El cerebro humano y el universo son sorprendentemente parecidos

¿En qué se parecen el cerebro y el universo? Un equipo de científicos ha encontrado muchas similitudes entre la red cosmológica y la neuronal.

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Un equipo de científicos de la Universidad de Bolonia (Alemania) ha comparado dos de los sistemas más complejos de la naturaleza: la red neuronal de nuestro cerebro y la red cósmica de galaxias del universo. ¿Qué han descubierto? Que son increíblemente parecidas. Y no solo tal y como se ven si comparamos una neurona humana con un cúmulo de galaxias. Hay más.

El estudio, que pretendía ver más allá de las similitudes visuales entre el cerebro humano y la red cósmica (la estructura de filamentos, nodos y vacíos que forman las galaxias). ¿Tienen ambos una conexión más profunda?


A priori, las neuronas y las galaxias son sistemas muy diferentes pero esta investigación, publicada en la revista Frontiers in Physics, sugiere que están moldeadas por principios subyacentes similares. Así, no se trata de que nuestro cerebro sea como un universo ni que el universo sea un cerebro de proporciones titánicas, sino que su dinámica es parecida.

 


Coincidencias

  • El cerebro promedio tiene 69.000 millones de neuronas.
  • Durante mucho tiempo, la estimación del número de galaxias en el universo fue de 100.000 millones, pero ahora se estima que es 20 veces mayor.
  • Alrededor del 77% de la masa del cerebro es agua.
  • Alrededor del 70% del contenido de materia energética del universo es energía oscura.

 


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

 

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Universidad de Bolonia

Entre la cosmología y la neurocirugía

A pesar de tener una diferencia de escala de aproximadamente 27 órdenes de magnitud, el cerebro humano y la composición de la red cósmica muestran niveles similares de complejidad y autoorganización, según los investigadores.


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.

"Calculamos la densidad espectral de ambos sistemas", comenta Franco Vazza, líder del estudio. "Esta es una técnica que se emplea a menudo en cosmología para estudiar la distribución espacial de las galaxias". "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", agregó el experto "pero, por supuesto, en un mayor escala que va de 5 millones a 500 millones de años luz ". El agrupamiento y el número de conexiones que emanaban de cada nodo también eran extrañamente similares.

Los investigadores también calcularon algunos parámetros que caracterizan tanto la red neuronal como la red cósmica: el número promedio de conexiones en cada nodo y la tendencia de agrupar varias conexiones en nodos centrales relevantes dentro de la red: la red cósmica, basada en una muestra de 3.800 a 4.700 nodos, tenía un promedio de 3,8 a 4,1 conexiones por nodo. La corteza humana, para una muestra de 1.800 a 2.000 nodos, tenía un promedio de 4,6 a 5,4 conexiones por nodo. Además, ambos sistemas mostraron una tendencia a agrupar conexiones alrededor de nodos centrales.

“Una vez más, los parámetros estructurales han identificado niveles de acuerdo 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 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”.

Tanto el universo como nuestro cerebro siguen siendo bastante misteriosos aún. El modelo estándar de cosmología tiene muchas incertidumbres, como qué es la materia oscura y la energía oscura. Y, cuando se trata del cerebro, no paramos de descubrir y aumentar nuestra comprensión de cómo se forman las conexiones y cómo evoluciona la red neuronal en su conjunto.

¿Cómo es que tienen tanto en común? Aún no tenemos respuesta para eso.

 

Referencia: F. Vazza et al, The Quantitative Comparison Between the Neuronal Network and the Cosmic Web, Frontiers in Physics (2020). DOI: 10.3389/fphy.2020.525731

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme por aquí.

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