Novo estudo mapeia as semelhanças entre o cérebro humano e o universo

Uma das características mais fascinantes do universo é a semelhança que ocorre ocasionalmente entre formas e padrões em diferentes contextos. Assim, um novo estudo feito por Franco Vazza, astrofísico da Universidade de Bolonha, e Alberto Feletti, neurocirurgião da Universidade de Verona, comparou a rede de células neurais com a rede cósmica de galáxias — e o resultado trouxe semelhanças surpreendentes.

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A dupla passou os últimos anos investigando, afinal, que semelhanças seriam essas — e note que essa comparação não é tão estranha quanto parece, já que a equipe sugere que, enquanto os processos físicos que guiam a estrutura do universo e a estrutura do cérebro humano sejam extremamente diferentes, eles podem levar a níveis de complexidade e auto-organização similares. Além das diferenças óbvias de escala que existem entre essas duas redes, eles realizam uma análise quantitativa com base na cosmologia e neurocirurgia.

Então, o ponto de partida do estudo foram as semelhanças entre as duas redes: o cérebro humano funciona graças a uma rede composta por cerca de 69 bilhões de neurônios, enquanto o universo observável tem uma rede cósmica de pelo menos 100 bilhões de galáxias. Estes dois sistemas são organizados em redes bem definidas, com nódulos conectados por filamentos — no cérebro, os nódulos são os neurônios e, no universo, são as galáxias. Em ambos os sistemas, apenas 30% da massa é composto por galáxias e neurônios. Finalmente, os dois sistemas têm composição parecida: cerca de 77% do cérebro é composto por água, enquanto 72% do universo é energia escura.

Com as semelhanças definidas, os pesquisadores realizaram comparações quantitativas de ambos, baseadas em imagens. Para isso, eles usaram cortes do cerebelo e córtex em diferentes ampliações e as compararam a uma simulação da rede de galáxias para observar como as flutuações de matéria se espalham em escalas tão diferentes. O resultado mostrou grande similaridade nos dois sistemas: “nossa análise mostrou que a distribuição da flutuação dentro da rede neural do cerebelo em uma escala de 1 micrômetro para 0,1 milímetros segue a mesma progressão da distribuição da matéria na teia cósmica, mas claro, em uma escala bem maior que vai de 5 milhões a 500 milhões anos-luz”, explica Vazza.

Os dois pesquisadores também observaram características morfológicas, como números de filamentos conectados a cada nódulo. A teia cósmica, baseada em uma amostra de 3.800 a 4.700 nódulos, teve uma média de 3,8 a 4,1 conexões por nódulo; enquanto isso, uma amostra do córtex humano apresentou 1.800 a 2 mil nódulos, com média de conexão de 4,6 a 5,4 para cada um. "Mais uma vez, os parâmetros estruturais identificaram níveis de concordância inesperados. Provavelmente, a conectividade entre as duas redes envolve princípios físicos similares apesar da diferença óbvia entre as forças físicas que regulam galáxias e neurônios", completa Feletti. "Essas duas redes complexas mostram mais similaridades do que aquelas compartilhadas entre a teia cósmica e uma galáxia ou uma rede neural e o interior de um corpo neural". 

O estudo trouxe resultados animadores, que levam os pesquisadores a pensar que novas técnicas efetivas nos campos da cosmologia e neurocirurgia vão permitir uma compreensão mais eficiente da dinâmica que ocorre na evolução temporal destes dois sistemas. Além disso, eles concluem que a análise realizada no trabalho e as similaridades encontradas deverão motivar o desenvolvimento de algoritmos poderosos que indiquem as analogias e diferenças destes sistemas tão fascinantes.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Frontiers in Physics.

Fonte: UniBo, Live Science