人脑类似于宇宙吗？

博洛尼亚大学的天体物理学家和维罗纳大学的神经外科医生将人脑中神经元细胞的网络与星系的宇宙网络进行了比较……并出现了令人惊讶的相似之处。

Franco Vazza（博洛尼亚大学的天体物理学家）和Alberto Feletti（维罗纳大学的神经外科医生）在《物理学前沿》上发表的论文中研究了自然界中最具挑战性和最复杂的两个系统之间的相似性：星系的宇宙网络以及人脑中神经元细胞的网络。

尽管两个网络之间的规模差异很大（超过27个数量级），但它们的定量分析（位于宇宙学和神经外科的交叉点）表明，各种物理过程可以构建具有相似程度的复杂性和自组织。

人脑的功能要归功于其广泛的神经元网络，该网络包含大约690亿个神经元。另一方面，可观测的宇宙可以依靠至少1000亿个星系的宇宙网。在这两个系统中，只有30％的质量由星系和神经元组成。在这两个系统中，星系和神经元将自己排列在长丝或丝之间的节点中。最后，在这两个系统中，质量或能量分布的70％由起到明显被动作用的成分组成：大脑中的水和可观察到的宇宙中的暗能量。

从两个系统的共同特征出发，研究人员将银河网络与大脑皮层和小脑部分的模拟进行了比较。目的是观察物质波动如何在如此不同的规模上分散。

“我们计算了两个系统的光谱密度。这是宇宙学中经常用于研究星系空间分布的技术”，佛朗哥·瓦扎（Franco Vazza）解释说。 “我们的分析表明，小脑神经元网络内波动的分布范围从1微米到0.1毫米，遵循宇宙网中物质分布的相同过程，但是，当然，从5到5百万至5亿光年”。

两位研究人员还计算了一些表征神经网络和宇宙网的参数：每个节点中的平均连接数以及网络中相关中央节点中的多个连接聚集的趋势。

“再一次，结构参数确定了意想不到的协议级别。尽管调节星系和神经元的物理能力之间存在明显的明显差异，但两个网络之间的连通性可能会遵循相似的物理原理发展”。 “这两个复杂的网络比宇宙网和星系或神经元网络和神经元内部共享的相似性更高。”

这项前瞻性研究的令人鼓舞的结果促使研究人员认为，在宇宙学和神经外科这两个领域中，新的有效分析技术将使人们更好地理解这两个系统的时间演变背后的路由动力学。

这项研究发表在《物理学前沿》杂志上，题为“神经元网络与宇宙网之间的定量比较”，作者是博洛尼亚大学物理与天文学系的Franco Vazza，以及博洛尼亚大学物理与天文学系的Alberto Feletti。维罗纳大学神经科学，生物医学和运动。