Um astrofísico da Universidade de Bolonha e um neurocirurgião da Universidade de Verona compararam a rede de células neuronais no cérebro humano com a rede cósmica de galáxias ... e surgiram semelhanças surpreendentes

Em seu artigo publicado em Fronteiras na Física , 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 ser humano cérebro.

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 100 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, dentro de ambos os sistemas, 70% da distribuição de massa ou energia é composta por componentes que desempenham um papel aparentemente passivo:água no cérebro e energia escura no Universo observável.

Começando com os recursos compartilhados dos dois sistemas, 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 de ambos os sistemas. Esta é uma técnica frequentemente empregada em cosmologia para estudar a distribuição espacial de 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 da matéria na teia cósmica, mas, 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 agrupar várias conexões em nós centrais relevantes dentro da rede.

"Mais uma vez, parâmetros estruturais identificaram níveis de concordância inesperados. Provavelmente, a conectividade dentro das duas redes evolui seguindo princípios físicos semelhantes, apesar da diferença notável e óbvia entre os poderes físicos que regulam galáxias e neurônios, "acrescenta Alberto Feletti." Estas 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, permitirá uma melhor compreensão da dinâmica de roteamento subjacente à evolução temporal desses dois sistemas.