شباهت شگفت‌انگیز مغز انسان به ساختار کهکشان

به گزارش شفاآنلاین:ساختار‌های درون مغز انسان و کیهان با هم شباهت‌های غیر منتظره‌ای دارند؛ این بخشی از جزئیات تازه‌ترین مقاله منتشر شده توسط ستاره شناسان و عصب شناسان بوده که گوشه‌ای از این نزدیکی‌های عجیب را به ما نشان می‌دهد.

تاکنون توجه کرده‌اید که نحوه پخش شدن صاعقه در آسمان تا چه حد همانند رگ‌هایی بوده که در بدن تمامی ما کار خون‌رسانی را انجام می‌دهند؟ از طرف دیگر ساختار مارپیچ طلایی که حلزونی گوش انسان را تشکیل می‌دهند، همان ساختاری بوده که در کهکشان‌های مارپیچی شاهد آن هستیم. همان‌طور که می‌بینیم، شکل‌ها و الگو‌های یکسان در ابعاد و مقیاس‌های گوناگون قابل مشاهده هستند.

تحقیق در مورد مغز انسان و کیهان

در همین رابطه، یک اختر فیزیکدان و یک جراح مغز و اعصاب در تحقیقی جدید و شگفت‌انگیز این مقایسه‌ها را به سطح دیگری برده‌اند و با نگاهی موشکافانه دو مورد از پیچیده‌ترین ساختار‌های دنیای طبیعی را کنار هم گذاشته‌اند؛ ساختار شبکه عصبی داخل مغز انسان و ساختار شبکه کهکشانی که در کیهان وجود دارد.

البته شاید تاکنون تصویر زیر که یک عصب انسان را در کنار خوشه کهکشانی قرار داده، دیده باشید و همان‌طور که مشخص است، شباهت قابل توجه و حتی عجیبی بین این دو وجود دارد:

اما همان‌طور که اختر فیزیکدان فرانکو وازا (Franco Vazza) از دانشگاه بلونا ایتالیا و جراح مغز و اعصاب، آلبرتو فلتی (Alberto Feletti) از دانشگاه ورونا همان کشور می‌گوید، شباهت‌های مغز انسان و کیهان از ظاهر فراتر می‌روند. این دو دانشمند برای چندین سال گذشته مشغول بررسی این مسئله بوده‌اند.

وازا و فلتی می‌گویند که کهکشان‌ها در مقیاس بزرگ ساختار‌های فوق‌العاده عظیمی به نام‌های خوشه، ابر خوشه و رشته را تشکیل می‌دهند که در حداکثر حالت ممکن تا هزاران میلیون سال نوری طول دارند. گفته شده که فضای خالی بین این ساختار‌ها و ساختار‌های اطراف که با نام حفره‌های کیهانی شناخته می‌شوند، بخش‌هایی از فضا هستند که بیش از حد پیچیده بوده و شامل اتفاقات ناشناخته‌ای می‌شوند.

طبق نظریات اختر فیزیک، گرانش باعث می‌شود تا در مرز ساختار‌های مورد نظر، اجرام مختلف تا هزاران کیلومتر بر ثانیه سرعت بگیرند و با متلاطم کردن گاز‌های کهکشانی، امواج شوک عظیمی را به وجود آورند. دانشمندان می‌گویند که قسمت مرز بین رشته‌های کهکشانی یکی از پیچیده‌ترین ساختار‌های جهان بوده، اما سوال مهم این است که آیا پدیده‌های مورد نظر به اندازه ساختار‌های مغز انسان پیچیدگی دارند؟

تفاوت ابعادی ساختار‌های مغز انسان و کیهان حدودا به اندازه عدد ۱۰ به توان ۲۷ برابر بوده، اما محققان ایتالیایی می‌گویند که این تفاوت تاثیر چندانی در یکسان بودن ویژگی‌های مهم مغز و ساختار‌های کیهانی ندارد؛ می‌دانیم که فرآیند‌های فیزیکی ایجاد کننده ساختار‌هایی مانند خوشه‌های کهکشانی با فرآیند‌های مربوط به عملکرد مغز متفاوت بوده، اما در نهایت پیچیدگی این دو جنبه متفاوت از دنیای طبیعی و قابلیت آن‌ها برای مدیریت کردن خود شباهت عجیبی به هم دارند.

در قدم اول، وازا و فلتی به دنبال شباهت‌های مغز و کیهان گشتند؛ مخچه انسان حدودا ۶۹ میلیارد نورون دارد، در حالی که شبکه کیهانی قابل مشاهده از روی زمین تقریبا شامل ۱۰۰ میلیارد کهکشان می‌شود. شباهت دوم نحوه تنظیم شدن دو شبکه مورد نظر بوده که هردو شامل گره‌هایی درون شبکه می‌شوند. در مغز انسان این گره‌ها همان نورون‌ها هستند و در ساختار‌های کیهانی هم می‌توان کهکشان‌ها را به عنوان گره‌های درون شبکه در نظر گرفت. در تصویر بالا هم کهکشان‌ها همان نقاط نورانی هستند که در میان رشته‌ها قرار گرفته‌اند.

هم در نورون‌های مغزی و هم در رشته‌های کهکشانی مقیاس شعاعی معمولی تنها کسری از طول کلی رشته‌ها بوده و مقدار انرژی و اطلاعاتی که از این رشته‌ها بین گره‌ها جابه‌جا می‌شوند، حدودا ۲۵ درصد کل جرم و انرژی ساختار‌های مغزی و کیهانی است.

شباهت جالب‌توجه دیگر هم این بوده که مغز انسان شامل ۷۷ درصد آب می‌شود، در حالی که بر اساس تازه‌ترین تخمین‌ها، حدودا ۷۲ درصد کل کیهان از ماهیت ناشناخته‌ای به نام انرژی تاریک (dark energy) تشکیل شده است. هر دو این ماده‌ها به ظاهر نقشی منفعلانه دارند و در سراسر مغز انسان و کیهان پخش شده‌اند.

با مشخص کردن شباهت‌های ذکر شده، قدم بعدی مقایسه دقیق جزئیات مغز انسان و کیهان بود؛ برای این منظور دانشمندان تصاویری از قسمت‌های مختلف مخچه و کورتکس انسان را با شبیه‌سازی‌های انجام شده از شبکه‌های کیهانی، مقایسه کردند.

وازا و فلتی با کنار هم گذاشتن این تصاویر به دنبال شباهت‌هایی در نوسانات چگالی ماده موجود در مغز و شبکه‌های کیهانی می‌گشتند. در کمال تعجب این بخش از تحقیقات نشان داد که نوسانات مورد نظر در دو سیستم بررسی شده فوق‌العاده شبیه به هم هستند و با وجود تفاوت مقیاس بین نورون‌های مغزی و کهکشان‌هایی که در فضای بی‌انت‌ها وجود دارند، می‌توان گفت که این شباهت شگفت‌انگیز است.

در عکس بالا، در سمت چپ تصویر تکه‌ای از مخچه انسان تا ۴۰ برابر بزرگ شده و در سمت راست هم تصویری از شبیه‌سازی شبکه‌های کیهانی با ابعاد ۳۰۰ سال نوری قرار گرفته است. وازا می‌گوید که با استفاده از تکنیک اندازه‌گیری تراکم طیفی که در ستاره شناسی برای مشخص کردن پراکندگی کهکشان‌ها استفاده می‌شود، وضعیت نورون‌های مغزی مورد بررسی قرار گرفته شد.

این اختر فیزیکدان اظهار کرده که پراکندگی نوسانی داخل شبکه عصبی مغز انسان با تغییر مقیاس اندازه‌گیری از یک میکرومتر به ۰.۱ میلی‌متر، دقیقا از همان الگویی پیروی می‌کند که با تغییر مقیاس در شبکه‌های کهکشانی شاهد آن هستیم؛ البته تغییر مقیاس مورد نظر باید از ۵ میلیون به ۵۰۰ میلیون سال نوری باشد.

اما این تمام ماجرا نیست؛ در ادامه مقایسه مغز انسان و کیهان محققان تعداد رشته‌هایی که به هر گره وصل شده را بررسی کردند و دیده شد که در مقیاس کیهانی و با بررسی بین ۳ تا ۴ هزار کهکشان، در هر گره به صورت میانگین بین ۳.۸ تا ۴.۱ اتصال وجود دارد. از طرف دیگر بررسی بین ۱۸۰۰ تا ۲ هزار نمونه از کورتکس مغز انسان نشان داد که هر نورون مغزی ما به عنوان یک گره، معمولا شامل ۴.۶ تا ۵.۴ اتصال می‌شود.

در عین حال به نظر می‌رسد که هر دو سیستم مورد نظر اتصالات خود را بیش از همه به یک گره مرکزی وصل می‌کنند و همچنین ظرفیت اطلاعاتی خوشه‌های کهکشانی و شبکه‌های عصبی مغز ما هم در یک حد است؛ تازه‌ترین تحقیقات نشان می‌دهند که ظرفیت حافظه انسان حدودا ۲.۵ پتابایت بوده و از طرف دیگر، بررسی جدیدی که توسط وازا انجام شده، نشان داده که پیچیدگی‌های کیهان از لحاظ حافظه‌ای باید در یک حجم ۴.۳ پتابایتی قرار بگیرد.

به این ترتیب تمامی خاطرات و تجربه‌هایی که یک انسان در طول زندگی‌اش کسب کرده و درون مغز خود ذخیره می‌کند، می‌تواند در گستردگی کهکشان‌هایی که در جهان اطراف وجود دارند، کدگذاری شود. البته این مسئله به ما نمی‌گوید که کیهان یک مغز بزرگ است، اما می‌توان از این موضوع نتیجه گرفت که قوانین اعمال شده در رشد هر دو ساختار مغز انسان و کیهان به احتمال قوی یکی هستند.

مقاله تحقیقات وازا و فلتی در ژورنال "Frontiers in Physics” منتشر شده است.yjc