Madrid. Un astrofísico y un neurocirujano italianos encontraron similitudes sorprendentes al comparar la red de células neuronales del cerebro humano con la red cósmica de galaxias.

A pesar de la diferencia sustancial de escala entre las dos redes (más de 27 órdenes de magnitud), el análisis de Franco Vazza, astrofísico de la Universidad de Bolonia, y Alberto Feletti, neurocirujano de la Universidad de Verona, quien se encuentra en la encrucijada de la cosmología y la neurocirugía, sugiere que diversos procesos físicos pueden construir estructuras caracterizadas por niveles similares de complejidad y autorganización.

El cerebro humano funciona gracias a su amplia red neuronal que se estima que contiene aproximadamente 69 mil millones de neuronas. Por otro lado, el universo observable está compuesto por una red cósmica de al menos 100 mil millones de galaxias. Dentro de ambos sistemas, sólo 30 por ciento de sus masas están compuestas por galaxias y células nerviosas.

Dentro de ambos sistemas, las galaxias y las neuronas se organizan en largos filamentos o nodos entre los primeros. Finalmente, en ambos sistemas, 70 por ciento de la distribución de masa o energía está compuesta por componentes que tienen un papel aparentemente pasivo: agua en el cerebro y energía oscura en el universo observable.

A partir de las características compartidas de los dos sistemas, los investigadores compararon una simulación de la red de galaxias con secciones de la corteza cerebral y el cerebelo. El objetivo era observar cómo las fluctuaciones de la materia se dispersan en escalas tan diversas. Los resultados se publican en Frontiers in Physics. Calculamos la densidad espectral de ambos sistemas. Es una técnica que se emplea a menudo en cosmología para estudiar la distribución espacial de las galaxias, explicó Franco Vazza.

Nuestro análisis mostró que la distribución de la fluctuación dentro de la red neuronal del cerebelo en una escala de un micrómetro a 0.1 milímetros sigue la misma progresión de la distribución de la materia en la red cósmica pero, por supuesto, en una escala mayor que va de 5 millones a 500 millones de años luz.

Conexiones

Los dos investigadores también estimaron algunos parámetros que caracterizan tanto la red neuronal como la cósmica: el número promedio de conexiones en cada nodo y la tendencia de agrupar varias conexiones en nodos centrales relevantes dentro de la red.

Una vez más, los parámetros estructurales han identificado niveles de concordancia inesperados. Probablemente, la conectividad dentro de las dos redes evoluciona siguiendo principios físicos similares, a pesar de la llamativa y obvia diferencia entre los poderes físicos que regulan las galaxias y las neuronas, agrega Alberto Feletti.

Los resultados de este estudio piloto impulsan a los investigadores a pensar que técnicas de análisis nuevas y efectivas en ambos campos, cosmología y neurocirugía, permitirán una mejor comprensión de la dinámica enrutada subyacente a la evolución temporal de estos dos sistemas.