Descubren similitudes sorprendentes entre el cerebro humano y el universo.

Un astrofísico de la Universidad de Bolonia y un neurocirujano de la Universidad de Verona compararon la red de células neuronales del cerebro humano con la red cósmica de galaxias… y surgieron sorprendentes similitudes.

En un 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 desafiantes y complejos de la naturaleza: la red cósmica de galaxias y la red de células neuronales del cerebro humano.

A pesar de la sustancial diferencia de escala entre ambas redes (más de 27 órdenes de magnitud), su análisis cuantitativo, que se sitúa en la encrucijada de la cosmología y la neurocirugía, sugiere que diversos procesos físicos pueden construir estructuras caracterizadas por niveles similares de complejidad y autoorganización.

El cerebro humano funciona gracias a su amplia red neuronal, que se considera que contiene aproximadamente 69.000 millones de neuronas. Por otro lado, el universo observable puede contar con una red cósmica de al menos 100.000 millones de galaxias.

Dentro de ambos sistemas, sólo el 30% de sus masas están compuestas por galaxias y neuronas. Dentro de ambos sistemas, las galaxias y las neuronas se disponen en largos filamentos o nodos entre los filamentos.

Por último, dentro de ambos sistemas, el 70% de la distribución de masa o energía está compuesto por componentes que desempeñan un papel aparentemente pasivo: el agua en el cerebro y la energía oscura en el Universo observable.

Partiendo de las características compartidas por ambos 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 se dispersan las fluctuaciones de la materia en escalas tan diversas.

«Calculamos la densidad espectral de ambos sistemas. Se trata de una técnica empleada a menudo en cosmología para estudiar la distribución espacial de las galaxias», explica Franco Vazza.

«Nuestro análisis demostró 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 la materia en la red cósmica, pero, por supuesto, en una escala mayor que va de 5 millones a 500 millones de años luz».

Los dos investigadores también calcularon algunos parámetros que caracterizan tanto la red neuronal como la red cósmica: el número medio de conexiones en cada nodo y la tendencia a agrupar varias conexiones en nodos centrales relevantes dentro de la red.

«Una vez más, los parámetros estructurales han identificado niveles de concordancia inesperados. Probablemente, la conectividad dentro de las dos redes evoluciona 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 complejas redes muestran más similitudes que las que comparten la red cósmica y una galaxia o una red neuronal y el interior de un cuerpo neuronal».

Los resultados de este estudio hacen pensar a los investigadores que nuevas y eficaces técnicas de análisis en ambos campos, la cosmología y la neurocirugía, permitirán comprender mejor la dinámica enrutada que subyace a la evolución temporal de estos dos sistemas.

Autor: F. Vazza et al. «The Quantitative Comparison Between the Neuronal Network and the Cosmic Web». Frontiers in Physics, 16 November 2020. DOI: 10.3389/fphy.2020.525731

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