Структура мозга человека и вселенной

В вашем мозгу находится целая вселенная, но задумывались ли вы когда-нибудь, что ваш мозг может быть отражением огромной вселенной ? И как они взаимодействуют между собой?  В архивах есть запись  испанского миссионера Бернардино де Саагун, который  писал, что  шоколадный напиток  "одурманивает, опьяняет, сводит с ума и удивительным образом дает возможность жрецам предсказывать  будущее ". Ацтекские   жрецы пили шоколад для входа в транс и общения с высшими космическими силами, чтобы предсказать будущее.

Сеть нейронов в мозге и сеть галактик в космосе на самом деле могут быть отражением друг друга . Вот что получится, если объединить умы астрофизика и нейрохирурга. Помимо того, что это две самые сложные системы в природе, количество нейронов в вашем мозгу пугающе близко к числу галактик в наблюдаемой Вселенной. Нейроны формируются в длинные нити или узлы между нитями, как в галактиках, и существует масса или энергия, которая, по-видимому, играет пассивную роль в обоих случаях — вода в мозге и темная энергия в пустоте космоса.


Астрофизик  Франко Вацца и нейрохирург Альберто Фелетти, недавно опубликовали  исследование в журнале Frontiers in Physics , объединив  свои знания о мозге и космосе во что-то, способное продвинуть обе науки дальше, чем когда-либо они либо продвигались. Это исследование и работа, которую оно вдохновляет в будущем, могут произвести революцию как в космологии, так и в нейрохирургии.

«Наше исследование пытается показать, что с помощью общих статистических инструментов обе сети можно проанализировать количественно, и мы обнаружили хорошую степень структурного сходства в широком диапазоне масштабов», — рассказал Вацца  SYFY WIRE. «Несмотря на очевидные различия во внутренних взаимодействиях, сложные сети имеют тенденцию развиваться по схожим законам, чтобы экономить энергию и более эффективно заполнять пространство — но это только начало поисков».

Человеческий мозг и структура Вселенной — две сложнейшие системы в природе. Все в нашем мозгу взаимосвязано: от молекулярного уровня до сетей нейронов и других клеток, которые создают еще более сложные структуры. Так обстоит дело и со всем во Вселенной (по крайней мере, с тем, что мы можем видеть). Все началось на молекулярном уровне, когда Большой взрыв произошел как фейерверк из ниоткуда, и эти молекулы создали более крупные молекулы, которые продолжали накапливаться и в конечном итоге стали звездами, планетами, астероидами, кометами и другими объектами, рожденными из вращающихся дисков газа и пыли. . Многие из этих объектов стали собственными звездными системами, а группы звездных систем образовали целые галактики.

Теперь подумайте о мозге . В вашем мозгу имеется сеть из примерно 69 миллиардов нейронов. В наблюдаемой Вселенной насчитывается не менее 100 миллиардов галактик. 70 процентов мозга состоит из воды, а такой же процент межзвездного вещества — темной энергии. Изучая спектральную плотность , то есть зависимость мощности сигнала от его частоты, Вацца и Фелетти обнаружили, что колебания в космической паутине имеют тот же масштаб, что и те, которые распределяются внутри сети нейронов мозжечка, которая в основном обеспечивает произвольную деятельность движения, баланса, координации и осанки.

Хотя пропорции не всегда точны, они все равно несколько пугают. Несмотря на все эти, возможно, тревожные зеркальные отражения, все же существует одно огромное различие.
«Самая большая разница между нашим мозгом и Вселенной заключается в том, как они обрабатывают содержащуюся в них информацию», — сказал Вазза. «В случае космической паутины это трехмерная структура галактик. В человеческом мозге она записывается через локальную связь нейронов, причем с совершенно другой скоростью. Некоторые качественные оценки показывают, что человеческий мозг обладает вычислительной мощностью примерно в 10^17 раз быстрее, чем космическая паутина, а это означает, что локальная организация человеческого мозга может меняться чрезвычайно быстрее, чем это могут сделать галактики».

Трудно сказать, что это интереснее или даже страшнее. Невозможно отрицать, что обе сети, и та, что в нашей голове, и та, что над нашей головой, представляют собой организации кластеров и узлов, независимо от того, состоят ли они из молекул и нейронов или из звездных систем и галактик. Вазза провел моделирование, которое выявило, помимо всего прочего, что делает наш мозг отражением чего-то гораздо большего и почти непостижимого, еще чего-то нереального. На самом деле между Вселенной и отдельной галактикой или мозгом и одним нейроном меньше сходства, чем между мозгом и Вселенной как системами.

Поиск параллелей между мозгом и космическим  рубежом пролил свет на то, что каждая отрасль науки может позаимствовать у другой. Сходство между такими сложными сетями может также означать невероятные открытия, потому что, если что-то во Вселенной может иметь значение для чего-то в мозге или наоборот, в зависимости от результатов моделирования и экспериментов может произойти крупный научный прогресс.

Представьте, что Вселенная — это торт. Очень большой торт, многослойный и вкусный. Пирог расширяется, потому что его выпекают в духовке, которая становится все жарче. Теперь та часть торта, которую мы можем увидеть и попробовать, состоит из обычных ингредиентов, таких как мука, сахар, яйца, масло и т. д. Это то, что мы называем обычным веществом, и оно составляет лишь около 5% торта. Остальная часть торта состоит из чего-то другого, чего мы не можем увидеть или попробовать, но мы знаем, что оно есть, потому что это влияет на то, как торт поднимается и расширяется.

Одним из этих невидимых ингредиентов является темная материя. Темная материя подобна клею, скрепляющему торт. Он обладает гравитацией, но не взаимодействует со светом или обычной материей. Это составляет около 25% торта. Без темной материи пирог развалился бы, потому что обычной материи не хватило бы гравитации, чтобы склеиться. Темная материя помогает формировать структуру торта, такую как слои и завитки.

Еще один невидимый ингредиент — темная энергия. Темная энергия подобна газу, заполняющему пространства между тортами. Он имеет отрицательное давление, а это значит, что она отталкивает вещи друг от друга. Она составляет около 70% торта. Темная энергия является причиной того, что пирог расширяется все быстрее и быстрее, поскольку она преодолевает гравитацию темной материи и обычной материи. Темная энергия делает торт пышным и воздушным, но в то же время непредсказуемым и нестабильным.

Темная энергия мозга


Представьте, что вы почти дремлете в шезлонге на улице с журналом на коленях. Внезапно вам на руку села муха. Вы хватаете журнал и бьете насекомое. Что происходило в вашем мозгу после того, как муха приземлилась? А что происходило прямо перед этим? Многие нейробиологи уже давно предполагают, что большая часть нейронной активности в мозге   в состоянии покоя соответствует  приглушенному, сонному настроению человека. С этой точки зрения активность покоящегося мозга представляет собой не что иное, как случайный шум, подобный снежному узору на экране телевизора, когда станция не вещает.

Затем, когда муха садится на  предплечье человека, мозг сосредотачивается на сознательной задаче — раздавить насекомое. Но недавний анализ, проведенный с помощью технологий нейровизуализации, выявил нечто весьма примечательное: в мозгу происходит значительная часть значимой активности, когда человек сидит сложа руки и вообще ничего не делает.

Оказывается, когда мозг человека  находится в состоянии покоя — когда вы тихо мечтаете, скажем, в кресле, спите в постели или находитесь под наркозом перед операцией — разбросанные области мозга переговариваются друг с другом! И энергия, потребляемая этим постоянно активным обменом сообщениями, известным как режим мозга по умолчанию, примерно в 20 раз превышает энергию, потребляемую мозгом, когда он сознательно реагирует на надоедливую муху или другой внешний раздражитель. Известно, что во время сна человек худеет. Это и есть результат интенсивной работы мозга.

Действительно, большинство вещей, которые мы делаем сознательно, будь то ужин или выступление с речью, отмечают отклонение от базовой активности мозга в режиме по умолчанию.

Ключом к пониманию режима работы мозга по умолчанию стало открытие ранее непризнанной системы мозга, получившей название сети режима мозга по умолчанию (DMN). Точная роль DMN в организации нейронной активности все еще изучается, но она может управлять тем, как мозг организует воспоминания и различные системы, которые нуждаются в подготовке к будущим событиям: двигательная система мозга должна быть активирована и готова, когда вы чувствуете щекотку мухи на своей  руке. DMN может играть решающую роль в синхронизации всех частей мозга, чтобы, как гонщики на соревнованиях по треку, все они находились в правильном «настроенном» режиме, когда раздается стартовый пистолет. DMN действительно готовит мозг к сознательной деятельности, исследования его поведения дают  ключ к пониманию природы сознательного опыта.

Исследование темной энергии мозга  о том, что мозг может быть постоянно занят, не нова. Одним из первых сторонников этой идеи был Ганс Бергер, изобретатель известной электроэнцефалограммы, которая записывает электрическую активность мозга с помощью набора волнистых линий на графике. В основополагающих статьях о своих открытиях, опубликованных в 1929 году, Бергер на основе непрерывных электрических колебаний, обнаруженных устройством, пришел к выводу, что «мы должны предположить, что центральная нервная система всегда, а не только во время бодрствования, находится в состоянии значительной активности».

Две самые сложные системы в природе мозг человека и вселенная, вероятно, очень близки по структуре. Количество нейронов в мозгу человека пугающе близко к числу галактик в наблюдаемой Вселенной. Нейроны формируются в длинные нити или узлы между нитями, как в галактиках, и существует масса или энергия, которая играет пассивную роль в обоих случаях — вода в мозге и темная энергия в пустоте космоса.

P.S. Представьте, что Вселенная — это торт. Очень большой торт, многослойный и вкусный. Пирог расширяется, потому что его выпекают в духовке, которая становится все жарче. Теперь та часть торта, которую мы можем увидеть и попробовать, состоит из обычных ингредиентов, таких как мука, сахар, яйца, масло и т. д. Это то, что мы называем обычным веществом, и оно составляет лишь около 5% торта. Остальная часть торта состоит из чего-то другого, чего мы не можем увидеть или попробовать, но мы знаем, что оно есть, потому что это влияет на то, как торт поднимается и расширяется.

Одним из этих невидимых ингредиентов является темная материя. Темная материя подобна клею, скрепляющему торт. Он обладает гравитацией, но не взаимодействует со светом или обычной материей. Это составляет около 25% торта. Без темной материи пирог развалился бы, потому что обычной материи не хватило бы гравитации, чтобы склеиться. Темная материя помогает формировать структуру торта, такую как слои и завитки.

Еще один невидимый ингредиент — темная энергия. Темная энергия подобна газу, заполняющему пространства между тортами. Он имеет отрицательное давление, а это значит, что она отталкивает вещи друг от друга. Она составляет около 70% торта. Темная энергия является причиной того, что пирог расширяется все быстрее и быстрее, поскольку она преодолевает гравитацию темной материи и обычной материи. Темная энергия делает торт пышным и воздушным, но в то же время непредсказуемым и нестабильным.


Илон Маск в Мексике стал изучать наследие ацтекских жрецов как они могли предсказывать будущее с помощью шоколада. Маск хочет выяснить таким образом какие технологии будущего будут наиболее перспективными. Известно, что Маск проводит огромные работы по изучению мозга человека. В январе 2024 года Илон Маск объявил, что его компания Neuralink впервые успешно вживила беспроводной чип в мозг человека.