شباهت شگفت انگیز مغز انسان به ساختار کهکشان - مجله نازلارا

ساختار های درون مغز انسان و کیهان با هم شباهت های غیر منتظره ای دارند؛ این بخشی از جزئیات تازه ترین مقاله منتشر شده به وسیله ستاره شناسان و عصب شناسان بوده که گوشه ای از این نزدیکی های عجیب را به ما نشان می دهد.

تا به امروز توجه نموده اید که نحوه پخش شدن صاعقه در آسمان تا چه حد همچون رگ هایی بوده که در بدن تمامی ما کار خون رسانی را انجام می دهند؟ از طرف دیگر ساختار مارپیچ طلایی که حلزونی گوش انسان را تشکیل می دهند، همان ساختاری بوده که در کهکشان های مارپیچی شاهد آن هستیم. همان طور که می بینیم، شکل ها و الگو های یکسان در ابعاد و مقیاس های گوناگون قابل مشاهده هستند.

تحقیق در خصوص مغز انسان و کیهان

در همین رابطه، یک اختر فیزیکدان و یک جراح مغز و اعصاب در تحقیقی نو و شگفت انگیز این مقایسه ها را به سطح دیگری برده اند و با نگاهی موشکافانه دو مورد از پیچیده ترین ساختار های دنیای طبیعی را کنار هم گذاشته اند؛ ساختار شبکه عصبی داخل مغز انسان و ساختار شبکه کهکشانی که در کیهان وجود دارد.

البته شاید تا به امروز تصویر زیر که یک عصب انسان را در کنار خوشه کهکشانی قرار داده، دیده باشید و همان طور که معین است، شباهت قابل توجه و حتی عجیبی بین این دو وجود دارد:

اما همان طور 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 می گوید، شباهت های مغز انسان و کیهان از ظاهر فراتر می روند. این دو دانشمند برای چندین سال گذشته مشغول آنالیز این مسئله بوده اند.

وازا و فلتی می گویند که کهکشان ها در مقیاس بزرگ ساختار های فوق العاده عظیمی به نام های خوشه، ابر خوشه و رشته را تشکیل می دهند که در حداکثر حالت ممکن تا هزاران میلیون سال نوری طول دارند. گفته شده که فضای خالی بین این ساختار ها و ساختار های اطراف که با نام حفره های کیهانی شناخته می شوند، بخش هایی از فضا هستند که بیش از حد پیچیده بوده و شامل اتفاقات ناشناخته ای می شوند.

طبق نظریات اختر فیزیک، گرانش باعث می گردد تا در مرز ساختار های مورد نظر، اجرام مختلف تا هزاران کیلومتر بر ثانیه سرعت بگیرند و با متلاطم کردن گاز های کهکشانی، امواج شوک عظیمی را به وجود آورند. دانشمندان می گویند که قسمت مرز بین رشته های کهکشانی یکی از پیچیده ترین ساختار های دنیا بوده، اما سوال مهم این است که آیا پدیده های مورد نظر به میزان ساختار های مغز انسان پیچیدگی دارند؟

شباهت های ساختاری

تفاوت ابعادی ساختار های مغز انسان و کیهان حدودا به میزان عدد 10 به توان 27 برابر بوده، اما محققان ایتالیایی می گویند که این تفاوت تاثیر چندانی در یکسان بودن ویژگی های مهم مغز و ساختار های کیهانی ندارد؛ می دانیم که فرآیند های فیزیکی ایجاد نماینده ساختار هایی مانند خوشه های کهکشانی با فرآیند های مربوط به عملکرد مغز متفاوت بوده، اما در نهایت پیچیدگی این دو جنبه متفاوت از دنیای طبیعی و قابلیت آن ها برای مدیریت کردن خود شباهت عجیبی به هم دارند.

در قدم اول، وازا و فلتی در پی شباهت های مغز و کیهان گشتند؛ مخچه انسان حدودا 69 میلیارد نورون دارد، در حالی که شبکه کیهانی قابل مشاهده از روی زمین تقریبا شامل 100 میلیارد کهکشان می گردد. شباهت دوم نحوه تنظیم شدن دو شبکه مورد نظر بوده که هردو شامل گره هایی درون شبکه می شوند. در مغز انسان این گره ها همان نورون ها هستند و در ساختار های کیهانی هم می توان کهکشان ها را به عنوان گره های درون شبکه در نظر گرفت. در تصویر بالا هم کهکشان ها همان نقاط نورانی هستند که در میان رشته ها قرار گرفته اند.

هم در نورون های مغزی و هم در رشته های کهکشانی مقیاس شعاعی معمولی تنها کسری از طول کلی رشته ها بوده و میزان انرژی و اطلاعاتی که از این رشته ها بین گره ها جابه جا می شوند، حدودا 25 درصد کل جرم و انرژی ساختار های مغزی و کیهانی است.

شباهت جالب توجه دیگر هم این بوده که مغز انسان شامل 77 درصد آب می گردد، در حالی که بر اساس تازه ترین تخمین ها، حدودا 72 درصد کل کیهان از ماهیت ناشناخته ای به نام انرژی تاریک (dark energy) تشکیل شده است. هر دو این ماده ها به ظاهر نقشی منفعلانه دارند و در سراسر مغز انسان و کیهان پخش شده اند.

مقایسه ویژگی های مغز انسان و کیهان

با معین کردن شباهت های ذکر شده، قدم بعدی مقایسه دقیق جزئیات مغز انسان و کیهان بود؛ برای این منظور دانشمندان تصاویری از قسمت های مختلف مخچه و کورتکس انسان را با شبیه سازی های اجرا شده از شبکه های کیهانی، مقایسه کردند.

وازا و فلتی با کنار هم گذاشتن این تصاویر در پی شباهت هایی در نوسانات چگالی ماده موجود در مغز و شبکه های کیهانی می گشتند. در کمال تعجب این بخش از تحقیقات نشان داد که نوسانات مورد نظر در دو سیستم آنالیز شده فوق العاده شبیه به هم هستند و با وجود تفاوت مقیاس بین نورون های مغزی و کهکشان هایی که در فضای بی انت ها وجود دارند، می توان گفت که این شباهت شگفت انگیز است.

در عکس بالا، در سمت چپ تصویر تکه ای از مخچه انسان تا 40 برابر بزرگ شده و در سمت راست هم تصویری از شبیه سازی شبکه های کیهانی با ابعاد 300 سال نوری قرار گرفته است. وازا می گوید که با استفاده از تکنیک میزان گیری تراکم طیفی که در ستاره شناسی برای معین کردن پراکندگی کهکشان ها استفاده می گردد، شرایط نورون های مغزی مورد آنالیز قرار گرفته شد.

این اختر فیزیکدان اظهار نموده که پراکندگی نوسانی داخل شبکه عصبی مغز انسان با تغییر مقیاس میزان گیری از یک میکرومتر به 0.1 میلی متر، دقیقا از همان الگویی پیروی می نماید که با تغییر مقیاس در شبکه های کهکشانی شاهد آن هستیم؛ البته تغییر مقیاس مورد نظر باید از 5 میلیون به 500 میلیون سال نوری باشد.

قوانینی دربرگیرنده مغز انسان و کیهان

اما این تمام ماجرا نیست؛ در ادامه مقایسه مغز انسان و کیهان محققان تعداد رشته هایی که به هر گره وصل شده را آنالیز کردند و دیده شد که در مقیاس کیهانی و با آنالیز بین 3 تا 4 هزار کهکشان، در هر گره به صورت میانگین بین 3.8 تا 4.1 اتصال وجود دارد. از طرف دیگر آنالیز بین 1800 تا 2 هزار نمونه از کورتکس مغز انسان نشان داد که هر نورون مغزی ما به عنوان یک گره، معمولا شامل 4.6 تا 5.4 اتصال می گردد.

در عین حال به نظر می رسد که هر دو سیستم مورد نظر اتصالات خود را بیش از همه به یک گره مرکزی وصل می نمایند و بعلاوه ظرفیت اطلاعاتی خوشه های کهکشانی و شبکه های عصبی مغز ما هم در یک حد است؛ تازه ترین تحقیقات نشان می دهند که ظرفیت حافظه انسان حدودا 2.5 پتابایت بوده و از طرف دیگر، آنالیز نوی که به وسیله وازا اجرا شده، نشان داده که پیچیدگی های کیهان از لحاظ حافظه ای باید در یک حجم 4.3 پتابایتی قرار بگیرد.

به این ترتیب تمامی خاطرات و تجربه هایی که یک انسان در طول زندگی اش کسب نموده و درون مغز خود ذخیره می نماید، می تواند در گستردگی کهکشان هایی که در دنیا اطراف وجود دارند، کدگذاری گردد. البته این مسئله به ما نمی گوید که کیهان یک مغز بزرگ است، اما می توان 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.

پ