Sinirbilim

İnsan Beyni Ve Evren Arasındaki Bizi Şaşırtan Benzerlikler

Anılarınız, prensipte, evrenin yapısında saklanabilir.

Rivayete göre Kral Arthur daha gençken üstadı Merlin ona der ki: “Unutma Arthur, tüm evreni anlamak istersen hiçbir şey anlayamazsın. Ama kendini anlamayı istersen tüm evreni anlarsın.” Acaba gerçekten insan beyni ve evren arasında benzerlikler olabilir mi? İnsan beyni yaklaşık 1,5 kilogram ağırlıkta olup 1oo milyar ka­dar nöron içerir. Tesadüfen de olsa bu sayının, galaksimizdeki yıl­dızların, evrendeki galaksilerin ve şu ana kadar yaşamış olan tüm insanların sayısıyla kabaca aynı olması ilginçtir. Edward Wilson’ın sözleriyle: “İnsan beyni evrende bilinen en karmaşık nesnedir. Za­ten bunu bilen de yine kendisidir.”

Nöron ve Galaksi Ağlarının Şaşırtan Benzerliği

Bologna Üniversitesi’nden bir astrofizikçi ve Verona Üniversitesi’nden bir beyin cerrahı, insan beynindeki nöronal hücre ağını kozmik galaksiler ağıyla karşılaştırdı. Aslında bu o kadar da tuhaf bir karşılaştırma değil. Bir insan nöronunu ve simüle edilmiş bir galaksi kümesini yan yana gösteren, ara sıra paylaşılan aşağıdaki görüntü görmüş olabilirsiniz. Gerçektem de ikisi şaşırtıcı derecede benzer görünüyor. Ancak insan beyninde – ve Evrende – göründüğünden çok daha fazlası vardı. Bu nedenle karşılaştırmanın ilk sonuçları gerçekten şaşırtıcıydı. Beynin ve kozmik ağın yalnızca karmaşıklıkları değil, yapıları da aynıydı.

Sol kısmındaki kırmızı renkli görüntü beyni, sağ kısmındaki ise evreni temsil ediyor.

İnsan beyni ve Evren Arasındaki Benzerlikler

İnsan beyni, yaklaşık 69 milyar nöron içerdiği kabul edilen geniş nöron ağı sayesinde işlev görür. Öte yandan, gözlemlenebilir evren, en az 100 milyar galaksiden oluşan kozmik bir ağdan oluşur. Her iki sistemde de kütlelerinin sadece %30’u galaksilerden ve nöronlardan oluşur. Her iki sistemde de, galaksiler ve nöronlar kendilerini uzun filamentler veya filamentler arasındaki düğümler halinde düzenlerler. Son olarak, her iki sistemde de kütle veya enerji dağılımının %70’i görünüşte pasif bir rol oynayan bileşenlerden oluşur. Tam olarak söylemek gerekirse, beynin yüzde 77 kadarı sudan oluşur. Evrenin yüzde 72’sinde ise karanlık enerji vardır.

Vazza_BR-1
Kozmik ağ ile beyin görüntüleri arasındaki benzerlikler.: Kozmik ağın madde dağılımının simüle edilmiş görüntüsü (solda) ve beyincikte nöronal yapının gözlenen dağılımı (sağda). Nöronal yapı nörofilamentlere karşı klon 2F11 monoklonal antikoru ile boyanmıştır. Automated Immunostainer Benchmark Xt, Ventana Medical System, Tucson, AZ, USA

Araştırmacılar, iki sistemin ortak özelliklerinden yola çıkarak, galaksiler ağının simülasyonunu serebral korteks ve beyincik bölümleriyle karşılaştırdılar. Amaçları, madde dalgalanmalarının bu kadar çeşitli ölçeklerde nasıl dağıldığını gözlemlemekti. Araştırmacılar, galaksilerin büyük ölçekli dağılımını incelemek için güç spektrumu analizi adı verilen bir teknik kullandı. Bir görüntünün güç spektrumu, belirli bir uzamsal ölçeğe ait yapısal dalgalanmaların gücünü ölçer. Şekil 2’deki güç spektrumu grafiğinden çarpıcı bir mesaj çıkıyor. İki ağdaki dalgalanmaların göreceli dağılımı, birkaç ölçü farkıyla oldukça benzerdir.

Beyincikteki dalgalanmaların 0.1-1 mm ölçeklerde dağılımı, yüz milyarlarca ışıkyılı üzerindeki galaksi dağılımını hatırlatır. Mikroskobik gözlem için mevcut en küçük ölçeklerdeki (yaklaşık 10 µm) korteksin yapısı, birkaç yüz binlerce ışıkyılı ölçeğindeki galaksilerden birine oldukça yakındır.

Vazza_BR-2
PARMAK İZİ (ŞEKİL 2): Şekil l’deki görüntüler için uzamsal skalanın bir fonksiyonu olarak dalgalanmaların dağılımı (Şekil 1’de gösterilmeyen insan korteksi boyunca ince bir dilimin ek analizi ile). Karşılaştırma için bulut ve ağaç dallarının yoğunluğu ile plazma ve su türbülansının güç spektrumu gösterilmiştir.

Yapısal parametrelerde beklenmeyen uyum

Güç spektrumu karşılaştırması bize karşılaştırılan iki sistemin eşit derecede karmaşık olup olmadığını söylemez. Bir ağın karmaşıklığını tahmin etmenin pratik bir yolu, onun davranışını tahmin etmenin zorluğunu ölçmektir. Bu da, böyle bir tahminde bulunabilecek mümkün olan en küçük bilgisayar programını oluşturmak için gerekli olan bilgi miktarını hesaplayarak yapılabilir.

Yakın zamanda yapılan bir araştırma, insan beyninin hafızasının 2,5 petabayt civarında olduğunu gösteriyor. Başka bir araştırma, Evrenin karmaşıklığını depolamak için gereken bellek kapasitesinin yaklaşık 4,3 petabayt olduğunu öne sürüyor. Hafıza kapasitesindeki bu benzerlik, bir insan beyninde depolanan tüm bilginin evrenimizdeki galaksilerin dağılımına da kodlanabileceği anlamına gelir. Ekip, her bir düğüme bağlı filament sayısı gibi diğer morfolojik özelliklere de baktı. Bunun sonucunda 3.800 ila 4.700 düğümden oluşan bir örneğe dayanan kozmik ağın, düğüm başına ortalama 3,8 ila 4,1 bağlantıya sahip olduğu görüldü. 1.800 ila 2.000 düğümden oluşan insan korteksi ise, düğüm başına ortalama 4,6 ila 5,4 bağlantıya sahipti.

Bu pilot çalışmanın sonuçları oldukça cesaret verici. Bu nedenle araştırmacılar her iki alanda, yeni ve etkili analiz tekniklerinin, bu iki sistemin zamansal evriminin altında yatan dinamiklerin daha iyi anlaşılmasına olanak sağlayacağını düşünüyor.

Kaynaklar

  • The Strange Similarity of Neuron and Galaxy Networks; Yayınlanma tarihi: 25 Temmuz 2019; Yayınlandığı Yer: Nautil.us; Bağlantı: http://nautil.us 
  • Vazza, F. On the complexity and the information content of cosmic structures. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 465, 4942-4955 (2017).
  • Does the human brain resemble the Universe?; Yayınlanma tarihi: 16 Kasım 2020; Yayınlandığı Yer: Phys.org; Bağlantı: https://phys.org
  • Study Maps The Odd Structural Similarities Between The Human Brain And The Universe; Yayınlanma tarihi: 16 Kasım 2020; Yayınlandığı Yer: Sciencealert; Bağlantı: https://www.sciencealert.com/

Matematiksel

Nesibe Manav

Öğrendikçe büyüyoruz, hayallerimiz ve dünyamız güzelleşiyor. Öğrenmek, hayatı anlamak için pek çok pencere açıyor. Matematiğin öğrettiği şeylerden biri de ne kadar bilirsen o kadar az şey bildiğini farketmen. Öğrenmeyi seviyorum ve öğrendiklerini paylaşmak beni mutlu ediyor. O yüzden paylaşalım ki bilgimiz artsın.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu