شباهت شگفت‌انگیز مغز انسان به ساختار کهکشان

ساختار‌هاي درون مغز انسان و کيهان با هم شباهت‌هاي غير منتظره‌اي دارند؛ اين بخشي از جزئيات تازه‌ترين مقاله منتشر شده توسط ستاره شناسان و عصب شناسان بوده که گوشه‌اي از اين نزديکي‌هاي عجيب را به ما نشان مي‌دهد.

تاکنون توجه کرده‌ايد که نحوه پخش شدن صاعقه در آسمان تا چه حد همانند رگ‌هايي بوده که در بدن تمامي ما کار خون‌رساني را انجام مي‌دهند؟ از طرف ديگر ساختار مارپيچ طلايي که حلزوني گوش انسان را تشکيل مي‌دهند، همان ساختاري بوده که در کهکشان‌هاي مارپيچي شاهد آن هستيم. همان‌طور که مي‌بينيم، شکل‌ها و الگو‌هاي يکسان در ابعاد و مقياس‌هاي گوناگون قابل مشاهده هستند.

تحقيق در مورد مغز انسان و کيهان

در همين رابطه، يک اختر فيزيکدان و يک جراح مغز و اعصاب در تحقيقي جديد و شگفت‌انگيز اين مقايسه‌ها را به سطح ديگري برده‌اند و با نگاهي موشکافانه دو مورد از پيچيده‌ترين ساختار‌هاي دنياي طبيعي را کنار هم گذاشته‌اند؛ ساختار شبکه عصبي داخل مغز انسان و ساختار شبکه کهکشاني که در کيهان وجود دارد.

البته شايد تاکنون تصوير زير که يک عصب انسان را در کنار خوشه کهکشاني قرار داده، ديده باشيد و همان‌طور که مشخص است، شباهت قابل توجه و حتي عجيبي بين اين دو وجود دارد:

اما همان‌طور که اختر فيزيکدان فرانکو وازا (Franco Vazza) از دانشگاه بلونا ايتاليا و جراح مغز و اعصاب، آلبرتو فلتي (Alberto Feletti) از دانشگاه ورونا همان کشور مي‌گويد، شباهت‌هاي مغز انسان و کيهان از ظاهر فراتر مي‌روند. اين دو دانشمند براي چندين سال گذشته مشغول بررسي اين مسئله بوده‌اند.

وازا و فلتي مي‌گويند که کهکشان‌ها در مقياس بزرگ ساختار‌هاي فوق‌العاده عظيمي به نام‌هاي خوشه، ابر خوشه و رشته را تشکيل مي‌دهند که در حداکثر حالت ممکن تا هزاران ميليون سال نوري طول دارند. گفته شده که فضاي خالي بين اين ساختار‌ها و ساختار‌هاي اطراف که با نام حفره‌هاي کيهاني شناخته مي‌شوند، بخش‌هايي از فضا هستند که بيش از حد پيچيده بوده و شامل اتفاقات ناشناخته‌اي مي‌شوند.

طبق نظريات اختر فيزيک، گرانش باعث مي‌شود تا در مرز ساختار‌هاي مورد نظر، اجرام مختلف تا هزاران کيلومتر بر ثانيه سرعت بگيرند و با متلاطم کردن گاز‌هاي کهکشاني، امواج شوک عظيمي را به وجود آورند. دانشمندان مي‌گويند که قسمت مرز بين رشته‌هاي کهکشاني يکي از پيچيده‌ترين ساختار‌هاي جهان بوده، اما سوال مهم اين است که آيا پديده‌هاي مورد نظر به اندازه ساختار‌هاي مغز انسان پيچيدگي دارند؟

شباهت‌هاي ساختاري

تفاوت ابعادي ساختار‌هاي مغز انسان و کيهان حدودا به اندازه عدد ۱۰ به توان ۲۷ برابر بوده، اما محققان ايتاليايي مي‌گويند که اين تفاوت تاثير چنداني در يکسان بودن ويژگي‌هاي مهم مغز و ساختار‌هاي کيهاني ندارد؛ مي‌دانيم که فرآيند‌هاي فيزيکي ايجاد کننده ساختار‌هايي مانند خوشه‌هاي کهکشاني با فرآيند‌هاي مربوط به عملکرد مغز متفاوت بوده، اما در نهايت پيچيدگي اين دو جنبه متفاوت از دنياي طبيعي و قابليت آن‌ها براي مديريت کردن خود شباهت عجيبي به هم دارند.

در قدم اول، وازا و فلتي به دنبال شباهت‌هاي مغز و کيهان گشتند؛ مخچه انسان حدودا ۶۹ ميليارد نورون دارد، در حالي که شبکه کيهاني قابل مشاهده از روي زمين تقريبا شامل ۱۰۰ ميليارد کهکشان مي‌شود. شباهت دوم نحوه تنظيم شدن دو شبکه مورد نظر بوده که هردو شامل گره‌هايي درون شبکه مي‌شوند. در مغز انسان اين گره‌ها همان نورون‌ها هستند و در ساختار‌هاي کيهاني هم مي‌توان کهکشان‌ها را به عنوان گره‌هاي درون شبکه در نظر گرفت. در تصوير بالا هم کهکشان‌ها همان نقاط نوراني هستند که در ميان رشته‌ها قرار گرفته‌اند.

هم در نورون‌هاي مغزي و هم در رشته‌هاي کهکشاني مقياس شعاعي معمولي تنها کسري از طول کلي رشته‌ها بوده و مقدار انرژي و اطلاعاتي که از اين رشته‌ها بين گره‌ها جابه‌جا مي‌شوند، حدودا ۲۵ درصد کل جرم و انرژي ساختار‌هاي مغزي و کيهاني است.

شباهت جالب‌توجه ديگر هم اين بوده که مغز انسان شامل ۷۷ درصد آب مي‌شود، در حالي که بر اساس تازه‌ترين تخمين‌ها، حدودا ۷۲ درصد کل کيهان از ماهيت ناشناخته‌اي به نام انرژي تاريک (dark energy) تشکيل شده است. هر دو اين ماده‌ها به ظاهر نقشي منفعلانه دارند و در سراسر مغز انسان و کيهان پخش شده‌اند.

مقايسه ويژگي‌هاي مغز انسان و کيهان

با مشخص کردن شباهت‌هاي ذکر شده، قدم بعدي مقايسه دقيق جزئيات مغز انسان و کيهان بود؛ براي اين منظور دانشمندان تصاويري از قسمت‌هاي مختلف مخچه و کورتکس انسان را با شبيه‌سازي‌هاي انجام شده از شبکه‌هاي کيهاني، مقايسه کردند.

وازا و فلتي با کنار هم گذاشتن اين تصاوير به دنبال شباهت‌هايي در نوسانات چگالي ماده موجود در مغز و شبکه‌هاي کيهاني مي‌گشتند. در کمال تعجب اين بخش از تحقيقات نشان داد که نوسانات مورد نظر در دو سيستم بررسي شده فوق‌العاده شبيه به هم هستند و با وجود تفاوت مقياس بين نورون‌هاي مغزي و کهکشان‌هايي که در فضاي بي‌انت‌ها وجود دارند، مي‌توان گفت که اين شباهت شگفت‌انگيز است.

در عکس بالا، در سمت چپ تصوير تکه‌اي از مخچه انسان تا ۴۰ برابر بزرگ شده و در سمت راست هم تصويري از شبيه‌سازي شبکه‌هاي کيهاني با ابعاد ۳۰۰ سال نوري قرار گرفته است. وازا مي‌گويد که با استفاده از تکنيک اندازه‌گيري تراکم طيفي که در ستاره شناسي براي مشخص کردن پراکندگي کهکشان‌ها استفاده مي‌شود، وضعيت نورون‌هاي مغزي مورد بررسي قرار گرفته شد.

اين اختر فيزيکدان اظهار کرده که پراکندگي نوساني داخل شبکه عصبي مغز انسان با تغيير مقياس اندازه‌گيري از يک ميکرومتر به ۰.۱ ميلي‌متر، دقيقا از همان الگويي پيروي مي‌کند که با تغيير مقياس در شبکه‌هاي کهکشاني شاهد آن هستيم؛ البته تغيير مقياس مورد نظر بايد از ۵ ميليون به ۵۰۰ ميليون سال نوري باشد.

قوانيني دربرگيرنده مغز انسان و کيهان

اما اين تمام ماجرا نيست؛ در ادامه مقايسه مغز انسان و کيهان محققان تعداد رشته‌هايي که به هر گره وصل شده را بررسي کردند و ديده شد که در مقياس کيهاني و با بررسي بين ۳ تا ۴ هزار کهکشان، در هر گره به صورت ميانگين بين ۳.۸ تا ۴.۱ اتصال وجود دارد. از طرف ديگر بررسي بين ۱۸۰۰ تا ۲ هزار نمونه از کورتکس مغز انسان نشان داد که هر نورون مغزي ما به عنوان يک گره، معمولا شامل ۴.۶ تا ۵.۴ اتصال مي‌شود.

در عين حال به نظر مي‌رسد که هر دو سيستم مورد نظر اتصالات خود را بيش از همه به يک گره مرکزي وصل مي‌کنند و همچنين ظرفيت اطلاعاتي خوشه‌هاي کهکشاني و شبکه‌هاي عصبي مغز ما هم در يک حد است؛ تازه‌ترين تحقيقات نشان مي‌دهند که ظرفيت حافظه انسان حدودا ۲.۵ پتابايت بوده و از طرف ديگر، بررسي جديدي که توسط وازا انجام شده، نشان داده که پيچيدگي‌هاي کيهان از لحاظ حافظه‌اي بايد در يک حجم ۴.۳ پتابايتي قرار بگيرد.

به اين ترتيب تمامي خاطرات و تجربه‌هايي که يک انسان در طول زندگي‌اش کسب کرده و درون مغز خود ذخيره مي‌کند، مي‌تواند در گستردگي کهکشان‌هايي که در جهان اطراف وجود دارند، کدگذاري شود. البته اين مسئله به ما نمي‌گويد که کيهان يک مغز بزرگ است، اما مي‌توان از اين موضوع نتيجه گرفت که قوانين اعمال شده در رشد هر دو ساختار مغز انسان و کيهان به احتمال قوي يکي هستند.

مقاله تحقيقات وازا و فلتي در ژورنال “Frontiers in Physics” منتشر شده است.