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¿En qué se parecen el cerebro humano y el Universo?

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A priori pueden parecer dos conceptos poco o nada parecidos: ¿tienen algo en común el cerebro y el Universo? Ahora, un nuevo estudio realizado por un astrofísico de la Universidad de Bolonia y un neurocirujano de la Universidad de Verona, afirma que comparten mucho más de lo que pensamos, como un número parecido de neuronas y galaxias o la distribución y morfología de cada red. Como si el cerebro fuese una suerte de representación en pequeña escala del Universo. Los resultados se acaban de publicar en « Frontiers in Physics».

«Similitudes sorprendentes» es lo que afirman haber hallado Franco Vazza, astrofísico de la Universidad de Bolonia, y Alberto Feletti, neurocirujano de la Universidad de Verona, quienes se centraron concretamente en el estudio comparado de dos de los sistemas más complejos de la naturaleza: la red cósmica de galaxias y la red de células neuronales del cerebro humano.

Más similitudes que diferencias
Según explican ambos investigadores, la diferencia más obvia entre el cerebro y el Universo es su tamaño: les separan más de 27 órdenes de magnitud. Sin embargo, esto no es un impedimento para que tengan muchas similitudes: el cerebro humano funciona gracias a su amplia red neuronal, que contiene aproximadamente 69.000 millones de neuronas; por su parte, los astrónomos estiman que el Universo observable contiene unas 100.000 millones de galaxias, lo que es un número bastante similar.

No terminan ahí las semejanzas: dentro de ambos sistemas, solo el 30% de sus masas están compuestas por galaxias y neuronas; el resto, son largos filamentos o nodos que las unen. Y aún hay más: el 70% de la distribución de masa o energía está compuesta por componentes que juegan un papel aparentemente pasivo, en concreto el agua en el cerebro y la energía oscura en el Universo observable.

«Superponiendo» ambas redes
A partir de estas características compartidas, los investigadores llevaron a cabo una simulación de la red de galaxias con secciones de la corteza cerebral y el cerebelo. El objetivo era algo así como superponer la estructura cerebral y la espacial para observar si realmente existía un parecido. «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 Vazza. «Nuestro análisis mostró que la distribución de la fluctuación dentro de la red neuronal del cerebelo en una escala de 1 micrómetro a0,1 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 investigadores también calcularon algunos parámetros que caracterizan tanto la red neuronal como la red cósmica: la media de conexiones en cada nodo y la tendencia a agrupar varias conexiones en nodos centrales relevantes dentro de la red. Y los resultados volvían a indicar «niveles de concordancia inesperados».

Izquierda: corte de cerebelo, con factor de aumento 40x, obtenido con microscopía electrónica (Dr. E. Zunarelli, Hospital Universitario de Módena); derecha: sección de una simulación cosmológica, con una extensión de 300 millones de años luz en cada lado (Vazza et al.2019 A&A) – Universidad de Bolonia

Un fenómeno físico compartido
«El tentador grado de similitud que expone nuestro análisis parece sugerir que la autoorganización de ambos sistemas complejos probablemente está siendo moldeada por principios similares de dinámica de redes, a pesar de las escalas y procesos radicalmente diferentes en juego», explican ambos científicos en su estudio. Es decir, que detrás de la evolución de la red neuronal y de la red espacial se encuentra el mismo fenómeno físico subyacente «aún con la llamativa y obvia diferencia entre los poderes físicos que regulan las galaxias y las neuronas», agrega Feletti, que recalca que ambas redes se parecen más entre ellas que «el Universo comparado con una galaxia o que la red neuronal con el interior del cuerpo de las propias neuronas».

Los resultados de este estudio están impulsando a los investigadores a pensar en nuevas y más efectivas técnicas de análisis para ambos campos, que permitirán una mejor comprensión de cómo funcionan y cómo evolucionaron estos dos sistemas, comprendiendo la lógica común que rige que se parezcan tanto.

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