Cientistas: o cérebro humano tem estranhas semelhanças com o universo

Por , em 17.11.2020
Cérebro e universo lado a lado
Crédito: Universidade de Bolonha

Um astrofísico da Universidade de Bolonha e um neurocirurgião da Universidade de Verona compararam a rede de células neuronais do cérebro humano com a rede cósmica de galáxias … e surgiram semelhanças surpreendentes

Em seu artigo publicado na revista científica Frontiers in Physics, Franco Vazza (astrofísico da Universidade de Bolonha) e Alberto Feletti (neurocirurgião da Universidade de Verona) investigaram as semelhanças entre dois dos sistemas mais desafiadores e complexos da natureza: a rede cósmica de galáxias e a rede de células neuronais no cérebro humano, reporta o portal Phys.

Apesar da diferença substancial de escala entre as duas redes (mais de 27 ordens de magnitude), sua análise quantitativa, que fica na encruzilhada da cosmologia e da neurocirurgia, sugere que diversos processos físicos podem construir estruturas caracterizadas por níveis semelhantes de complexidade e auto-organização.

O cérebro humano funciona graças à sua ampla rede neuronal, que supostamente contém aproximadamente 69 bilhões de neurônios. Por outro lado, o universo observável é composto de uma teia cósmica de pelo menos cem bilhões de galáxias. Em ambos os sistemas, apenas 30% de suas massas são compostas por galáxias e neurônios. Em ambos os sistemas, galáxias e neurônios se organizam em longos filamentos ou nós entre os filamentos. Finalmente, em ambos os sistemas, 70% da distribuição de massa ou energia é composta de componentes que desempenham um papel aparentemente passivo: água no cérebro e energia escura no Universo observável.

A partir das características compartilhadas dos dois sistemas, os pesquisadores compararam uma simulação da rede de galáxias a seções do córtex cerebral e do cerebelo. O objetivo era observar como as flutuações da matéria se espalham por escalas tão diversas.

“Calculamos a densidade espectral dos dois sistemas. É uma técnica muito empregada na cosmologia para estudar a distribuição espacial das galáxias”, explica Franco Vazza. “Nossa análise mostrou que a distribuição da flutuação dentro da rede neuronal do cerebelo em uma escala de 1 micrômetro a 0,1 milímetros segue a mesma progressão da distribuição de matéria na teia cósmica, mas, é claro, em uma escala maior que vai de 5 milhões a 500 milhões de anos-luz.”

Os dois pesquisadores também calcularam alguns parâmetros que caracterizam tanto a rede neuronal quanto a teia cósmica: o número médio de conexões em cada nó e a tendência de agrupamento de várias conexões em nós centrais relevantes dentro da rede.

“Mais uma vez, parâmetros estruturais identificaram níveis de concordância inesperados. Provavelmente, a conectividade entre as duas redes evolui seguindo princípios físicos semelhantes, apesar da diferença marcante e óbvia entre as potências físicas que regulam galáxias e neurônios”, acrescenta Alberto Feletti. “Essas duas redes complexas mostram mais semelhanças do que aquelas compartilhadas entre a teia cósmica e uma galáxia ou uma rede neuronal e o interior de um corpo neuronal.”

Os resultados encorajadores deste estudo piloto estão levando os pesquisadores a pensar que novas e eficazes técnicas de análise em ambos os campos, cosmologia e neurocirurgia, permitirão uma melhor compreensão da dinâmica roteada subjacente à evolução temporal desses dois sistemas. [Phys]

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