Sciencemag.cz
Doporučujeme
Když se magnet zahřívá, dosáhne kritického teploty, kdy ztrácí magnetizaci. V tomto bodě dochází k fázovému přechodu. Nová studie Northwestern University došla k závěru, že strukturální prvky mozku se nacházejí v blízkosti podobného kritického bodu. Platí to pro mozky lidí, myší i ovocných mušek, tj. tato vlastnost by měla být univerzální.
Vědci nevědí, mezi kterými fázemi struktura mozku vlastně přechází. Domnívají se ale, že jejich výsledky by mohly umožnit nové návrhy počítačových modelů popisující mozek nebo i emergentní jevy obecně.
„Několik dalších vědců studovalo kritičnost mozku z hlediska dynamiky neuronů. My se však kritičností zabýváme na strukturální úrovni, abychom v konečném důsledku pochopili, jakým způsobem se tato skutečnost podílí na složitosti dynamiky mozku. To byl dosud chybějící kousek pro to, jak přemýšlíme o složitosti mozku. Na rozdíl od počítače, kde na stejném hardwaru může běžet v principu jakýkoli software, v mozku jsou dynamika a hardware silně propojeny,“ uvádí spoluautor studie z István Kovács z Northwestern University.
„Zdá se, že struktura mozku na buněčné úrovni je blízko fázovému přechodu,“ dodává hlavní autorka studie Helen Ansell z Northwesternu. „Každodenním příkladem je, když led taje na kapalnou vodu. … My rozhodně netvrdíme, že mozek je blízko tání. Ve skutečnosti nemáme možnost zjistit, mezi jakými dvěma fázemi by mozek mohl přecházet. Protože kdyby se nacházel na jedné nebo druhé straně od kritického bodu, nebyl by to už mozek.“
Zatímco vědci již dlouho studují dynamiku mozku pomocí funkční magnetické rezonance (fMRI) a elektroencefalogramů (EEG), pokrok v neurovědách teprve nedávno poskytl masivní soubory dat o buněčné struktuře mozku. Tato data nabídla možnost použít statistické fyzikální techniky k měření fyzikální struktury neuronů.
Zkoumáním mozků lidí, myší a ovocných mušek v nanorozlišení vědci zjistili, že vzorky vykazují charakteristické fyzikální vlastnosti spojené s kritičností. Jednou z takových vlastností je dobře známá fraktální struktura neuronů. Je zde soběpodobnost, korelace na velké vzdálenosti, stav na pomezí organizace a nahodilosti…
„Rysy kritičnosti“ mezi různými mozky se nijak nelišily, i když na první pohled jsou mozky zcela odlišné, celý mozek ovocné mušky je velký jako jediný lidský neuron atd.
Nabízí se zkusit získané poznatky nějak využít i v návrzích umělých neuronových sítí.
Helen S. Ansell et al, Unveiling universal aspects of the cellular anatomy of the brain, Communications Physics (2024). DOI: 10.1038/s42005-024-01665-y
Zdroj: Northwestern University / Phys.org
Poznámka PH: Takhle napsáno je to (subjektivně) trochu nepřesvědčivé, respektive to moc neříká. Neměly by třeba fraktální strukturu i játra? Platí to samé pro různé části mozku (řekněme u člověka)?
ty ruzne faze muzou byt ruzne slozite sitove propojeni a grafy siti.
treba jedna faze muze byt, ze si je hvezdicovita, dalsi faze, ze je sit uz fraktal, pripadne i fraktaly muzou mit ruzne dimenze, tak mozna, ze mozek je na hrane takoveho fazoveho prechodu, mezu ruznymi typy zasitovani/propojeni.