Cientistas comparam a complexidade do cérebro humano com o Cosmos

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Cientistas comparam a complexidade do cérebro humano com o Cosmos

“Se você olhar para todo o cosmos físico, nossos cérebros são uma parte minúscula dele. Mas eles são a parte mais perfeitamente organizada”, diz o vencedor do Prêmio Nobel, o físico Sir Roger Penrose, comparando a complexidade do universo ao cérebro humano com seu córtex cerebral, a matéria cinzenta dobrada que cobre os primeiros dois milímetros do cérebro externo como papel de embrulho, onde “a matéria se transforma para o mistério da consciência.”

“É muito mais fácil imaginar como entendemos o Big Bang do que imaginar como podemos entender a consciência”, diz Edward Witten, físico teórico e ‘pai’ da teoria das cordas no Institute for Advanced Study em Princeton, New Jersey.

Dois dos sistemas mais desafiadores e complexos da natureza

Entra o astrofísico Franco Vazza da Universidade de Bolonha e Alberto Feletti, um neurocirurgião da Universidade de Verona que investigou “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, apesar da diferença substancial de escala entre as duas redes (mais de 27 ordens de magnitude). Sua análise quantitativa, que fica no cruzamento da cosmologia e da neurocirurgia, sugere que diversos processos físicos podem construir estruturas caracterizadas por níveis semelhantes de complexidade e auto-organização.”

Galáxias e neurônios

O cérebro humano funciona graças à sua ampla rede neuronal, que supostamente contém aproximadamente 69 bilhões de neurônios. Por outro lado, o universo observável pode contar com 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, 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.

“Calculando a densidade espectral”

“Calculamos a densidade espectral de ambos os sistemas. Essa é uma técnica muito usada em cosmologia para estudar a distribuição espacial de galáxias”, explica 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, é claro, em uma escala maior que vai de 5 milhões a 500 milhões de anos-luz”.

Rede de neurônios e a Web cósmica

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, os 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 apresentam 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 deste estudo seminal 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”.

(Fonte)

Colaboração: Paulo Henrique Paulino


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n3m3

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