當(dāng)我們同時(shí)觀察人類(lèi)大腦和宇宙時(shí)，我們看到很多相似之處。不僅在外觀和結(jié)構(gòu)方面有相似性，而且還有更多的相似之處.......

人腦就像宇宙一樣，只是規(guī)模更小

如果大腦中的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可以與宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)相提并論會(huì)怎樣呢？?jī)晌灰獯罄茖W(xué)家、一位天體物理學(xué)家和一位神經(jīng)科學(xué)家決定將這兩個(gè)宇宙中最迷人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。

宇宙是一個(gè)更大尺度的大腦

至少，當(dāng)你觀察大腦的各種特征時(shí)，你會(huì)得到這樣的印象。只要看看那些顯示大腦神經(jīng)元連接網(wǎng)絡(luò)的研究就知道了。連接組學(xué)(Connectomics)專(zhuān)家多年來(lái)一直在利用廣泛的顯微鏡技術(shù)研究、繪制神經(jīng)元連接網(wǎng)絡(luò)的完整圖譜，即所謂的連接體。

大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)

如果我們?cè)倏纯达@示宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的圖像，這些圖像是用望遠(yuǎn)鏡和宇宙學(xué)模型觀測(cè)得出的，無(wú)論我們對(duì)科學(xué)的一個(gè)或另一個(gè)領(lǐng)域多么感興趣，它們的相似性對(duì)任何人來(lái)說(shuō)都是驚人的。

盡管在宇宙的局部星系看起來(lái)是隨機(jī)散布在空間中的，但是如果從更大的尺度來(lái)看，這張圖片就會(huì)發(fā)生戲劇性的變化。只有這樣，人們才能看到整個(gè)星系團(tuán)是如何通過(guò)延伸數(shù)億光年的巨大氣體絲狀體彼此連接起來(lái)的，數(shù)百萬(wàn)個(gè)星系在這些氣體絲狀體中找到了自己的位置。在這些絲狀體之間是廣闊的區(qū)域，幾乎沒(méi)有星系。這些絲狀體偶爾在交界處與宇宙網(wǎng)絡(luò)的其他絲狀體合并。超星系團(tuán)就是在這些位置由星系團(tuán)碰撞而成。

宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)

然而，僅僅在外觀和結(jié)構(gòu)上的相似性是不夠的。通過(guò)粗略的模型，研究人員注意到人類(lèi)大腦中大約有700億個(gè)神經(jīng)元。相比之下，在可觀測(cè)的宇宙中，我們可以看到大約1000億個(gè)星系。

似乎這還不夠，神經(jīng)元只占大腦總質(zhì)量的30%。星系也是如此，它由暗物質(zhì)和重子物質(zhì)組成，也占宇宙質(zhì)量/能量的30%。剩下的70 - 75%在大腦中是水，在宇宙中是暗能量。

宇宙與腦細(xì)胞

研究人員在分析星系和神經(jīng)元的光譜密度以及長(zhǎng)纖維連接的每個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的連接數(shù)量時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了相同的相似性。

如果分開(kāi)分析，上述所有聯(lián)系似乎都令人懷疑和驚訝。然而，當(dāng)綜合分析時(shí)，一個(gè)一致的結(jié)論出現(xiàn)了。

所有這些相似之處很可能源于這樣一個(gè)事實(shí):這兩個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)的自組織是由相同的動(dòng)力學(xué)原理控制的，而這些動(dòng)力學(xué)原理塑造了各種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，無(wú)論規(guī)模大小。