研究在人類大腦中星系網絡和神經細胞網絡之間的相似性

2020-11-19 以和為貴生生不息

美國醫療服務機構和生元國際了解到，在他們的論文發表在物理邊界,弗朗哥•(博洛尼亞大學的天體物理學家)和阿爾貝託Feletti(維羅納大學神經外科醫生)調查了相似性的兩個最具挑戰性和複雜系統:星系的宇宙網絡和人類大腦的神經細胞網絡。

儘管這兩個網絡在規模上有實質性的差異(超過27個數量級)，但他們的定量分析(處於宇宙學和神經外科的交叉路口)表明，不同的物理過程可以構建具有相似複雜性和自組織能力的結構。

人類大腦的運轉得益於其廣泛的神經網絡，它被認為包含了大約690億個神經元。另一方面，可觀測的宇宙可以依靠一個由至少1000億個星系組成的宇宙網。

在這兩個系統中，只有30%的質量是由星系和神經元組成的。在這兩個系統中，星系和神經元以長絲狀體或絲狀體之間的節點排列自己。

最後，在這兩個系統中，70%的質量或能量分布是由明顯扮演被動角色的成分組成的:大腦中的水和可見宇宙中的暗能量。

從兩個系統的共同特徵出發，研究人員將模擬的星系網絡與大腦皮層和小腦的部分進行了比較。目的是觀察物質漲落在如此不同的尺度上是如何分散的。

「我們計算了兩個系統的光譜密度。這是宇宙學中研究星系空間分布的常用技術」，Franco Vazza解釋說。「我們的分析表明,波動的分布在小腦神經元網絡規模從1微米到0.1毫米遵循相同的過程的物質的分布在宇宙網絡,但當然,在更大的規模,從500萬年到5億年光年」。

這兩位研究人員還計算了表徵神經網絡和宇宙網絡的一些參數:每個節點的平均連接數，以及網絡中相關中心節點中幾個連接聚類的趨勢。

再一次，結構參數確定了意想不到的一致水平。儘管調控星系和神經元的物理力量之間存在著驚人而明顯的差異，但這兩個網絡之間的連通性可能是按照類似的物理原理發展的。這兩個複雜的網絡比宇宙網和星系或神經網絡和神經體內部的相似之處更多。」Alberto Feletti，維羅納大學神經外科醫生

這項初步研究令人鼓舞的結果促使研究人員思考，新的和有效的分析技術在宇宙學和神經外科兩個領域，將允許更好地理解路由動態潛在的這兩個系統的時間演化。

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