18 de noviembre de 2020
18.11.2020
La Opinión de Murcia
Cosmología y neurología

El cerebro humano funciona igual que el universo

Un estudio descubre las similitudes entre la red de células neuronales y la red cósmica de galaxias

18.11.2020 | 10:22
El cerebro y el cosmos tienen funcionamientos similares.

Un astrofísico y un neurocirujano italianos han encontrado similitudes sorprendentes al comparar la red de células neuronales del cerebro humano con la red cósmica de galaxias.

A pesar de la diferencia sustancial de escala entre las dos redes (más de 27 órdenes de magnitud), el análisis de Franco Vazza (astrofísico de la Universidad de Bolonia) y Alberto Feletti (neurocirujano de la Universidad de Verona), que se encuentra en la encrucijada de la cosmología y la neurocirugía, sugiere que diversos procesos físicos pueden construir estructuras caracterizadas por niveles similares de complejidad y auto-organización.

El cerebro humano funciona gracias a su amplia red neuronal que se estima que contiene aproximadamente 69.000 millones de neuronas. Por otro lado, el universo observable está compuesto por una red cósmica de al menos 100.000 millones de galaxias. Dentro de ambos sistemas, solo el 30% de sus masas están compuestas por galaxias y neuronas. Dentro de ambos sistemas, las galaxias y las neuronas se organizan en largos filamentos o nodos entre los filamentos. Finalmente, dentro de ambos sistemas, el 70% de la distribución de masa o energía está compuesta por componentes que juegan un papel aparentemente pasivo: agua en el cerebro y energía oscura en el Universo observable.

A partir de las características compartidas de los dos sistemas, los investigadores compararon una simulación de la red de galaxias con secciones de la corteza cerebral y el cerebelo. El objetivo era observar cómo las fluctuaciones de la materia se dispersan en escalas tan diversas. Publican resultados en 'Frontiers in Physics'.

"Calculamos la densidad espectral de ambos sistemas. Esta es una técnica que se emplea a menudo en cosmología para estudiar la distribución espacial de las galaxias", explica Franco Vazza. "Nuestro análisis mostró que la distribución de la fluctuación dentro de la red neuronal del cerebelo en una escala de 1 micrómetro a 0,1 milímetros sigue la misma progresión de la distribución de la materia en la red cósmica pero, por supuesto, en una escala mayor que va de 5 millones a 500 millones de años luz".

Los dos investigadores también calcularon algunos parámetros que caracterizan tanto la red neuronal como la red cósmica: el número promedio de conexiones en cada nodo y la tendencia de agrupar varias conexiones en nodos centrales relevantes dentro de la red.

"Una vez más, los parámetros estructurales han identificado niveles de concordancia inesperados. Probablemente, la conectividad dentro de las dos redes evoluciona siguiendo principios físicos similares, a pesar de la llamativa y obvia diferencia entre los poderes físicos que regulan las galaxias y las neuronas", agrega Alberto Feletti. "Estas dos redes complejas muestran más similitudes que las compartidas entre la red cósmica y una galaxia o una red neuronal y el interior de un cuerpo neuronal".

Los resultados de este estudio piloto están impulsando a los investigadores a pensar que técnicas de análisis nuevas y efectivas en ambos campos, cosmología y neurocirugía, permitirán una mejor comprensión de la dinámica enrutada subyacente a la evolución temporal de estos dos sistemas.

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