Annyira bonyolult az emberi agy, hogy az már szinte a káosz határa – állítják a kutatók
Állítólag az emberi agy a legösszetettebb dolog az univerzumban – írja a ScienceAlert. Az agy 89 milliárd neuronja átlagosan 7000 kapcsolatot teremt, egy új tanulmány szerint pedig ezen entitások fizikai struktúrája pengeélen táncolhat.
Az amerikai Northwestern Egyetem két fizikusa, Helen Ansell és Kovács István, a statisztikai fizikát segítségül hívva próbálták megmagyarázni egy magas részletességű 3D térképen a bizonyítható bonyolultságot, nemcsak az emberi agy egy részének, hanem egy egér és egy légy agyának egy részének esetében is.
Magyarázatuk szerint ezeknek az élőlényeknek a sejtszintű keretrendszere azt sugallja, hogy a koponyánkban lévő magas szintű fém egy olyan strukturális csúcsponton van, amely közelít egy fázisátmenethez.
– magyarázta Ansell.
Korábban végzett kutatásokból az derült ki, hogy a fázisátmenetek fontos szerepet játszanak a biológiai működésben, amire jó példa lehet a sejtek körüli membrán, ami alapvetően a folyékony és szilárd halmazállapot között mozog.
A dolog érdekessége, hogy az idegsejtek ágszerű szerkezete egyfajta fraktálmintázatokként léteznek. A fraktálok, mint amilyenek a hópelyhekben, molekulákban vagy a galaxisok eloszlásában láthatók, a legösszetettebb rendszerekben jelennek meg.
Ansell és Kovács szerint a fraktálok nanoszintű jelenléte a 3D agyi rekonstrukciókban ennek a „kritikusságnak” a jelei.
A kutatás során az adatokhoz való szűk hozzáférés miatt a páros csak egy ember, egy egér és egy gyümölcslégy agyának egyetlen részleges agyi régióját tudta elemezni. De még ezzel a korlátozott képpel is a csapat olyan fraktálszerű mintázatokat talált, amelyek hasonlóak voltak, függetlenül attól, hogy nagyítottak vagy kicsinyítettek.
A különböző idegsejtszegmensek relatív mérete és sokfélesége látszólag minden skálán és fajnál fennmaradnak. A két kutató szerint ez a „Goldilocks-effektus” valószínűleg minden állati agy univerzális irányító elve lehet, bár ennek bizonyítása sokkal több kutatást igényel.
– mondta Ansell.
További tanulmányokra van szükség annak meghatározására, hogy ez a megosztott kritikus pont létezik-e az állati agy teljes skáláján.
Természetesen az adatok korlátozottsága még mindig fennáll, de jelenleg nagy erőfeszítés történik az idegtudományban az agy anatómiai és kapcsolati térképének a lehető legnagyobb részletességgel történő feltérképezésére.
Nemrég rekonstruáltak egyetlen köbmilliméternyi emberi agyat, és tavaly elkészült az első teljes térkép a gyümölcslégy agyáról, valamint egy sejtszintű térkép az egér agyáról.
– magyarázta Kovács István.
Ansell szerint a csapat eredményei új utat nyitnak meg egy egyszerű fizikai modell felé, amely leírhatja az agy statisztikai mintázatait. Egy nap az ilyen teljesítmény segíthetné az agykutatást és az mesterséges intelligencia rendszereinek képzését.
