto Feletti, neurochirurgo presso l’Università di Verona, hanno collaborato assieme e si sono addentrati nella conoscenza dei due sistemi più impegnativi e complessi che esistono in natura: la rete cosmica delle galassie e la rete di cellule neuronali nel cervello umano.
Livelli simili di complessità
Nonostante la sostanziale differenza di scala tra le due reti (più di 27 ordini di grandezza), la loro analisi quantitativa, che si trova all’incrocio tra cosmologia e neurochirurgia, suggerisce che diversi processi fisici possono costruire strutture caratterizzate da livelli simili di complessità e autonomia di organizzazione.
Il cervello umano funziona grazie alla sua ampia rete neuronale che si ritiene contenga circa 69 miliardi di neuroni. D’altra parte, l’universo osservabile è composto da una rete cosmica di almeno 100 miliardi di galassie. All’interno di entrambi i sistemi, solo il 30% delle loro masse è composto da galassie e neuroni che si dispongono in lunghi filamenti o nodi tra i filamenti.
E ancora, all’interno di entrambi i sistemi, il 70% della distribuzione di massa o energia è composta da componenti che giocano un ruolo apparentemente passivo: l’acqua nel cervello e l’energia oscura nell’Universo osservabile.
Galassie e corteccia celebrale a confronto
Partendo dalle caratteristiche condivise dei due sistemi, i ricercatori hanno confrontato una simulazione della rete di galassie con sezioni della corteccia cerebrale e del cervelletto. L’obiettivo era osservare come le fluttuazioni della materia si diffondano su scale così diverse.
“Abbiamo calcolato la densità spettrale di entrambi i sistemi. Si tratta di una tecnica spesso impiegata in cosmologia per studiare la distribuzione spaziale delle galassie“, ha spiegato Franco Vazza. L’analisi degli studiosi ha dimostrato che la distribuzione della fluttuazione all’interno della rete neuronale del cervelletto, su una scala da 1 micrometro a 0,1 millimetri, segue la stessa progressione della distribuzione della materia nella rete cosmica ma, ovviamente, su una scala più ampia, che va da 5 milioni a 500 milioni di anni luce.
Alcuni parametri che caratterizzano la rete neuronale e cosmica
I due ricercatori hanno inoltre calcolato alcuni parametri che caratterizzano sia la rete neuronale che la rete cosmica: il numero medio di connessioni in ciascun nodo e la tendenza a raggruppare più connessioni in nodi centrali rilevanti all’interno della rete.
“Ancora una volta, i parametri strutturali hanno identificato livelli di accordo inaspettati. Probabilmente, la connettività all’interno delle due reti si evolve seguendo principi fisici simili, nonostante la notevole ed evidente differenza tra i poteri fisici che regolano galassie e neuroni“, ha affermato Alberto Feletti.
Nuove ricerche future
Dallo studio emerge che queste due reti complesse, quella del cervello e dell’universo, mostrano più somiglianze di quelle condivise tra la rete cosmica e una galassia, o una rete neuronale e l’interno di un corpo neuronale.
I risultati di questo studio pilota sono molto incoraggianti e stanno spingendo i ricercatori a pensare a nuove ed efficaci tecniche di analisi in entrambi i campi di cosmologia e neurochirurgia. La continua collaborazione tra queste due scienze potrebbe consentire una migliore comprensione delle dinamiche che ci sono alla base dell’evoluzione temporale di questi due sistemi.
Fonte: https://phys.org/news/2020-11-human-brain-resemble-universe.html